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Este trabalho descreve a construção de um protótipo de elevador de canecas centrífugo de correia, com foco em equipamentos de transporte vertical de materiais granulados. O elevador de canecas é classificado em dois tipos: centrífugo e contínuo, e cada tipo tem suas vantagens e desvantagens em termos de inclinação, velocidade, eficiência e aplicação em diferentes indústrias. O projeto inclui a demonstração do cálculo vetorial para encontrar a área da base do elevador de canecas, bem como a aplicação prática do elevador no transporte de grãos.
Tipologia: Notas de aula
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Não perca as partes importantes!
Relatório final apresentado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais(IFMG), referente ao Trabalho Acadêmico Integrador, como requisito parcial para aprovação em todas as disciplinas ministras no 1º período do Curso de Engenharia Mecânica. ORIENTADOR : Prof. Dr. Niltom Vieira Junior.
Agradecemos primeiramente a Deus por nos ajudar em mais uma conquista. Agradecemos também ao curso de engenharia mecânica pela experiências e conhecimentos adquiridos ao logo do curso e de nos proporcionar a experiência de trabalhar em equipe durante o semestre. E por fim agrademos a todos aquele que de alguma forma nos ajudaram no desenvolvimento do projeto, com suas ideias e com as doações de peças reaproveitadas.
Este trabalho tem por finalidade colocar em práticas os conceitos das disciplinas do curso de engenharia mecânica, aplicando cálculo, física, geometria analítica, CTS (ciência, tecnologia e sociedade) e desenho computacional a um projeto integrador. Depois de várias pesquisas, decidiu-se fazer a construção de um protótipo de elevador de canecas. Assim foi feito um estudo para obter maiores conhecimentos sobre sua composição. O trabalho tem como objetivo também estimular a criatividade dos alunos ao construir um projeto em grupo de maneira organizada e estipulando metas. E no final, o trabalho será avaliado por uma banca, onde ganhara uma nota referente à disciplina TAI (Trabalho acadêmico integrador).
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Os elevadores de canecas se tornaram essenciais nos transportes de materiais a granel, e são vitais nas grandes indústrias alimentícias. O mercado responsável pela as construções dos elevadores de canecas só tendem a crescer cada vez mais, devido a sua grande demanda nas indústrias, pois, além dele ocupar pouco espaço é mais econômico do que outros equipamentos que tem a mesma função. A ideia principal do projeto em questão é as aplicações dos conteúdos estudados em sala de aula, que devem ser usadas para efetuar os cálculos referentes ao elevador. Para o desenvolvimento do trabalho foram feitas pesquisas que mostrassem como o elevador funciona e de quais materiais e ferramentas seriam necessárias para a sua construção. Por fim, cada capítulo do trabalho traz uma abordagem diferente sobre o trabalho, apresentando maiores detalhes sobre os elevadores de canecas, além de mostrar as etapas de construção do projeto e os materiais utilizados no mesmo (que foram reaproveitados de maneiras criativas).
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2.1. Objetivo geral
O presente trabalho tem como finalidade, a construção de um protótipo funcional de elevador de canecas centrífugo de correia.
2.2. Objetivos específicos
Aprofundar os conhecimentos em equipamentos de transporte vertical, como elevadores de canecas; Exercitar a criatividade para solucionar problemas; Desenvolver de forma eficaz um projeto; Desenvolver habilidade de trabalho em equipe; Estudar e aplicar de forma pratica os conceitos estudados.
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4. REFERENCIAL TEÓRICO
4.1. Elevador de canecas
“O transportador denominado elevador de canecas ou caçambas é um equipamento que tem a finalidade de elevar materiais granulados a uma altura suficiente para despejá-los em algum ponto pré-determinado através das calhas ou tubulações” (KEPLER WEBER, 2004). A partir de tal afirmação constatou-se a grande importância do elevador de canecas ou caçambas, visto que é essencial em algumas atividades industriais a elevação de materiais a granel de um ponto a outro. Os elevadores de canecas são considerados os melhores meios de transportes verticais de material a granel, pois, conseguem efetuar esses transportes verticais com eficiência e economia de custo e espaço físico. “Os primeiros desses equipamentos de que se tem notícia na história foram usados na Babilônia. O sistema era constituído de cestas que eram cheias com água e elevadas até uma dada altura para a finalidade de irrigação” (SANTOS, 2010). Devido a sua simplicidade e fácil de implantação o elevador de canecas mantém- se com poucas mudanças, tendo apenas incorporado novas tecnologias ao longo dos anos. Eles são construídos de acordo com o material a ser transportado, e podem possuir várias formas, podendo variar sua inclinação de 90° a 70° considerando sua altura e características físicas do produto a ser transportado.
“A descarga dos elevadores pode ser de dois tipos: descarga centrífuga ou gravitacional. Já a sua construção pode ser com correia ou correntes, dependendo da velocidade utilizada no transporte dos materiais granulados. Os mesmos são fabricados em vários tipos, em função das características do material a ser transportado” (WEBER, 2004).
Como descrito por no manual de Weber (2004) os elevadores de canecas podem ser classificados de muitas formas, na Figura 1 vê-se um exemplo de elevador de canecas centrifugo.
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Figura 1: Elevador de canecas
Fonte: http://www.fabricadoprojeto.com.br/wp-content/uploads/2013/02/bucket_elevator1.gif (Acessado em: 20 de set. 2016).
4.2. Tipos de elevador de canecas
Os elevadores de canecas podem ser classificados em dois tipos, que são dados em função de seu sistema de descarga: centrifugo ou continuo. E suas canecas podem ter duas ligações diferentes: correia ou corrente.
4.2.1. Elevador contínuo
“Os elevadores contínuos caracterizam-se por suas canecas pouco espaçadas, por sua baixa velocidade e também por na maioria das vezes, trabalharem em plano inclinado de 30º com a vertical, porém podem operar verticalmente” (WEBER, 2004).
“Este tipo de elevador foi projetado para elevação de materiais abrasivos e de alta granulometria, mas são também empregados na elevação de materiais frágeis ou extremamente finos como cimento e cal. Sua inclinação e baixa velocidade lhe proporcionam excelente rendimento devido à facilidade de
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4.3. Principais componentes dos elevadores de canecas
Independente da classificação do elevador de canecas, ele irá possuir alguns componentes básicos descritos a seguir.
4.3.1. Tambor de acionamento e tambor de retorno
Tambor de acionamento ou tambor de cabeça está localizado na parte superior do elevador. Ele é o responsável pelo movimento da correia onde as canecas estão fixadas. Tambor de retorno é onde se localiza o esticador, responsável por alinhar e tencionar a correia/corrente com as canecas. Na Figura 2 tem-se o tambor de acionamento.
Figura 2: Tambor de acionamento
Fonte: http://www.espmetalurgica.com.br/produtos (Acessado em 04 de dezembro de 2016)
4.3.2. Cabeça do elevador Cabeça do elevador ou de motorização como visto na Figura 3, se localiza na parte superior da estrutura do elevador, onde é posicionado o tambor de acionamento e a calha de descarga. Segundo Yamaki (2014) é “neste componente que é realizada a descarga do material granulado e onde se encontra a unidade completa de acionamento, não é posicionada o tambor de acionamento, o freio de retrocesso e a calha de descarga. A boca d descarga situa-se sempre no lado descendente das canecas”.
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Figura 3: Cabeça do elevador
Fonte: Rexnord (2013)
4.3.3. Estrutura central ou corpo do elevador A estrutura central como visto na Figura 4, é a parte que interliga a cabeça e o pé do elevador. Geralmente são construídas em chapa de solda ou madeira com reforço de cantoneiras, e tem sua fixação feita através de parafusos.
Figura 4: Estrutura central ou corpo
Fonte: Weber (2004)
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Figura 6: Canecas
Fonte: http://www.plasnec.com.br/canecas-elevadores.php (visualizado em 04 de dezembro de 2016)
4.3.6. Calha de descarga
Ela se localiza na parte superior do elevador, e tem como função guiar o material a ser descarregado pela caneca.
4.3.7. Calha de alimentação
Sua função e captar o material a ser transportado pelo elevador, onde se localiza na parte inferior do mesmo.
4.4. Aplicação das disciplinas
4.4.1. Calculo I
Stewart (2014) definiu que “a reta tangente a em ( ) é a reta que
passa em ( ), cuja inclinação é igual a , a derivada de f em a. “[...] se , então a derivada pode ser interpretada como a taxa de variação de y em relação à x [...] Se x variar de a , então a variação em x será” (STEWART, 2014).
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“[...] é a taxa média de variação de y em relação a x sobre o intervalo [ ] e pode ser interpretada como a inclinação da reta secante PQ. Seu limite como é a derivada , que pode portanto ser interpretada como a taxa instantânea de variação de y em relação a x ou a inclinação da reta tangente em ( ). Usando a notação de Leibniz, escrevemos o processo na forma” (STEWART,
4.4.2. Ciência, Tecnologia e Sociedade
O elevador de canecas é destinado ao transporte por elevação de diversos produtos, buscando a praticidade dentro das empresas. O protótipo funciona com um motor (de maquina de lavar) de 0,18kW, 60Hz, 110/220V, e conta um potenciômetro. Pensando nos constantes problemas causados pela utilização de energias não renováveis e também na modernidade do projeto, buscaram-se algumas fontes renováveis de energia. As possibilidades encontradas são; a energia solar, energia eólica e energia de biomassa.
Energia eólica A energia eólica é a energia produzida pelo vento. Essa energia é utilizada há muito tempo pelo homem, moinhos e embarcações, são alguns exemplos de onde essa energia era utilizada. Atualmente essa fonte de energia não é muito utilizada, apenas 1,4% da energia gerada no mundo provém de fontes eólicas. Existem várias formas de se produzir energia elétrica através da força dos ventos. O meio mais comum é através de aero geradores. Seu funcionamento é simples como se pode observar; pás que giram com a força do vento, fazem com que o rotor gire, que por sua vez transmite a rotação para o gerador, o gerador converte
