Correia Transportadora – Histórico e Características Construtivas: Coberturas e Carcaça

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Este artigo foi desenvolvido por Willian de Castro Toledo, onde será abordado aspectos da Correia Transportadora, Histórico e Características Construtivas. Continue a leitura para saber mais.

1.      BREVE HISTÓRICO

Atualmente, o transportador de correia é considerado a forma mais vantajosa para manuseio de materiais à granel dentro de um processo produtivo. Há registros que sua origem teve início no ano de 1795 no manuseio de grãos para distâncias relativamente curtas. Nesta época, eram utilizados sistemas primitivos que consistiam em uma correia de couro sendo guiada por um leito de madeira. Este sistema rudimentar teve sucesso suficiente para incentivar os engenheiros a considerar os transportadores com uma maneira econômica, segura e eficiente de transportar grandes quantidades de material a granel de um local para outro.

Um pouco mais tarde, em meados de 1892, Thomas Robins iniciou uma série de invenções que levaram ao desenvolvimento de uma correia transportadora usada para carregar carvão, metal e outros produtos. Em 1901, Sandvik inventou e começou a produção de correias transportadoras com carcaça composta por cabos de aço.

Após 1907 em diante, as correias transportadoras também foram utilizadas na Alemanha e em 1913 o famoso Henry Ford se tornou pioneiro no já conhecido sistema de montagem contínuo, ou seja, utilizou uma correia transportadora para realizar esse feito conforme mostra a figura 01.

CORREIA TRANSPORTADORA – HISTÓRICO E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS: COBERTURAS E CARCAÇA

Um dos pontos de virada na história das correias transportadoras foi a introdução de correias transportadoras sintéticas. Este fato aconteceu durante a Segunda Guerra Mundial, principalmente por causa da escassez de materiais naturais, como algodão, borracha e lona. Desde então, as correias transportadoras sintéticas se tornaram populares em vários campos.

Com a crescente demanda no mercado, muitos polímeros e tecidos sintéticos começaram a ser utilizados na fabricação de correias transportadoras. Atualmente, algodão, lona, EPDM, couro, neoprene, nylon, poliéster, poliuretano, uretano, PVC, borracha, silicone e aço são comumente usados em correias transportadoras. Neste contexto, o material utilizado na fabricação de uma correia transportadora é determinado por sua aplicação operacional.

2. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS

Correia transportadora é definida pela ABNT através da NBR 6177 como uma correia contínua (ou sem-fim), destinada a formar a superfície de sustentação sobre a qual será assentado o material a ser transportado. O movimento da correia produz o transporte propriamente dito. Este componente possui alto valor comercial e pode representar aproximadamente 70% do custo total de um transportador. Uma correia transportadora é mostrada na figura 02.

CORREIA TRANSPORTADORA – HISTÓRICO E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS: COBERTURAS E CARCAÇA

Basicamente, uma correia transportadora é composta por duas partes: a carcaça interna e as coberturas externas (inferior e superior). A NBR 6177 define estas partes construtivas da correia transportadora como:

2.1 COBERTURAS

A cobertura da correia é uma camada geralmente construída de borracha ou sua combinação com outros materiais, que reveste a carcaça e tem a função primordial de protegê-la contra os efeitos da abrasão, impacto, corte, temperatura, ataque químico decorrente do material transportado ou outras condições adversas, existindo um tipo de cobertura específico para cada condição de trabalho. A cobertura é dividida em cobertura superior e cobertura inferior:

  • Superior: É a camada que recebe e mantém contato direto com o material transportado e tem o propósito de proteger a carcaça dos danos causados pelo impacto e pelo desgaste abrasivo.
  • Inferior: É a camada que não mantém o contato direto com o material transportado, porém mantém contato direto com os rolos e tambores, sendo que fornece uma superfície de fricção necessária para transmissão de energia e alinhamento da correia.

O material utilizado na fabricação das coberturas das correias é o composto de borracha, que é a mistura de vários ingredientes (substâncias químicas) que conferem a este os mais variados tipos de propriedades e fazem com que a cobertura da correia consiga desempenhar bem a função para a qual foi desenvolvido. Dentre os diversos ingredientes, como ativadores, protetores, aceleradores, agentes de processo, plastificantes, corantes e etc, o elastômero tem posição destacada.

O elastômero é o elemento principal da composição. Formado por um emaranhado de moléculas com alto peso molecular também chamado de Polímero, é o elemento que dá características de resistência química, física e de processabilidade. Existem vários tipos de elastômeros, sendo os seguintes os mais usados conforme as características mostradas na figura 03. A escolha de qual material a ser aplicado é baseado nas seguintes informações: tipo de material, altura de queda do material, granulometria, abrasividade, ação cortante, temperatura, presença de óleo ou outros produtos químicos e ciclo da correia. 

CORREIA TRANSPORTADORA – HISTÓRICO E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS: COBERTURAS E CARCAÇA

A Associação dos Fabricantes de Produtos de Borracha (ARPM), antiga Associação dos Fabricantes de Borracha (RMA) definem duas classes de compostos para coberturas de borracha como Grau I e Grau II.

ARPM RMA Grau I: Estas coberturas consistem de borracha natural ou sintética ou uma combinação destas duas que serão caracterizadas pela alta resistência a cortes e arrancamentos pela excelente resistência à abrasão. Elas são recomendadas para serviços que envolvem materiais cortantes e abrasivos e para condições de carregamento de forte impacto.

ARPM RMA Grau II: A composição elastomérica destas coberturas será semelhante a composição do Grau I com uma resistência à abrasão classificada de boa a excelente nas aplicações que envolvem o transporte de materiais abrasivos, mas não pode oferecer a mesma resistência a cortes e arrancamento das coberturas do Grau I. 

A norma DIN 22102 parte 01 também estabelece os tipos e características de coberturas como W, X, Y e Z. A figura 04 mostra as características das coberturas GRAU I e GRAU II da ARPM RMA e W, X, Y e Z da DIN 22102. A adesão é a força de ligação entre as coberturas e lonas e entre lonas, sendo este, um fator importante para garantir a performance da correia transportadora.

CORREIA TRANSPORTADORA – HISTÓRICO E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS: COBERTURAS E CARCAÇA

A CEMA cita que as coberturas deverão ter espessura e qualidade suficientes para proteger a carcaça. As espessuras minimas recomendadas para o lado de carga e retorno para aplicações de serviços gerais estão listadas na figura 05 e 06 respectivamente, sendo que a espessura necessária para uma correia específica é em função do material transportado e dos métodos de manuseio utilizados. É necessário aumentar a espessura das coberturas assim que as seguintes condições se tornarem mais graves: abrasividade do material, granulometria máxima do material, peso do material, altura de queda do material na correia, ângulo de carregamento, velocidade da correia e frequência de carregamento. 

Espessuras para o lado de carga

CORREIA TRANSPORTADORA – HISTÓRICO E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS: COBERTURAS E CARCAÇA

Espessuras para o lado de retorno

CORREIA TRANSPORTADORA – HISTÓRICO E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS: COBERTURAS E CARCAÇA

2.2 CARCAÇA

A NBR 67177 define a carcaça como parte da correia destinada a suportar as cargas de tração, impacto e resistência ao rasgamento e rompimento, podendo ser construída de lonas sintéticas ou têxteis, cabos de aço ou uma combinação destes materiais.

É a seção estrutural mais importante da correia transportadora, pois tem como objetivo transmitir a força necessária para elevar e mover a correia carregada e absorver a energia de impacto liberada pelo material ao ser carregado na correia através da calha de alimentação. Ela deve permitir que sejam executadas todas as possíveis técnicas de emendas e ser forte suficiente para lidar com as forças que ocorrem ao iniciar, movimentar e parar a correia carregada, principalmente em transportadores que possuem aclives acentuados. A carcaça também tem a função de fornecer a rigidez necessária à correia para que permaneça alinhada na estrutura do transportador e suporte toda a carga de material. Os principais materiais aplicados atualmente nas carcaças de correias são as fibras têxteis e os cabos de aço.

Fibras têxteis: são os elementos mais comumente utilizados na fabricação dos tecidos integrantes das carcaças e é composto por fios: o urdume e a trama. O urdume é responsável pela resistência à tração e é disposto longitudinalmente fabricado com fios de Poliéster, enquanto a trama efetua sua amarração provendo ao tecido resistência transversal fabricado com fios de Nylon. A figura 07 mostra a montagem do urdume e da trama formando o tecido têxtil para compor a carcaça de uma correia transportadora. 

CORREIA TRANSPORTADORA – HISTÓRICO E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS: COBERTURAS E CARCAÇA

Cabos de aço: As carcaças de aço são constituídas de um conjunto de cabos de aço paralelos, dispostos longitudinalmente de tal forma a prover a resistência necessária para a correia suportar grandes forças de operação. Os cabos são protegidos contra oxidação envelopados por uma camada de borracha de ligação, esta camada protetora também permite a união da carcaça com a cobertura da correia. A figura 08 mostra o tipo de cabo de aço utilizado na composição da carcaça de uma correia transportadora, com destaque para a torção “Z” e “S” dos cabos, necessário para garantir o equilíbrio das tensões e ajudar no alinhamento da correia. 

CORREIA TRANSPORTADORA – HISTÓRICO E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS: COBERTURAS E CARCAÇA

A CEMA cita outros materiais usualmente aplicados na carcaça tais como algodão, vibra de vidro e aramida e suas características que podem ser vistos na figura 09. A figura 10 mostra um comparativo entre estes materiais em relação às características operacionais. 

CORREIA TRANSPORTADORA – HISTÓRICO E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS: COBERTURAS E CARCAÇA
CORREIA TRANSPORTADORA – HISTÓRICO E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS: COBERTURAS E CARCAÇA

A carcaça pode apresentar alongamentos temporários (elástico) muitas vezes devido as variações nas tensões da correia causadas pelas condições de partida e frenagem, ou causadas pela variação das condições térmicas. A CEMA mostra através da figura 11 o valor de alongamento dos materiais aplicados na carcaça em função do percentual de tensão nominal (admissível) da correia transportadora para os esticamentos automático (contrapeso) e manual (esticador). 

CORREIA TRANSPORTADORA – HISTÓRICO E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS: COBERTURAS E CARCAÇA

Portanto, a correia transportadora é um componente sujeito a trocas periódicas. Na correia ideal, o desgaste total da cobertura deveria coincidir com o final de vida útil da carcaça, mas normalmente as coberturas desgastam primeiro, principalmente a cobertura superior. Este desgaste acontece devido à ação abrasiva causada pelo carregamento do material através da calha de alimentação sobre a cobertura da correia quando em movimento. A figura 12 mostra a seção completa de uma correia transportadora composta pelas coberturas e carcaça de tecido têxtil e cabos de aço.

CORREIA TRANSPORTADORA – HISTÓRICO E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS: COBERTURAS E CARCAÇA

2.3 TENSÃO ADMISSÍVEL E FATOR DE SEGURANÇA DAS CARCAÇAS

A tensão admissível para uma correia transportadora é a tensão máxima e segura de trabalho recomendada para ser aplicada, que geralmente se refere a força aplicada à correia por unidade de largura. Os tecidos têxteis e os cabos de aço que fazem parte da carcaça da correia são frequentemente classificados pela sua tensão máxima de trabalho seguro, que é expressa como uma força aplicada por lona por unidade de largura da correia.

O fator de segurança de uma correia transportadora é a relação da resistência da correia à sua tensão máxima de operação. Tradicionalmente, o fator de segurança para as correias de lona de acordo com a CEMA é de 10:1, ou seja, a correia opera a 10% da sua resistência à ruptura e para as correias de cabo de aço é de 6,67:1, ou seja, a correia opera a 15% da sua resistência à ruptura.

A figura 13 mostra as tensões admissíveis e de ruptura para correias com carcaça de Poliéster / Nylon e a figura 14 mostra para as carcaças para cabos de aço. 

CORREIA TRANSPORTADORA – HISTÓRICO E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS: COBERTURAS E CARCAÇA
CORREIA TRANSPORTADORA – HISTÓRICO E CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS: COBERTURAS E CARCAÇA

4. CONCLUSÃO

Neste artigo foi mostrado um breve histórico do surgimento da correia transportadora até a sua evolução de aplicação atualmente com o uso dos materiais sintéticos, o que proporcionou especificar uma correia de acordo com a necessidade de aplicação no setor produtivo, obtendo assim melhor desempenho.

A correia transportadora basicamente é constituída das coberturas superior e inferior que possui o elastômero como matéria prima principal e tem a função de proteger a carcaça contra os efeitos adversos do material carregado na correia. A carcaça por sua vez pode ser fabricada principalmente com fibras têxteis e cabos de aço, a escolha do material será mediante sua aplicação, sendo que a carcaça é a seção estrutural mais importante da correia transportadora, pois tem a função de transmitir a força necessária para elevar e mover a correia carregada e absorver a energia de impacto liberada pelo material ao ser carregado.

 REFERÊNCIAS

Normas DIN 22101 e DIN 22012

CEMA – Conveyor Equipment Manufacture Association, 7° Edição.

NBR 6177 – Transportadores contínuos – Transportadores de correia – Terminologia.

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