A tecnologia empregada nos transportadores de correias, muito utilizados em mineradoras e até mesmo em canteiros de construção, avançou a passos tão largos nos últimos anos que até as esteiras que fazem o transporte de passageiros e bagagens em grandes aeroportos internacionais têm o seu principio baseado nesses equipamentos. Obviamente, essas esteiras “high tech” presentes nos terminais de embarque possuem particularidades próprias, como um dimensionamento adequado para atender à operação aeroportuária de acordo com a demanda de transporte e a velocidade mais adequada à necessidade.

No caso das correias utilizadas para o transporte de minério e rocha, a regra é a mesma, já que seu dimensionamento influi diretamente na eficiência da linha de britagem e até mesmo nas etapas seguintes do processo. Ricardo Deguti, especialista em britagem e peneiramento da Sandvik, destaca que apesar de ser um equipamento auxiliar, a correia transportadora exerce um papel importante nas mineradoras que a adotam. “Se for mal dimensionada, ela pode comprometer a produtividade de toda a operação”, diz ele.

O mesmo pensamento é defendido por Marcelo Gelais, engenheiro calculista da Tecnometal, que avalia a eficiência do sistema de forma global. “O projeto e dimensionamento devem ser feitos com base numa visão completa do equipamento e de como ele está inserido no processo produtivo.” De acordo com Gelais, além de seguir as normas vigentes de segurança na operação, o transportador deve atender necessidades específicas do processo e de cada cliente, com confiabilidade e bom desempenho, sem deixar de lado outros aspectos não menos importantes, como a qualidade da montagem e facilidade de manutenção.

Deguti, da Sandvik, por sua vez, ressalta que a experiência de quem dimensiona o equipamento é um dos fatores que mais conta. A aplicação a que se destina o transportador e sua posição em relação à linha de britagem também figuram como dados importantes na definição do projeto. “Uma largura mal dimensionada vai ocasionar problemas como o extravasamento de material pelas laterais do transportador”, ele exemplifica.

Considerações para o projeto

André Luís Misael da Silva, gerente de suporte de produto da Metso, lista nada menos que sete quesitos a serem considerados no dimensionamento do transportador de correias: características do material transportado, condições de serviço, tipos de roletes, largura (determinada por cálculo), tensão máxima (determinada por cálculo), tempo de percurso completo e temperatura do material.

Já Maurício Zuquim, chefe de departamento de manutenção da mineradora Samarco, destaca que o rolamento, aplicado em roletes e tambores, é o item responsável pelo maior número de falhas em uma correia transportadora. “Devido à grande quantidade de roletes presentes numa correia, devemos ter um cuidado especial ao dimensionar esse componente.” Ele fundamenta essa opinião com base na experiência de um usuário intensivo da tecnologia.

Segundo Zuquim, quem projeta uma operação usando correia transportadora deve considerar a rotação de trabalho e a carga a que serão submetidos os roletes. “Rolamentos de roletes para transportadores de correia que trabalham 24 horas por dia são dimensionados para uma vida útil teórica de 30 mil horas”, ele detalha. “Logo, em função da velocidade da correia, devemos selecionar os rolos para que não trabalhem acima de 500 rotações por minuto (rpm).” Zuquim salienta que uma operação em rotações altas resulta em várias paradas para troca de roletes, reduzindo a disponibilidade do equipamento e aumentando seu custo de manutenção.

No caso dos tambores, também destacado pelo especialista como um item que merece atenção especial, a definição do diâmetro exige cuidado. Nesse caso, os projetistas precisam atender às especificações mínimas recomendadas pelos fabricantes de correias, para não prejudicar as emendas e diminuir a vida útil do componente. “Como a correia é um dos itens mais caros de um transportador e o que exige maior tempo de reparo ou troca, devemos ter muito cuidado na especificação do diâmetro dos tambores”, diz ele.

Cuidados adicionais

Segundo Zuquim, além do diâmetro, outro ponto passível de cuidado nos tambores é o dimensionamento do eixo. Esse dispositivo deve ser calculado para suportar as tensões de operação, evitando a flexão excessiva e, consequentemente, a sobrecarga nos rolamentos e a quebra do eixo por fadiga.

Para o especialista da Samarco, o grau de enchimento da correia também deve ser considerado na etapa de projeto. “Linhas que trabalham com enchimento muito alto tendem a ter um maior transbordamento de material, o que impacta no desgaste acelerado do revestimento dos tambores, da correia e dos raspadores”, diz ele. “Isso também pode provocar desalinhamentos e rasgos na correia devido ao material que volta sobre o retorno do transportador e fica preso entre este e o tambor.” Zuquim diz que o recomendado é trabalhar com níveis de enchimentos entre 80% e 90% do total permitido.

Apesar dos itens já citados serem extremamente importantes, Zuquim tem uma consideração ainda mais enfática em relação ao acionamento da correia, que ele considera como o “coração” do equipamento. “Responsável por transmitir o movimento ao transportador, o acionamento recebe os maiores esforços durante a partida. É nesse momento que se tem o pico de tensão e de corrente, bem como uma maior demanda de potência do motor.”

Por esse motivo, ele avalia que, para se obter máxima segurança e qualidade na operação do conjunto, o acionamento da correia transportadora deve ser dimensionado para a pior condição de trabalho. Essa situação consiste basicamente no momento de partida do transportador, com um fator de carregamento de 100% nos trechos ascendentes e retos.

A lista de pontos críticos a se considerar inclui ainda o fator de atrito entre o tambor de acionamento e a correia. Conforme o tipo de revestimento utilizado, a eficiência de transmissão de potência varia, assim como a potência disponível (do motor). “Uma alternativa é variar o ângulo de abraçamento no tambor de acionamento até 120°, utilizando o tambor de encosto para aumentar a eficiência de transmissão”, indica Zuquim.

Definindo a velocidade

Ele completa seu rol de pontos passíveis de atenção com uma observação sobre os tempos de parada dos transportadores, que devem ser bem monitorados para se evitar o entupimento dos chutes e vazamento de material. Se a fase de dimensionamento e projeto envolve cuidados especiais, o cálculo para se determinar a produção de uma correia, intimamente ligado a sua largura e velocidade de operação, representa um capítulo à parte.

André Silva, da Metso, avalia que o dimensionamento correto, nesse caso, envolve o conhecimento dos seguintes pontos: característica do material a ser transportado (tipo, granulometria, peso específico, ângulo de repouso, temperatura, teor de umidade, abrasividade), perfil do transportador (comprimento entre centros de tambores extremos, altura de elevação ou de declive), capacidade desejada, condições de operação (ambiente, regime de funcionamento) e condições especiais (correia reversível, com tripper etc).

Zuquim, da Samarco, dá, literalmente, a fórmula para se dimensionar a capacidade de um transportador: Q = S x V x Y x E x k. Ou seja, a capacidade de carga é o produto da área da secção transversal da correia (S) multiplicada pela velocidade de operação (V), o peso específico do material (Y), grau de enchimento (E) e fator de correção da capacidade devido à inclinação (k).

Simples? Não exatamente. Zuquim explica que a área de um transportador depende da largura da correia utilizada, da configuração do cavalete o que remete à quantidade de rolos e sua inclinação e do ângulo de acomodação do material. “Para definirmos a largura mínima da correia que iremos utilizar, devemos conhecer o top size do material a ser transportado, ou seja, as dimensões da maior partícula dentro da faixa granulométrica projetada para a operação”, diz ele.

Largura x velocidade

Segundo suas recomendações, nas operações em que 90% do material transportado tiver granulometria igual à do top size, a largura da correia deve ser de dez vezes o tamanho da maior partícula. Quando 90% do material transportado for composto por finos, a recomendação muda e a largura da correia deve ser de seis vezes o diâmetro do top size. Uma vez definida a largura mínima e, consequentemente, a área da seção transversal, começa a especificação da velocidade do equipamento para se chegar à capacidade de transporte desejada. “A velocidade irá depender do comprimento do transportador e das características do material transportado”, ressalta o especialista da Samarco.

De acordo com ele, as altas velocidades têm maior impacto nos transportadores de menor comprimento, pois nesses casos o desgaste da correia é maior em função de cada um de seus pontos ser submetido a mais contato com os tambores e raspadores. No transporte de materiais mais finos e frágeis, é aconselhável utilizar velocidades baixas e evitar poeira e a degradação do material durante as transferências. Já os materiais mais pesados, de maiores dimensões ou pontiagudos, devem ser movimentados com uma velocidade média, a fim de se evitar desgastes na cobertura da correia e na parede dos chutes de transferência.

Diminuir a velocidade do transportador, por sua vez, leva à necessidade de se adotar uma largura de correia maior, aumentando o custo do sistema. “Na hora de definir a velocidade de operação, deve-se levar em consideração os custos relacionados à manutenção e à disponibilidade da correia”, acrescenta Zuquim.

Ele recomenda que correias mais estreitas e menores operem com velocidades de até 3,5 m/s. As linhas mais largas e compridas, por sua vez, podem atingir uma velocidade de 4,5m/s. O executivo cita ainda as informações contidas no manual da CEMA, norma norte-americana para cálculo de transportadores, como fonte para o desenvolvimento de um projeto de maior qualidade. Outro recurso são as normas brasileiras a respeito, todas voltadas para se obter o máximo desempenho dos transportadores de correias com base em um dimensionamento eficiente.

Critérios para a manutenção do sistema

Ricardo Deguti, especialista em britagem e peneiramento da Sandvik, explica que a inspeção visual da cinta é uma das iniciativas mais recomendadas para a manutenção de transportadores de correias. “Esse desgaste é visível e pode ser detectado nas tramas, indicando que há sinais de fissura da borracha, inclusive com a observação das bordas gastas”. A observação visual também inclui a análise nas bicas, identificando a presença de pedras posicionadas de forma que possam cortar a correia.

Deguti adverte ainda para a existência de roletes travados. Se por algum motivo externo ou de desgaste, o rolamento vier a travar, o rolete também ficará preso com a cinta passando por cima dele. Nesse caso, o atrito gerado pode causar até um princípio de incêndio na correia.

Marcelo Gelais, engenheiro calculista da Tecnometal, inclui entre os cuidados básicos com o equipamento a atenção à lubrificação e o monitoramento de ruídos e temperaturas. O estado de conservação dos materiais de revestimento e dos itens de desgaste em geral também deve ser acompanhado atentamente, bem como o funcionamento da instrumentação. Segundo ele, além de atuar na manutenção preventiva, alguns prestadores de serviços já executam manutenções preditivas, monitorando vibrações, aquecimento e a lubrificação do transportador, entre outros fatores.

Como evitar a propagação de cortes

A propagação de rasgos em transportadores pode ser um pesadelo sem fim para as mineradoras e construtoras, mas existem soluções. Segundo Marcelo Gelais, da Tecnometal, uma forma de evitar esse problema é a instalação de tecnologias de detecção de avarias, que também têm a função de parar o sistema e emitir um alarme quando as identificam. “Há diversas opções, sendo que alguns sistemas são acionados quando uma parte de borracha desprendida da correia toca um anteparo”, ele explica. “Outros possuem uma bandeja que coleta o material vazado devido ao corte e, quando esse material acumulado atinge determinado peso, aciona o dispositivo”, completa o especialista.

Um dos recursos mais recentes é a instalação de antenas ao longo da correia, montadas na estrutura do transportador, para a detecção de cortes. Ele se baseia no princípio da “quebra de sinal”, pois caso ocorra algum corte contínuo, o sinal da antena deixa de ser captado e dispara o alarme. “Essas tecnologias normalmente são utilizadas em conjunto, de forma a aproveitar as vantagens de cada uma delas e também como uma redundância para a maior segurança do transportador”, argumenta Gelais.

Além da definição dos métodos de detecção de corte, sua distribuição ao longo da correia também deve ser considerada. Por esse motivo, o recomendável é instalar tais dispositivos em pontos onde há maior risco de cortes. A lista, nesse caso, prioriza as saídas dos pontos de transferências, mas a confiabilidade da detecção aumenta com o uso mais amplo dos detectores, embora o custo também cresça na mesma proporção.

Solução customizada

Na mineradora Samarco, a prevenção de rasgos acabou sendo aperfeiçoada em casa. Antes de desenvolver um sistema próprio de proteção, com o objetivo de minimizar os rasgos em suas correias, a empresa adotava tecnologias tradicionais de mercado que se revelaram pouco eficientes, segundo a avaliação de Maurício Zuquim, chefe de departamento de manutenção da empresa. Com a necessidade de melhorar esse processo, a mineradora confiou a missão a um de seus técnicos, o analista de manutenção Luiz Carlos. O trabalho do especialista resultou no desenvolvimento de três sistemas: por imagem 3D, por vibração e por impacto.