Projeto de bancada de testes e ensaios de vida acelerada para rolos de carga de transportadores de correia
Autor: José Cléber Rodrigues da Silva (Currículo Lattes)
Resumo
A indústria mineral brasileira vem apresentando nos últimos anos um crescimento anual expressivo, com destaque para a região norte do Brasil. O estado do Pará é um dos maiores produtores de minérios do Brasil. São mais de 20 projetos espalhados por todo o estado, incluindo produção de minério de ferro, bauxita, cobre, níquel, manganês, caulim, ouro, entre outros. Dentre os equipamentos de uma planta de mineração, os transportadores de correia são os ativos mais numerosos e que em geral desprendem os maiores custos de manutenção e operação. Em uma mineradora operando no sul e sudeste do Pará, são consumidos em média 50mil roletes de carga por ano, tornando assim necessário a busca pelo aumento da vida útil destes roletes. A metodologia usual para o desenvolvimento de novos roletes, consiste em executar teste em campo, porém estes testes levam cerca de um ano para finalizar, tornado assim o desenvolvimento lento sendo necessário alternativas mais rápidas de teste para acelerar a tomada de decisão de novos fornecedores e componentes. Motivado por este cenário desafiador este trabalho tem por objetivo desenvolver um projeto de uma bancada de teste e ensaios capaz de acelerar os testes e obter resultados mais rápidos para a tomada de decisão. Nos capítulos 2 e 3 são apresentados a revisão bibliográfica com a terminologia dos transportadores de correia e seus principais componentes bem como, a metodologia da pesquisa para o desenvolvimento do projeto, no qual foi escolhido como método a pesquisa experimental, desta forma, modelos de bancadas existentes no mercado, em órgãos de pesquisa e em normas técnicas. Onde obteve-se os seguintes projetos de referência: Bancada de teste de roletes de carga do Institute of Transport and Automation Technology, bancada desenvolvida pelo Departamento de Engenharia Mecânica (DEMEC) da UFMG, bancada de testes da Laboratório do Instituto de Mineração da Universidade de Tecnologia de Wrocaw na Polônia e as bancadas apresentadas pela ABNT. Para o desenvolvimento do projeto e dimensionamento da estruturas, partes/peças e componentes, tais como, estrutura metálica, mecanismo de acionamento, sistemas de aspersão (misturador e bomba de polpa de minério de ferro), do conceito definido na pesquisa são utilizados métodos analíticos de cálculos e simulações numéricas em elementos finitos(MEF) bem como, dinâmica de fluidos computacional(CFD). Os resultados dos dimensionamentos dos sistemas mecânicos de acionamento dos roletes de teste, os dispositivos elétricos de instrumentação e os projetos detalhados de fabricação e montagem bem como as listas de material para aquisição de partes e peças são apresentados no capítulo 4. Após os estudos, pesquisa de outras bancadas e métodos de cálculo analíticos e simulações computacionais foi concluído o projeto de uma bancada de testes de ensaios com estrutura metálica e sistema hidráulico capaz de aplicar cargas em três roletes de teste simultaneamente de até 8 toneladas, bem como rotação e deslocamento da carga axialmente ao eixo do rolete. Para comando, controle e leitura de dados de ensaios sistemas elétricos com inversores de frequência e dispositivos de instrumentação de leituras de temperatura, rotação, vibração e força foram desenvolvidos. Os projetos detalhados e listas de materiais para fabricação e montagem estão disponíveis, as analise estruturais de MEF e de CFD que compuseram o estudo estão disponibilizados nos anexos e apêndices desta obra.