UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP CAMPUS ARARAQUARA INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS – ICET ENGENHARIA MECÂNICA
Julio Salvador Perez Diego Souza de Oliveira Douglas Mota Rômulo Ribeiro da Silva
ELEVADOR DE CANECA: Dimensionamento
ARARAQUARA 2013
Julio Salvador Perez Julio Salvador Perez Diego Souza de Oliveira Douglas Mota Rômulo Ribeiro da Silva
ELEVADOR DE CANECA: Dimensionamento Atividades Práticas Supervisionadas apresentado ao Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia, da Universidade Paulista, como parte dos requisitos necessários para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Mecânica.
ARARAQUARA 2013
SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................
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2. SELEÇÃO DO ELEVADOR DE CANECAS ..........................................................
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3. ETAPAS DA SELEÇÃO/CÁLCULOS .................................................................... 6 3.1 Escolha do elevador ............................................................................................ 6 3.2 Escolha da velocidade .......................................................................................
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3.3 Escolha da série do elevador ..............................................................................
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3.4 Verificar a série do elevador selecionado em função da granulometria do material ......................................................................................................................
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3.5 Calcular a distância entre centros dos tambores ................................................
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3.6 Característica dos principais componentes .........................................................
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3.7 Cálculo da potência do motor ..............................................................................
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3.8 Escolha conjunto de acionamento ......................................................................
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3.9 Dimensões gerais do elevador de caneca .......................................................... 10 3.10 Verificar o cálculo da capacidade Q (t/h) do elevador de canecas com a 10 capacidade desejada ................................................................................................ 3.11 Calcular às tensões na correia .........................................................................
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3.12 Seleção da lona ................................................................................................. 11 3.13 Calcular eixo do tambor .................................................................................... 13 3.14 Determinar rolamento para eixo do tambor ...................................................... 14 4. CONCLUSÃO......................................................................................................... 15 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 16
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1. INTRODUÇÃO Os elevadores de canecas constituem um meio econômico de transporte vertical de material a granel, podendo ser vertical ou inclinado (até 70°), há casos especiais de equipamentos horizontais. São fabricados em vários tipos, em função do material a ser transportado. Podem ser centrífugos ou contínuos, com as canecas fixas em correia ou em correntes. Dados técnicos e uso: a) Fluxo: em volume 600 até 700 m³/h; em massa até 40t/h (Máx. 1000). b) Velocidade de transporte de 1 até 3,5 (Máx.4) m/s com correia e 0,3 até 1,2 (Máx.1,5) m/s com corrente. c) Altura de elevação média de 5 até 30m, para corrente máximo de 120m e de correia até 250m. d) Largura da correia de 150 até 1200 mm (= largura caneca + 30 até 100 mm de espaçamento) canecas (DIN 15230) largura de 80 até 1000 mm, volume de 0,1 até 140 dm³, espaçamento de 2,5 até 3 x h (h=altura caneca). Os elevadores de caneca são usados nas indústrias em geral, para elevação de materiais. Os de correia (rápidos) são usados para materiais fluidos (farinha, cinzas, granulados, pó de carvão, etc) e os de corrente (lentos) são usados para matérias pesados e em pedaços (coque, carvão, etc.) Vantagens: a) Baixo custo de manutenção; b) Operação sem poeira em caixa fechada; c) Construção simples e econômica em espaço; d) Destinados ao transporte vertical. Desvantagens: a) Sensibilidade à sobrecarga; b) Risco de entupimento; c) Risco de explosão com materiais poeirentos; d) Alto ruído e desgaste na tração por corrente; e) Alto consumo de energia.
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2. SELEÇÃO DO ELEVADOR DE CANECAS Na escolha do elevador os seguintes dados são necessários: a) Características do material (milho); b) Peso especifico do material (1,8 t/m³ para milho); c) Altura de elevação H (15 m); d) Capacidade desejada Q (80 t/h); e) Condições de operação (transporte e seleção, ambiente agressivo, com médio grau de contaminação); f) Condição de serviço (intermitente). O uso de um elevador impróprio ao material acarreta problemas tais como: a) Arrancamento das canecas; b) Carregamento inadequado; c) Descarregamento insuficiente; d) Degradação do material; e) Formação excessiva de poeira; f) Consumo excessivo de energia; g) Desgaste anormal das canecas, correia ou correntes.
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3. ETAPAS DA SELEÇÃO/CÁLCULOS 3.1 Escolha do elevador Escolher o tipo de elevador e a localização do seu esticador em função das características das matérias.
Tipo de Elevador SB CB SB SB CB CB CC CB CC CC
Material Ácido axálico, cristais Aço, limalha moída Açúcar, bruto Adubo Algodão, caroço debulhado Algodão, cascas de caroço Alume, granuloso Alumina Alumina, limalha Alumínio, minério
Tipo de Elevador CC CB CB (SB) CB SB SB SB SB SB SB
Material Alumínio, oxido Amêndoas, inteiras Amêndoas, quebradas Ardósia, brita, ½” e abaixo Areia, bloco seco Areia, bloco úmido Areia, de fundição, peneirada Areia, de fundição, preparada Arroz, bruto Milho, grão
Tabela1 – Tipos de elevador. SB – Centrifugo de Correia; SC – Centrifugo de Corrente; CB – Continuo de Correia; CC – Continuo de Corrente.
Através da Tabela 1 escolhemos o tipo de elevador de canecas centrifugo de correia.
3.2 Escolha da velocidade Escolher a velocidade adequada das canecas do elevador em função do tipo de elevador. Através de dados tabelados foi selecionado o elevador centrifugo.
3.3 Escolha da série do elevador Em função da capacidade em (t/h) e do peso especifico do material, escolher a série do elevador pela tabela 2.
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CAPACIDADE T/H PESO ESPECIFICO (t/m³) 0,8 1,2 1,6 6,4 9,6 12,8 13,5 20,2 27,0 21,1 31,6 42,2 32,9 49,4 65,9 45,7 68,6 91,5 58,6 87,9 117,2
SÉRIE N.° E-1000 E-2000 E-3000 E-4000 E-5000 E-6000
CAPACIDADE (m³/h) (com as canecas 75% cheias) 8,0 16,9 26,4 41,2 57,2 73,3
Tabela2: Numero de série em relação peso especifico e capacidade transportada.
Através do peso especifico do material (0,9 t/m³) e capacidade desejada de (80 t/h), escolhemos o elevador de série número E-5000.
3.4 Verificar a série do elevador selecionado em função da granulometria do material Verificar a série do elevador selecionado em função da granulometria do material, quando o tamanho máximo do material é superior ao tabelado para série do elevador pelo item 3, deve-se escolher nova série pela tabela 3. Porcentagem de pedaços de tamanho E –1000 máximo 100 % ¾" 10% 2 ½"
E – 2000
E – 3000
E – 4000
E – 5000
E – 6000
¾" 3"
1" 3 ½"
1 ¼" 4"
1 ½" 4½"
1 ¾" 4½"
Tabela3: Tamanho máximo do material.
Quanto ao tamanho máximo do material, a série E –5000 atende às necessidades sem escolher nova série.
3.5 Calcular a distância entre centros dos tambores Com a altura de elevação do (H), calcular a distância entre centros dos tambores (L) pela fórmula: L = H + M + Q + 0,275 (m)
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Onde: L = distancia entre centros dos tambores; H = altura de elevação (15 m); M = valor obtido da tabela 7, série N.° E-5000 (700 mm); Q = valor obtido da tabela 7, série N.° E-5000 (500 mm); L = 15 + 0,7 + 0,5 + 0,275 L = 16,475 (m)
3.6 Característica dos principais componentes Característica dos principais componentes.
Diâmetro dos (C) Caixa LarguBitola Passo tambores (mm) (V) Série dimensões ra da (estrutu das Velocidade rpm (D1) n.° internas A x correia ra) N.° caneca cabe - (D2) pé (m/s) B (mm) (pol) s (mm) ça E - 5000 500 x 1220 10 16 460 600 450 1,3 41 Tabela4: Características principais do elevador de caneco.
3.7 Cálculo da potência do motor N = V x P x (H + 12 x D2)
(HP)
75 x n Onde: N = Potência necessária do motor (HP); V = Velocidade da correia (1,3 m/s Tab.2); n = Rendimento da motorização (0,85 valor estipulado pelo fabricante de motor elétrico; D2 = Diâmetro do tambor do pé (0,45m Tab. 5). H = Altura de elevação (15 m) P = 1000 x f x qc - p eso do material (kg/m) C
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Onde: f = Peso especifico do material ( 0,9 t/m³ valor médio para areia); qc = Capacidade de cada caneca ( 0,0047 m³, valor tabelado) C = Passo das canecas (0,46m tab. 5). P = 1000 x 0,9 x 0,0047 0,46 P = 9,19 (kg/m) N = 1,3 x 9,19 x (15 + 12 x 0,45) 75 x 0,85 N = 3,82 (HP)
3.8 Escolha conjunto de acionamento Através da tabela, será escolhido o N.° do redutor (redução). Potência do motor (HP) Série do elevador 1 2 3 4 5 6 7,5 10 E-1000 1101 1102 E-2000 2101 2102 2203 2204 E-3000 3101 3102 3203 3204 3305 3306 3307 E-4000 - 4203 4204 4305 4306 4307 4410 E-5000 - 5203 5204 5305 5306 5307 5410 E-6000 - 6203 6204 6305 6306 6307 6410 N.° do conjunto N.°3 N.° 1 N.°2 de aciona mento N.° do R-40 R-60 R-90 Redutor
12,5 15 5412 6412 6415
20 6520
N.°4
N.°5
R-120
R-125
Tabela 5: Conjunto de acionamento
Na tabela 7, através da serie do elevador E-5000 podemos definir um redutor com redução de R=60.
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3.9 Dimensões gerais do elevador de caneca. Através de dados tabelados, obtivemos às dimensões gerais do elevador de caneca.
3.10 Verificar o cálculo da capacidade Q (t/h) do elevador de canecas com a capacidade desejada. Q = 3600 x qc x V x f (t/h) C Onde: qc = Capacidade de cada caneca ( 0,0047 m³); V = Velocidade (1,3 m/s); f = Peso especifico do material (0,9 t/m³); C = Passo das canecas (0,46 m). Q = 3600 x 0,0047 x 1,3 x 0,9 0,46 Q = 43,03 (t/h) Através do cálculo de verificação Q = 43,03 (t/h) podemos verificar que a capacidade desejada Q = (80 t/h) pode ser realizada.
3.11 Calcular às tensões na correia a) Tensão efetiva: Te = (H + 12 x D2) x qc x f x 1000 (Kgf) C Onde: Te = Tensão efetiva; H = Altura do material (15 m); D2 = Diâmetro do tambor do pé (0,45m Tab.5); qc = Capacidade de cada caneca ( 0,0047 m³ Tab. 6); f = Peso especifico do material (0,9 t/m³);
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C = Passo das canecas (0,46m tab. 5). Te = (15 + 12 x 0,45) x 0,0047 x 0,9 x 1000 0,46 Te = 187,59 Kgf b) Tensão máxima da correia: T1= (1+K) Te (Kgf) L Onde: Te= Tensão efetiva na correia ( 187,59 Kgf) K= Fator devido ao abraçamento da correia no tambor de acionamento (0,97 tabela 8) L = largura correia (40 cm)
Esticador Por parafuso Por gravidade
Tambor liso 0,97 0,64
Tambor revestido 0,80 0,50
Tabela 6: valor de K para abraçamento.
T1= (1+0,97) x 187,59 40 T1= 9,23 Kgf/cm Através do cálculo das tensões na correia determinamos uma tensão máxima de 9,23 Kgf/cm.
3.12 Seleção da lona a) Determinar o número mínimo de lonas para atender á tensão máxima calculada no item 11-b, através da (tabela 9).
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Tensão máxima Admissível (Kgf/cm) Número de lonas Diâmetro 0-30 mínimo do % 30-60 tambor T1/Tad 60-100 (mm)
45
60
75
90
105
120
3 315 400
4 400 500
5 500 630
6 630 800
7 800 1000
8 100 1250
500
630
800
1000
1250
1400
Tabela: 7 número de lonas b) Determinar o número mínimo de lonas para resistir á fixação das canecas na
correia de acordo com a projeção da caneca na correia (dimensão C = 200 mm) Projeção máxima das canecas – c (mm) 100 130 150 180 200 250
Material Peso Granulomé Especifico I trica (t/m³) 4 0 “– 1” 1 “– 2” Até 1,6 2 “– 3” 4 0 “– 1” Maior 1,6 1 “– 2” 2 “– 3” -
II III I II III I II III I II III I II III I II III -
3 -
4 5 -
4 5 5 6 -
4 -
5 6 6 6 -
5 5 6 6 -
4 -
5 6 6 6 7
5 6 6 6 6 6
5 -
6 6 7 6 6 8
6 6 6 6 7 7
5 -
6 6 8 7 8 8
7 7 7 7 8 8
6 -
Tabela: 8 número mínimo de lonas.
Obs: I: Para uso industrial com canecas espaçadas (com extração) II: Para uso industrial com canecas continuas ( com alimentação) III: Para elevador de cereais em grão c) Revestimento: A tabelas 9 indicará a espessura e o tipo de revestimento de acordo com o material.
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Material de Material de pequena moderada abrasivida abrasivida de de Tipo Cereais de madeira Carvão mineral
Coque Calcário Cimento
1/16”x1/16 1/16”x1/16 ” ” STYA RTA
Material que apresentam Material de impregnaçã Material Material alta o de óleo, de alta muito temperatur elementos temperatur abrasivo a (até ácidos, a (até 150°C) elementos 204°C) ácidos e gordurosos Adubo (uréia) Sínter Pedras Areia de Torta de Coque Sucata fundição soja Areia de Minério Granalha Amendoim Fundição Lixo 1/18”x1/16 1/18”x1/16 1/16”x1/16” ” ” 1/18”x1/16 -
Tabela 9: Espessura mínima de revestimento.
O número mínimo de lonas recomendado deve ser o maior valor dentre os obtidos nos itens (a) e (b). A espessura de revestimento através da tabela 9 igual a 1/8” x 1/16”. Através de dados tabelados podemos definir um redutor com redução de I=90, através do catálogo de redutor XEVEX, utilizaremos para a transmissão do tambor um redutor duplo de rosca sem fim, eixo de saída vazado horizontal com diâmetro de 90 mm fixação na carcaça tipo MHU-21 e acoplamento UNIFEX E-20.
3.13 Calcular eixo do tambor ___
De = 3,65 ³√ P_ N.T Onde: De = Diâmetro externo; N = rotação (41 rpm); T = tensão cisalhamento para aço ABNT 1040L (50Mpa); P = potencia eixo
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P= Pm x Fs P= 5,7 x 1,5 P= 8550 w Onde: Pm= potencia do motor; Fs= fator de segurança (1,5 para redutor XEVEX com rosca sem fim utilizado transportador de canecas) ___________
De = 3,65 ³√
8550___ 41 x 50MPa
De = 60 mm O redutor XEVEX modelo MHU-21 possui um furo com diâmetro 90 mm, para a fabricação dos eixos do tambor (cabeça e pé) adotaremos o mesmo diâmetro.
3.14 Determinar rolamento para eixo do tambor Para mancalização do tambor da cabeça do transportador utilizaremos o conjunto mancal e rolamento ROLMAX modelo MP. Os conjuntos de mancais com rolamentos auto compensadores constam de um mancal monobloco de ferro fundido, montado com rolamentos blindados de uma carreia de esfera, o anel externo dos rolamentos possui uma superfície esférica de precisão, que se aloja no esférico do mancal. Esta concepção permite a estes rolamentos, corrigir os erros de alinhamento que podem apresentar-se na montagem da máquina, tornando-o ideais para uma ampla gama de aplicação, eliminando custos elevados nos processos de usinagem. Para a mancalização do tambor do pé (onde está localizado o esticador) e o tambor da cabeça, utilizaremos o conjunto mancal e rolamento ROLMAX modelo MST MST –90.
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4. Conclusão Este trabalho teve o intuito de adquirir conhecimentos sobre o dimensionamento dos elevadores de caneca e pudemos sentir a dificuldade de encontrar literatura sobre determinados assuntos. Depois deste trabalho constamos que com empenho e tempo pode-se discutir a forma mais rápida de solucionar os problemas encontrados para realização do projeto. Este tipo de equipamento apresenta várias formas para estar dimensionando, além das várias formas de utilização. Este equipamento é muito utilizado para movimentação em fábricas de produtos alimentícios, fábricas de açúcar, sucos de laranja, transportadores de bagaço, entre outros.
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Referências Transportadores Contínuos para Granéis Sólidos: Elevador de canecas (EC). < http://www.transportedegraneis.ufba.br/Apostila/CAP6_EC.pdf >. Acesso em 16 abril de 2013 às 21h40min. Manual de transportador contínuo. Fábrica de Aço Paulista LTDA, São Paulo. 4° edição 1991. Spivakowski, A e Dyachkov, V. Conveyores and Related Equipmet. Peace Publishers, Moscou. acessado em 06 de maio de 2013 às 17h35min. acessado em 07 de maio de 2013 às 22h20min.
