Análise da integridade estrutural de Transportadores de correia

Cenário atual:  

Superando as adversidades da pandemia, o forte desempenho do setor de mineração, em Minas Gerais e em todo o território brasileiro, e o movimento dos preços das commodities, sinalizam o surgimento de ótimas oportunidades no País. 

Por outro lado, também é verdade que as especificidades da atividade mineradora colocam em destaque a relação das empresas com as comunidades à sua volta e os impactos socioambientais causados. Faz-se necessário que o setor efetue uma discussão mais ampla sobre os motivos e os mecanismos de controle necessários para garantir a redução dos efeitos. O colapso desse tipo de estrutura envolve muito mais do que o prejuízo material, uma vez que podem passar de 10 km de comprimento e atravessam áreas diversas em ocupação, fauna, flora e relevo. 

Alguns desses mecanismos controle de engenharia utilizados para garantir a segurança das proximidades das áreas de mineração e a continuidade operacional podem ser classificados em duas principais:  

  • Inspeção Visual – permite a identificação com antecedência de vários problemas que poderiam vir a parar o equipamento, fazendo parte de uma rotina operacional e de controle periódico de manutenção.
  • Análise de integridade estrutural dos transportadores de correia – permite avaliar a estrutura em seu estado de projeto, estado real (estruturas avariadas pelo tempo com corrosão e alterações realizadas fora do escopo do projeto) e possíveis novas condições operacionais (repotenciamento, aumento da capacidade de transporte etc.) que não estavam previstas no projeto. Nessa etapa outras abordagens de inspeção podem ser adotadas. 

Objetivos: 

A análise de integridade estrutural de transportadores de correia trabalha em conjunto com uma criteriosa análise em campo desses equipamentos e tem como objetivo avaliar a solicitação da estrutura para as condições de projeto e condições reais, de forma a identificar os pontos de atenção e/ou entregar um delineamento exato dos pontos que devem sofrer intervenção para que o transportador seja adequado às normas mais recentes e atenda as exigências do contratante. 

Definição: 

Transportadores de correia são equipamentos para transporte ou movimentação contínua de materiais em altos volumes através de uma correia, que se desloca sobre tambores e roletes. 

A estrutura de uma correia transportadora pode variar bastante, mas de forma simples pode ser definida como: 

  • Longarinas: as estruturas básicas do transportador que suportam os roletes de carga; 
  • Treliça: a estrutura que se repete ao longo do seu comprimento e dá suporte às longarinas quando ocorre mudança de elevação; 
  • Colunas: estruturas de apoio para as treliças; 
  • Cobertura: que protege o material transportado. 

Metodologia: 

O primeiro passo é elaborar um modelo geométrico/computacional em elementos finitos da estrutura a ser analisada, associando todas as propriedades mecânicas dos materiais aos respectivos componentes. Com o modelo geométrico definido os corpos são divididos em elementos e nós na etapa de geração de malha. Com a malha criada, a próxima etapa é a aplicação dos carregamentos, restrições e comprimentos efetivos, bem como os contatos entre as peças, definindo assim as condições de contorno do problema. 

Os tipos de carregamentos considerados são: 

  • Peso Próprio da Estrutura modelada (PE): é o peso de cada elemento estrutural do TR, a soma dos pesos das longarinas, treliças etc. 
  • Peso Próprio de equipamentos mecânicos (PM): é o peso dos equipamentos montados sobre a estrutura para a operação do TR, tais como roletes, tambores etc. 
  • Carga de material (CM): A carga de material é definida como a carga exercida pelo material transportado na correia sobre a estrutura. 
  • Incrustação (IN): é a carga exercida pelo acúmulo de material na correia. 
  • Sobrecarga (SC): As sobrecargas são cargas que levam em consideração a passagem de pessoas, acúmulo de material, apoio de equipamentos sobre plataformas etc. 
  • Vento (VT): A carga de vento é definida pela pressão exercida pelo vento, a uma velocidade básica característica de uma região, sobre a área frontal do TR na direção do vento considerado. 
  • Entupimento de chute (EC): A carga de entupimento de chute é a massa de minério no chute de descarga, ou de alimentação, dos transportadores, caso estes sofram bloqueio e sejam completamente preenchidos. 
  • Tensão de correia (TC): As cargas de tensão na correia são, de forma simplificada, a força exercida pela correia nos tambores do TR. 
  • Variação de Temperatura (T20 e T-20): É a carga referente às deformações causadas pela variação de temperatura no aço que, se não existirem oblongos corretamente projetados no decorrer do TR, geram tensões adicionais na estrutura. 

Esses carregamentos devem ser combinados para cercar todas as situações às quais a estrutura estará submetida, e essas combinações são especificadas por normas como a ASCE 7-10 ou a NBR 8800. 

Para a avaliar a solicitação da estrutura do transportador são realizados 3 tipos de análise: 

Análise modal: 

A análise modal consiste em encontrar os principais modos naturais de vibração da estrutura e compará-los com as principais fontes de excitação em operação

Análise Estática: 

No caso dos transportadores de correia utiliza-se o método LRFD para a obtenção dos estados limites dos perfis analisados que, quando comparados com os esforços solicitantes, como mostra a Eq.1, fornecem o que é chamado de índice de utilização. Esse índice não deve ser maior que 1 para que o elemento seja considerado aprovado pela verificação normativa. 

Tela de computador com texto preto sobre fundo brancoDescrição gerada automaticamente com confiança média(Eq.1)

Análise de ligações: 

A Análise de ligações é a verificação das conexões típicas encontradas no Transportador, de forma detalhada, e baseada em normas como a AISC 360-16 ou o EN 1993-1-8. 

Análises de transportadores de correia, exigem, portanto, conhecimentos de engenharia multidisciplinar capazes de dar soluções para as seguintes demandas: 

  • Análise de estruturas em operação e envelhecidas; 
  • Auditoria de projeto; 
  • Proteção de máquinas e pessoas para atendimento à NR 12; 
  • Fitness for service
  • Proposta de reforços e repotenciamento; 
  • Análise de sinistro; 
  • As-Built e detalhamento de fabricação; 
  • Procedimento de troca de módulos ou apoios do transportador de correia. 

Ao longo dos seus mais de 22 anos de atuação no Brasil o ISQ desenvolveu sólidos conhecimentos e soluções para avaliação completa de transportadores de correia. Consulte o nosso time de especialistas para mais informações! 

Texto: Heitor Flores
Analista técnico

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