MANUAL DE INSPEÇÃO E MANUTENÇÃO DE CORREIAS TRANSPORTADORAS

CORREIAS TRANSPORTADORAS • JONES GAVI • GEOPS

MANUAL DE INSPEÇÃO E MANUTENÇÃO DE CORREIAS TRANSPORTADORAS GEOPS

DATA: 15/03/2001 4º Edição 1


Mensagem Sabemos que todo ser humano tem a capacidade de aprimorar tudo o que lhe cai nas mãos, seja para ler, confeccionar, construir, etc. Por este motivo, solicitamos aos leitores desta apostila que utilizem a folha destinada a comentários, ao final do trabalho, para registrarem sua opinião a respeito do mesmo, devolvendo-a em seguida. Isto nos permitirá compartilhar experiências e aperfeiçoar os métodos empregados, que pretendemos revisar a cada ano, de forma a prestar, nesta área, um serviço de melhor qualidade.

Vitória, 15 de março de 2001 Jones de Paula Gavi

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Mensagem Sabemos que todo ser humano tem a capacidade de aprimorar tudo o que lhe cai nas mãos, seja para ler, confeccionar, construir, etc. Por este motivo, solicitamos aos leitores desta apostila que utilizem a folha destinada a comentários, ao final do trabalho, para registrarem sua opinião a respeito do mesmo, devolvendo-a em seguida. Isto nos permitirá compartilhar experiências e aperfeiçoar os métodos empregados, que pretendemos revisar a cada ano, de forma a prestar, nesta área, um serviço de melhor qualidade.

Vitória, 15 de março de 2001 Jones de Paula Gavi

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Dedicatória Dedico este trabalho à minha esposa, Maria Bernadete Gavi, aos meus filhos, Leandro e Evandro Gavi e aos companheiros que me ajudaram a conclui-lo.

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COLABORADORES: Acencler Ruy Edmauro Cosme dos Santos Edmilson e Eduardo Binotte Fábio Brasileiro Josemar Peregrino José Oscar de Alvarenga Rubens José de Mattos Walter G. Knoblauch Wilson e Roberto Molina

AGRADECIMENTOS Aos Engenheiros Marcos Santarém e Antônio Inácio, por terem viabilizado a produção deste documento. À Sra. Juçara Touriño de Moraes, pelo excelente trabalho de revisão e contextualização do referido documento.

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ÍNDICE Correias Transportadoras............................................................................ 5 Casas de Transferência .............................................................................. 5 Impacto no Ponto de Carregamento........................................................... 6 Chutes de Carga e Descarga (Calhas) ....................................................... 8 Trajetória da Descarga .............................................................................. 13 Guias Laterais ........................................................................................... 16 Sistema de Limpeza da Correia ................................................................ 19 Desenvolvimento do Poliuretano Informações obtidas da Petropasy ........................................................... 34 O que é o Poliuretano? Informações obtidas da P.U.R. .................................................................. 35 Chapas de Revestimento .......................................................................... 36 Densidade dos Materiais Recebidos e Embarcados pela GEOPS.......... 41 Roletes ....................................................................................................... 44 Transição de Correia Transportadora ....................................................... 51 Tambores ................................................................................................... 55 Esticamento ............................................................................................... 58 Topografia dos Transportadores ............................................................... 63 Chaves de Segurança............................................................................... 69 Inspeção .................................................................................................... 71 Montagem e Manutenção de Transportadores ......................................... 71 Manutenção Preventiva............................................................................. 75 Alinhamento da Correia............................................................................. 77 Manutenção Corretiva - Problemas .......................................................... 78 Bibliografia .................................................................................................90

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CORREIAS TRANSPORTADORAS SISTEMA DE CARGA E DESCARGA Os materiais carregados por um transportador de correia podem ser descarregados de diferentes formas, para atingir os resultados desejados. Na maioria das instalações de transportadores, a correia com a seção transversal côncava passa por uma seção de transição, para entrar em um tambor plano. O tempo requerido nesta transição deve ser curto, o bastante para prevenir que o material originalmente contido na seção côncava seja derramado pelas bordas da correia, ao passar para a seção plana. Especialmente com materiais fluidos, tais como pelotas de minério de ferro (em alguns casos pode-se adaptar guia de material, para evitar que o material caia fora do chute), a velocidade da correia deve ser de pelo menos 2,5 m/seg., para minimizar derramamento ao longo das laterais do tambor de descarga. O êxito de um sistema de transporte por correia depende fundamentalmente do ponto de carregamento do material. Se o material for carregado no centro da correia, com a mesma velocidade, no mesmo sentido e sem impacto, então, aproximadamente 90% de todos os problemas dos transportadores deixariam de ocorrer (desquadramentos, desgastes das correias, caída do material, etc).

O carregamento correto da correia é inicialmente determinado pela engenharia, no projeto do ponto de transferência, onde especial atenção deve ser dada aos chutes de carregamento e guias de material. Eles devem ser adequados, de forma a permitir que o material caia no centro da correia, sem causar desquadramento, queda do mesmo pelas bordas dos chutes e guias, além de oferecerem espaço suficiente para montagem dos raspadores pois, em alguns casos, devem-se colocar raspadores primários e secundários para melhor eficiência de limpeza.

CASAS DE TRANSFERÊNCIA No estudo preliminar de um sistema de manuseio de material envolvendo transportadores de correia, o número de pontos de transferências entre os transportadores deve ser minimizado, para reduzir a degradação de pó e o custo do processo. A plataforma de operação deve manter sempre uma folga vertical mínima de um (01) metro abaixo da parte inferior do tambor de descarga, para dar espaço à instalação e manutenção do sistema de limpeza da correia (raspadores). O cavalete de apoio do tambor deve ser posicionado de maneira que facilite a manutenção do chute (V. desenho Fls. 6). Há casos de chutes antigos que têm um espaço mínimo para manutenção e montagem dos raspadores. Nestes casos, modificam-se os chutes, tanto quanto possível, para se adaptarem os raspadores.

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Elevação lateral de uma transferência típica a 90°

Elevação frontal de uma transferência típica a 90°

Elevação lateral de uma transferência típica alinhada

IMPACTO NO PONTO DE CARREGAMENTO O contato do material com a superfície da correia sempre gera algum impacto porque, no plano vertical, a direção do fluxo de material sendo carregado nunca é exatamente a direção do movimento da correia. Grandes impactos tendem a danificar a cobertura da correia e enfraquecer sua carcaça. Materiais muito finos, mesmo sendo pesados, não causam muito impacto, podendo gerar deflexão da correia entre os roletes, a menos que o espaçamento entre os mesmos seja bem reduzido sob o ponto de carregamento. Tais deflexões podem provocar vazamento sob as guias laterais, ocasionando grandes derramamentos de material pelas extremidades da correia, neste ponto. Materiais de granulometria irregular, sobretudo aqueles com partículas mais pesadas, causam considerável impacto na correia. Quando pontiagudos, podem até cortar sua cobertura e esmagar a carcaça, enfraquecendo-a. Para se absorver grande parte do impacto, devem-se utilizar os roletes de impacto, de forma a proteger a correia. Eles devem ser colocados sob o ponto de carregamento da mesma, de tal forma que grande parte do material de maior granulometria caia preferencialmente entre roletes e, não, sobre eles. Com o objetivo de determinar o ponto de impacto no local de carregamento da correia, deve-se estabelecer a trajetória do material, a partir do tambor de descarga. O material deixará o tambor no ponto onde a força centrífuga se igualar à força da gravidade. A trajetória de descarga normalmente é definida pelo método gráfico encontrado na publicação da CEMA (veja trajetória de descarga: páginas 12 a 15). 7


Se houver muita flecha na correia, o material pode deixar o tambor de descarga antes de atingir o ponto onde a força centrífuga se iguala à força da gravidade. Isto é causado pelo fluxo de material sobre o tambor muito elevado - efeito “rampa” - e ocorrerá para altas velocidades da correia, resultando numa trajetória diferente da normal. O impacto do material transportado na correia pode ser expresso por uma equação de impulso linear (análoga ao fluxo de líquidos). å

( F . dt ) = d (m . v)

Considerando-se o ponto de carregamento da correia como um sistema mecânico elástico, a energia de impacto do fluxo deve ser, então, absorvida por um sistema de mola onde “c” é a constante da mola (veja Figura A). A reação da correia para com a força dinâmica de impacto depende da localização do ponto de impacto, que pode ser entre dois roletes, ou sobre um, conforme Figura B.

Figura A - Energia de impacto absorvida por um sistema de mola onde “c” é a constante.

Figura B - Reação da correia em função da força de impacto dinâmico, considerando-se vários pontos de impacto.

A constante da mola do ponto de carregamento será determinada pelas constantes da mola dos seus componentes. 1

1 =

C

1 +

C correia

C rolete impacto

A magnitude da constante “C” da correia é de aproximadamente 107 Kgf/cm para 600 mm de espaçamento entre roletes, enquanto a constante “C” do rolete de impacto é de aproximadamente 1070 Kgf/cm.

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A Figura C mostra a força de impacto dinâmico como uma função da energia de impacto para condições generalizadas. Rolete Aço

Rolete Impacto Correia 24” espaçamento rolete

Correia 36” espaçamento rolete

Fig. C: Força de Impacto Dinâmico X Energia de Impact o

Obs.: A grande maioria dos roletes de impacto fica travada por estar em local de difícil manutenção, o que prejudica muito as correias.

CHUTES DE CARGA E DESCARGA (CALHAS) É provável que a parte mais importante de um ponto de transferência seja o “chute”. A função do chute normalmente é a de transferir o material de forma a minimizar a degradação e permitir que o material flua suavemente, sem acúmulo, ou entupimento. As calhas de transportes são usadas para direcionar o fluxo de sólidos a granel, por exemplo, de uma esteira transportadora para outra. Nem sempre, porém, todos os chutes de transporte “conseguem” funcionar a contento. As eventuais falhas podem ser, ou tornar-se dispendiosas, especialmente nos casos em que se manuseiam muitas toneladas de material, tal como ocorre nas operações de mineração, transporte por correias, carregamento e descarga de vagões e navios. As folgas mínimas para os vários materiais passarem através dos chutes são objeto de análise de cada situação específica. Devem-se, entretanto, levar em consideração as dimensões mínimas de acesso interno, necessárias à manutenção do tipo: troca de revestimentos, troca de raspadores, etc. É usual a utilização de chapas de aço carbono 5/16” (aço estrutural) para confecção dos chutes e revestimento com chapas PAB 3/4”, 7/8”, ou 1”, de cerâmica e outros tipos de materiais como carbureto de tungstênio, placas com soldas, etc. Não se deve destinar muita área para acúmulo de material (morto), pois só serve para pesar e atrapalhar na hora de fazer a limpeza dos vários tipos de materiais. Alguns dos problemas associados aos projetos de chutes de transferência são: obstrução, desgaste das superfícies, geração de poeira acima dos limites aceitáveis, desgaste excessivo da correia e atrito das partículas dos materiais. A obstrução é, sem sombra de dúvidas, o mais severo desses 9


problemas. O desgaste nas superfícies das calhas de transporte é freqüentemente tratado através da montagem de caixas de pedra, revestimento com chapas de cerâmicas, PAB (liga de aço manganês), etc. O empoeiramento é minimizado pelo borrifamento e/ou pulverização de água, ou produtos. O desgaste da correia é minimizado através da montagem de rampas para direcionar o material, entregando-o na correia com o mínimo de impacto. Na verdade, todos estes problemas podem ser normalmente eliminados, ou minimizados, pelo uso criterioso de certos princípios de projeto dos chutes de transferência. As portas de inspeção, com dimensão aproximada de 0,40m x 0,40m, devem ser articuladas e ficar a 1,5 metros do piso, na lateral do chute, permitindo uma visão completa das condições operacionais da transferência. Conforme mencionado, teoricamente o chute perfeito deve dar ao material a mesma velocidade e o mesmo sentido da correia no ponto de contato do material com a correia de recebimento. Isto dificilmente se consegue na prática, embora deva ser uma meta do projeto. Recomenda-se, muitas vezes, o uso de placas defletoras para pontos de transferência. A placa defletora ajuda a direcionar o fluxo de material, centralizando-o na correia de recebimento e evitando entupimentos. Uma calha deve ser suficientemente íngreme e plana, para permitir o deslizamento e limpeza da maioria dos materiais que produzam atrito na mesma. Isto é particularmente importante nos pontos de impacto, onde ocorre uma queda livre, ou onde a calha muda a direção do material. Entretanto, as calhas de transporte não devem ser mais íngremes do que o necessário para limpeza, de modo a minimizar a velocidade dos materiais e o desgaste do equipamento. O ângulo de inclinação do chute é determinado pela natureza do material, bem como pela sua velocidade de entrada e pelo comprimento e convergência do chute. Para se obter o melhor fluxo dentro do chute, consideráveis ajustes experimentais foram feitos no campo. A tabela abaixo fornece os ângulos dos chutes comumente encontrados para alguns tipos de materiais. MATERIAL

ÂNGULO NORMAL ACIMA DA HORIZONTAL (GRAUS)

Material Filtrado (Filter Cake)

65 a 70

Material pegajosos, argila e finos

50 a 60

Carvão mineral, Pellets

35 a 45

Areia

35 a 40

Pedra britada primária

35 a 40

Pedregulho cascalho

30 a 35

Pedra peneirada

30 a 35

Sementes

35 a 40

Grãos

27 a 35

Polpa de toras de madeira

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O chute pode ser usado tanto como um mecanismo de transferência do material, quanto de controle do fluxo, ou velocidade de descarga. A inclinação das paredes do chute deve sempre respeitar os 10


ângulos de escorregamento em calha e ângulo de aresta recomendados para o material manuseado. Como há vários tipos de material passando no mesmo chute, devemos colocá-lo de maneira que atenda com eficiência a todos os tipos de materiais. Uma vez na calha, sua direção deve ser controlada a todo momento, independentemente do tipo de material que está sendo manipulado. Além disso, esse controle deve ser efetuado o mais rápida e eficazmente possível, após o impacto, através de uma superfície curva que direciona o material para um único caminho, ou ponto. Não importa o local, ou direção inicial do impacto com a calha, “o material deve ser entregue à correia inferior na mesma direção da descarga”. Conseqüentemente, as calhas de transporte devem, no geral, ser compostas de superfícies cônicas, ou placas planas, dispostas de forma a se aproximarem destas configurações geométricas. A maioria das calhas de transporte em uso, hoje, têm suas seções transversais retangulares ou quadradas, por muitos e válidos motivos, tais como: • Seções retangulares, ou quadradas, são feitas de placas planas, fáceis de se visualizar, desenhar, fabricar, modificar, alinhar e substituir, em casos de desgaste. • Placas planas podem ser facilmente flangeadas e aparafusadas. • É fácil de se montarem portas de inspeção, de onde se acompanha, não só o desgaste dos componentes, como problemas de entupimento, dentre outros. Entretanto, quando o material manuseado é pegajoso, sujeitando a calha à obstrução, existem vantagens significativas para se terem superfícies curvas, nas quais o material desliza. Na realidade, algumas das vantagens de uma calha com seção transversal curva podem aplicar-se também a outros problemas tais como empoeiramento, ou salto de grandes fragmentos em uma correia de recebimento. Uma seção transversal curva pode ser usada para centralizar a carga, ao passo que uma seção quadrada, ou retangular, pode permitir que a carga se concentre em um canto, ou se disperse no ar, arrastando-o e provocando turbulência. Ao se concentrar a carga no centro de uma calha curva, permitir-se-á que o próprio movimento do material mantenha a calha limpa; concentrando-a no canto de uma seção transversal retangular, ou quadrada, muitas vezes ocorrerá acúmulo e obstrução. Se um material fluido entrar em uma seção da calha com momento horizontal, será necessário lidar com esse momento, ou corre-se o risco de não se ter a carga centralizada na saída do mesmo. O caminho que o material irá seguir poderá variar de acordo com a propriedade e fluxo do mesmo. Há várias maneiras de se dissipar o momento horizontal, incluindo-se na calha: cortinas de borracha, articulações, nervuras, etc. Qual seria o método melhor? Depende do material e da disposição da calha. As situações são diferentes para cada tipo de material (minério, carvão, grãos, etc.), altura e ângulo da transferência. O chute que é bom para uma determinada situação, ou material, pode não ser bom para outro, similar. Nesses casos, a experiência é, muitas vezes, mais útil do que modelos matemáticos. Os problemas de desgaste excessivo da correia transportadora e falta de controle do material que desembarca na mesma devem-se, muitas vezes, ao mesmo fenômeno. Fragmentos maiores, acelerados pela correia, saltam e rolam, após o impacto normal com a superfície das mesmas. Isto aumenta o desgaste da correia e requer saias prolongadas na zona de aceleração, para conter o material. Ao se imprimir velocidade ao material na direção da correia, ambos os problemas podem

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ser minimizados, ou eliminados. O material deve ser centralizado na correia e, se possível, a uma velocidade ligeiramente maior do que a velocidade da correia transportadora. A altura da queda livre e mudanças súbitas na direção do fluxo devem ser minimizadas, a fim de se controlarem as pressões dos impactos dos sólidos, que podem levar a um alto desgaste da calha, bem como gerar problemas de atrito, empoeiramento e fluidização de materiais finos. Todas as vezes que se manuseia material variado, devem-se evitar detalhes de projetos que são concebidos para um único material (tais como placas para diminuir, ou redirecionar o fluxo do material). Produtos abrasivos que fluem livremente, em geral não apresentam dificuldades em relação ao desgaste da calha. Uma solução fácil seria prover caixas osciladoras, para eliminar o impacto da corrente que flui na superfície da calha. Entretanto, um dos problemas mais difíceis de se resolver com relação à calha de transporte é projetá-la para uma alta taxa de fluxo de material pegajoso, que seja abrasivo. Exemplificando: resíduo mineral úmido e minério abrasivo sendo transportados de um triturador de poço. Onde não for possível um desempenho satisfatório com o revestimento comum, podem-se utilizar chapas de aço inoxidável, ou chapas de polietileno que representam, entretanto, uma solução de alto custo. Sempre que possível, o chute deve proteger a correia contra queda direta do material na mesma. Isto determina a distância vertical entre os pontos de trabalho das duas correias, que não deve ser comprometido. Grelhas de barra podem ser utilizadas no fundo do chute quando se manuseiam materiais pesados de maior granulometria. O material fino cai na correia antes, protegendo-a contra o impacto do material maior. Este impacto pode ser absorvido no chute pela chapa de aço do revestimento: no caso, para o material fino; ou pela caixa de pedra, para material de maior granulometria. É de suma importância, para redução de custo, a análise de que revestimento, ou meio adequado de reduzir desgastes nas transferências se deve utilizar. Um dos pontos principais a serem observados é que a parte traseira do chute, sob o tambor de descarga, deve ter tamanho e inclinação adequados para recolher todo este material que se desprenda da correia junto ao tambor de encosto (desvio) e de outros dispositivos de limpeza (raspadores). A largura do chute de carregamento (saída do chute) não deve ser superior a 2/3 da largura da correia de recebimento. Quando o material tiver pedras de até 12”, a largura interna do chute de carregamento deve ser de pelo menos 2,5 a 3 vezes a maior dimensão da partícula do material. Quando grossos e finos estão misturados, a largura interna do chute deve ser 2 vezes superior ao tamanho máximo do grão. Estas proporções são essenciais para um carregamento adequado da correia e para prevenir não só o bloqueio interno, como a aglomeração do grosso dentro do chute. A largura do chute de carregamento, em alguns casos, determina a largura da correia do transportador de recebimento. Exemplificando: no Porto de Tubarão (GEOPS), as maiores partículas são de 2” (50mm), mas o volume é grande, portanto, adotamos as seguintes medidas de saída do chute: largura igual ou inferior a 1/2” da largura da correia que recebe e comprimento igual ou superior a 2/3 da referida correia.

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