Problemas de rastreamento de correia transportadora: uma análise abrangente de causas e estratégias de prevenção

Introdução: sintomas de mau funcionamento que iniciam a investigação

O desalinhamento da correia transportadora é um dos problemas operacionais mais comuns e caros na fabricação industrial. Manifesta-se na forma de um deslocamento da correia em relação ao eixo central, o que leva ao toque da estrutura do transportador, às bordas da correia ou ao derramamento de material. Os sintomas típicos incluem:

• Danos nas bordas da fita (fricção, rasgos).
• Desgaste irregular de fita e rolos.
• Dispersão do material transportado nas laterais da esteira.
• Aumento do nível de ruído e vibração.
• Falha prematura de componentes como conjuntos de rolamentos, especialmente ABB 3HNP00789-1.

Tais avarias não só reduzem a eficiência do transporte e a qualidade do produto, mas também representam riscos de segurança para o pessoal e aumentam significativamente os custos operacionais devido a paragens forçadas e reparações. Por exemplo, uma paragem não planeada de um transportador de 500 t/h pode resultar em perdas entre 5.000 e 15.000 euros por hora, dependendo do setor.

Visão geral dos componentes: Função do conjunto de transportador e rolamento ABB 3HNP00789-1

A correia transportadora é um elemento chave no transporte contínuo de materiais a granel e artificiais. Um sistema típico consiste em tambores de acionamento e tensão (polias), suportes de rolos (transporte, reversão, centralização), a própria correia, bem como o mecanismo de acionamento. Cada um desses elementos desempenha um papel crítico em manter a correia se movendo em linha reta.

Os suportes dos rolos seguram a correia e o material transportado, proporcionando resistência mínima ao movimento. Seu alinhamento é fundamental para a estabilidade. Tambores (condução, cauda, ​​deflexão) transmitem movimento à correia e garantem sua tensão. A geometria dos tambores de transmissão e de cauda, ​​em particular a presença de conicidade (coroação), é crítica para o efeito de centralização da correia.

Considere o conjunto de rolamento ABB 3HNP00789-1. Este componente é um rolamento autocompensador de rolos integrado em carcaça de alta qualidade, projetado para aplicações pesadas em sistemas de transporte industrial. É instalado nos eixos de rolamentos de acionamento ou de rolos e tambores, onde suporta cargas radiais e axiais significativas. Seu design permite compensar certos deslocamentos angulares do eixo, mas apenas dentro de limites limitados. A vida útil padrão (MTBF) desse tipo de rolamento, sob condições ideais de operação, pode chegar a 80.000 horas. Porém, sob condições de deslocamento constante da fita e aumento de cargas dinâmicas, seu recurso pode ser reduzido para 20.000 - 30.000 horas, o que enfatiza a criticidade do correto rastreamento da fita.

As condições operacionais nas quais o ABB 3HNP00789-1 opera geralmente incluem:

• Faixa de temperatura: de -30°C a +90°C.
• Umidade: até 95% (com vedação adequada).
• Ambiente poeirento: alta concentração de partículas abrasivas.
• Velocidade da correia: até 5 m/s.
• Carga: até 15 kN por rolo, dependendo da configuração.

A conformidade com os requisitos das normas DSTU EN 620:2009 e ISO 5048:2020 é obrigatória para a operação segura e eficiente dos sistemas de transporte.

Evidência de falha: o que a equipe técnica registra

A coleta de dados confiáveis sobre falhas é o primeiro passo para determinar a causa raiz. O pessoal técnico deverá registar sistematicamente indicadores visuais, acústicos e instrumentais:

Sinais visuais:

• Desgaste da borda da ponta: Meça a profundidade e a largura do desgaste. Por exemplo, a erosão da borda da fita em 5-7 mm após 1.000 horas de operação em um lado é um claro indicador de atrito constante.
• Danos na estrutura: Arranhões, deformações ou furos nas estruturas metálicas do transportador causados ​​pelo contato com a correia deslocada.
• Deslocamento de material: observado quando a correia se move além das proteções laterais ou quando a carga é irregular, fazendo com que a correia ceda.
• Deslocamento apreciável de rolos/tambores: Desvio aproximado de uma linha reta.
• Acúmulo de material: Nas superfícies de rolos ou tambores, podendo alterar seu diâmetro efetivo.

Recursos acústicos:

• Rigido, assobio: Indica atrito da correia contra a estrutura ou deslizamento irregular.
• Grito: Pode indicar danos aos rolamentos, especialmente na unidade ABB 3HNP00789-1, ou contato com peças metálicas.

Medições e dados instrumentais:

• Termografia: Uso de um termovisor (por exemplo, FLIR T-Series) para detectar áreas superaquecidas. Uma temperatura da superfície do conjunto de rolamento ABB 3HNP00789-1 superior a 70 °C a uma temperatura ambiente de 25 °C é um "sinalizador vermelho" crítico que indica atrito excessivo ou danos ao rolamento.
• Análise de vibração: analisadores de vibração portáteis (como o SKF Microlog Analyzer) permitem a identificação de frequências específicas associadas a desalinhamento, desequilíbrio ou defeitos de rolamento. Um desvio da amplitude de vibração do rolamento de rolos superior a 4,5 mm/s RMS (correspondente à classe B/C de acordo com a norma ISO 10816-3 para suportes não rígidos) indica problemas graves.
• Medição da tensão da fita: Um extensômetro é usado para verificar a conformidade da tensão da fita (por exemplo, 1-2% de sua resistência à tração final, ou de acordo com as recomendações do fabricante). Tensão insuficiente ou excessiva pode afetar a estabilidade do rastreamento.
• Alinhamento a laser: Os sistemas de alinhamento a laser (por exemplo, Pruftechnik SENSALIGN) garantem alta precisão na verificação da perpendicularidade dos rolos ao eixo do transportador e do paralelismo dos tambores. O desvio permitido da perpendicularidade para suportes de rolos geralmente não é superior a 1 mm para cada 2 metros de comprimento de rolo.
• Medição da conicidade dos tambores: Medição dos diâmetros nas bordas e no centro do tambor para avaliar a conformidade do perfil com a conicidade exigida. A conicidade insuficiente (coroamento) ou sua completa ausência é uma causa direta de rastreamento instável.

Estes dados juntos formam uma imagem objetiva do mau funcionamento, permitindo proceder a uma análise sistemática das causas raízes.

Investigação da causa raiz: uma análise sistemática

Usamos uma abordagem sistemática para identificar as verdadeiras causas do desalinhamento da correia transportadora. O método dos “5 porquês” ou o diagrama de Ishikawa (esqueleto de peixe) são frequentemente usados. Vamos nos concentrar nos fatores principais:

1. Alinhamento inadequado de rolos e tambores

• Problema: a fita sai do centro.
• Por quê? Distribuição desigual de tensão e forças laterais na fita.
• Por quê? Os rolos ou tambores não são perpendiculares ao eixo do transportador ou paralelos entre si.
• Por quê?
  • Erros durante a instalação: instalação incorreta de suportes, utilização de ferramentas não calibradas.
  • Deformação da moldura: ao longo do tempo sob a influência de cargas ou corrosão.
  • Deterioração das estruturas de suporte: afundamento, folga.
  • Falta de controle regular de alinhamento.

2. Problemas com a conicidade (coroação) dos tambores

• Problema: A fita "escorre" do tambor ou não está estabilizada no centro.
• Por quê? Geometria de coroamento do tambor de transmissão/cauda ausente ou incorreta.
• Por quê?
  • Projeto incorreto do tambor: erro de cálculo ou defeito de fabricação.
  • Desgaste da superfície do tambor: principalmente no centro ou nas bordas, o que altera a conicidade efetiva.
  • Acúmulo de material: adesão do material à superfície do tambor, o que cria irregularidades locais.

3. Distribuição desigual de carga

• Problema: a fita se move lateralmente ao carregar o material.
• Por quê? O material é alimentado na esteira descentralizado ou inclinado.
• Por quê?
  • Posicionamento incorreto do funil de carregamento ou da bandeja.
  • Velocidade excessiva de alimentação do material, o que leva ao seu “voo” na correia.
  • Deformação ou desgaste dos apoios laterais.
  • Fluxo desequilibrado de material na entrada.

4. Tensão inadequada da fita

• Problema: a fita escorrega ou oscila excessivamente.
• Por quê? As forças de atrito entre a correia e o tambor são insuficientes ou a tensão é irregular.
• Por quê?
  • Configuração incorreta do tensor.
  • Fita esticando ao longo do tempo.
  • Desgaste do revestimento do tambor, o que reduz o coeficiente de atrito.

Causas raiz identificadas: uma lista classificada com probabilidade e confirmação

1. Alinhamento inadequado de rolos e tambores (alta probabilidade, >40% dos casos):
   • Confirmação: dados de alinhamento a laser, sinais visuais de desgaste da borda da correia, aumento da vibração do suporte do rolo (mais de 4,5 mm/s RMS a 120 Hz). Esse motivo geralmente é o resultado de erros de instalação inicial e de deformação gradual da estrutura ou dos suportes.
2. Distribuição desigual de carga na correia (Alta probabilidade, >30% dos casos):
   • Confirmação: Derramamento local de material, desgaste rápido das proteções laterais, deslocamento da correia ao passar pela zona de carga. Este problema está frequentemente associado ao posicionamento inadequado de dispositivos de carregamento ou à alimentação descontrolada de material.
3. Problemas de conicidade do tambor de transmissão/cauda (probabilidade média, >15% dos casos):
   • Confirmação: padrão específico de desgaste da correia (por exemplo, desgaste central ou desgaste de largura irregular), medições de geometria do tambor e desalinhamento consistente da correia, apesar do alinhamento correto dos rolos. O acúmulo de material na superfície do tambor pode simular uma conicidade irregular.
4. Tensão inadequada da correia (probabilidade média, >10% dos casos):
   • Confirmação: Deslizamento da correia no tambor de acionamento (especialmente durante a partida ou picos de carga), folga excessiva da correia entre os suportes dos rolos, vibração da correia. O tensionamento inadequado pode não apenas causar desalinhamento, mas também levar ao aumento do desgaste em mecanismos de acionamento e rolamentos como o ABB 3HNP00789-1, reduzindo seu MTBF de 80.000 horas para 30.000 horas.
5. Desgaste ou danos aos componentes (probabilidade baixa a média, ~5% de casos):
   • Confirmação: Dados termográficos (superaquecimento local dos rolamentos >70°C), análise de vibração (frequências características de defeitos em rolamentos ou rolos), inspeção visual (deformação de rolos, desgaste de conjuntos de rolamentos, por exemplo, ABB 3HNP00789-1). Esta causa é muitas vezes uma consequência de outras causas profundas que levaram ao aumento das cargas.

Ações corretivas: Correção imediata e prevenção a longo prazo

Para cada causa raiz identificada, deve ser desenvolvido um conjunto de ações corretivas, incluindo medidas imediatas para restaurar a operabilidade e estratégias de longo prazo para evitar falhas repetidas.

1. Alinhamento inadequado de rolos e tambores

• Ações imediatas:
  • Uso de um sistema de alinhamento a laser (por exemplo, Pruftechnik SENSALIGN) para posicionar com precisão todos os rolos e tambores. Verifique a perpendicularidade dos rolos ao eixo do transportador (tolerância não superior a 0,5 mm por metro de comprimento do rolo) e o paralelismo dos tambores.
  • Ajustes finos podem ser feitos deslocando os suportes dos rolos. Aplique marcações após cada ajuste.
• Ações de longo prazo:
  • Desenvolver e implementar procedimentos operacionais padrão (SOPs) para montagem e alinhamento de componentes do transportador com uso obrigatório de ferramentas calibradas.
  • Realizar treinamento regular para a equipe técnica sobre o uso de técnicas de alinhamento precisas.
  • Considere a instalação de suportes de rolos autocentrantes em áreas críticas.
  • Controle periódico da deformação da estrutura do transportador e eliminação de suas causas.

2. Problemas com a conicidade (coroação) dos tambores

• Ações imediatas:
  • Limpe as superfícies dos tambores de material aderente. Certifique-se de que não haja danos mecânicos ou desgaste irregular que alterem o perfil.
  • Se a conicidade estiver ausente ou significativamente prejudicada, substitua o tambor por um novo com o perfil correto.
• Ações de longo prazo:
  • Implementar inspeções regulares da condição da superfície do tambor e controle de sua geometria.
  • Utilize um revestimento de tambor com alto coeficiente de atrito, resistente ao desgaste e à aderência de materiais (por exemplo, um revestimento de borracha com ranhuras em forma de diamante).
  • Garanta a limpeza adequada da correia para evitar acúmulo de material nos tambores.

3. Distribuição desigual de carga

• Ações imediatas:
  • Ajuste a posição da tremonha ou bandeja de carregamento para garantir uma alimentação centralizada e uniforme do material na esteira.
  • Reduza a taxa de alimentação, se possível, para evitar "voos" e distribuição desigual.
• Ações de longo prazo:
  • Otimize o projeto das estações de carregamento, possivelmente instalando guias ajustáveis ​​ou usando alimentadores vibratórios para uma alimentação uniforme.
  • Implemente sistemas de controle de carregamento da correia (por exemplo, extensômetros sob suportes de rolos) para monitorar e ajustar automaticamente a alimentação de material.

4. Tensão inadequada da fita

• Ações imediatas:
  • Verifique a tensão da correia com um extensômetro e ajuste de acordo com as recomendações do fabricante do transportador. Normalmente, a tensão deve fornecer 1,5% - 2,0% da resistência à tração final da fita.
  • Verifique o funcionamento do dispositivo tensor (parafuso, carga, hidráulico).
• Ações de longo prazo:
  • Implemente um cronograma regular para verificar e ajustar a tensão da correia, especialmente após a utilização da nova correia.
  • Considere a instalação de sistemas automáticos de suporte de tensão.
  • Escolha correias transportadoras com alongamento mínimo sob carga.

5. Desgaste ou danos aos componentes (por exemplo, unidade de rolamento ABB 3HNP00789-1)

• Ação imediata:
  • Substituição imediata de rolos desgastados ou danificados, rolamentos, especialmente ABB 3HNP00789-1, ou outros elementos estruturais.
  • Ao substituir o rolamento ABB 3HNP00789-1, certifique-se de usar peças sobressalentes originais ou análogos certificados que atendam aos requisitos da EN ISO 15242 e DSTU GOST 520:2014.
• Ações de longo prazo:
  • Implementar um programa de monitoramento de condições para componentes-chave usando análise de vibração e termografia.
  • Use rolamentos e rolos projetados para cargas operacionais e condições ambientais máximas.
  • Siga as recomendações do fabricante quanto à lubrificação dos rolamentos e seus intervalos de substituição.

Uma lista de verificação de diagnóstico rápida para o técnico de campo

Esta lista de verificação foi projetada para avaliar rapidamente a condição da correia transportadora no local e identificar sinais de alerta de falha.

1. Inspeção visual da fita: inspecione as bordas da fita quanto a desgaste, desgaste, cortes ou outros danos. Existe um deslocamento da fita em relação ao centro?
2. Verifique se há derramamento de material: Há acúmulo de material ao longo do transportador, sob rolos ou tambores?
3. Monitoramento acústico: Ouça ruídos incomuns - rangidos, rangidos, estrondos. Localize a fonte.
4. Estimativa da temperatura dos componentes: Toque suavemente nas caixas dos rolamentos do rolo e do tambor (ou use um termovisor). Alguns componentes estão significativamente mais quentes que outros (>70°C ΔT em relação à temperatura ambiente)?
5. Verificação da tensão da correia: avalie visualmente a folga da correia entre os suportes dos rolos. Meça com um extensômetro (se disponível) e compare com os dados do passaporte.
6. Inspeção dos rolamentos de rolos: Todos os rolos giram livremente? Existem deformações visíveis, desgaste ou folga nos conjuntos de rolamentos (por exemplo, ABB 3HNP00789-1)?
7. Alinhamento de rolos e tambores: Use uma régua ou ferramenta a laser para avaliar rapidamente a perpendicularidade dos rolos e o paralelismo dos tambores. Preste atenção às “bandeiras vermelhas” - desvios superiores a 2 mm por metro de comprimento.
8. Centralização do carregamento: Observe o material sendo alimentado na fita. Está uniformemente espaçado e centralizado?
9. Condição do revestimento do tambor: Inspecione os revestimentos do tambor de transmissão e de cauda quanto a desgaste ou danos.
10. Integridade da estrutura do transportador: Verifique as estruturas de suporte quanto a deformações, rachaduras ou corrosão que possam afetar a geometria.

Estratégia de prevenção: Intervalos de manutenção, monitoramento de condições e melhorias de projeto

A prevenção de problemas de rastreamento da correia transportadora requer uma abordagem integrada que inclua manutenção regular, sistemas de monitoramento modernos e soluções de design bem pensadas. Os principais elementos da estratégia:

1. Cronograma de manutenção preventiva (PMO):
   • Diariamente/Semanalmente: Inspeção visual de correias, rolos, tambores, áreas de carga e descarga. Verificação da presença de derramamentos de materiais.
   • Mensalmente: Verificação da tensão da correia. Limpeza de rolos e tambores. Avaliação do estado do forro.
   • Trimestre: Controle detalhado de alinhamento de rolos e tambores através de sistemas laser. Análise de vibração de rolamentos de rolos chave e unidades de acionamento (por exemplo, com rolamento ABB 3HNP00789-1). Controle termográfico de rolamentos.
   • Anualmente: Auditoria abrangente do sistema de transporte, incluindo verificação da integridade da estrutura, condição dos eixos, suportes e substituição de componentes desgastados.
2. Monitoramento de condição:
   • Instalação de sistemas estacionários de monitoramento de vibração em rolamentos de rolos críticos e estações de acionamento para detecção precoce de defeitos de rolamento (por exemplo, na unidade ABB 3HNP00789-1) e desalinhamento.
   • Utilização de câmeras termográficas online para monitoramento contínuo de temperatura de conjuntos de rolamentos. Um aumento crítico na temperatura de 40°C em relação à norma ou excedendo o valor absoluto de 80°C é um sinal para atenção imediata.
   • Sistemas de controle de posição da correia com ajuste automático ou desligamento de emergência.
3. Melhorias de design:
   • Uso de suportes de roletes centralizadores em áreas de maior risco de deslocamento.
   • Modernização das estações de carregamento para garantir um abastecimento de material mais controlado e centralizado.
   • Utilização de correias transportadoras de alta qualidade, resistentes ao desgaste, com alongamento mínimo e maior resistência de acordo com DSTU ISO 340.
   • Instalação de tambores de acionamento e cauda com conicidade e revestimento ideais, garantindo um rastreamento estável da correia.
   • A utilização de conjuntos de rolamentos que atendem às certificações CE e UkrSEPRO, como ABB 3HNP00789-1, garante confiabilidade e durabilidade.

Conclusão

O rastreamento eficaz da correia transportadora é fundamental para a operação tranquila e segura dos sistemas de transporte industrial. Ignorar problemas de desalinhamento da correia não resulta apenas no rápido desgaste de componentes críticos, como o conjunto de rolamento ABB 3HNP00789-1, mas também em perdas financeiras significativas devido ao tempo de inatividade do equipamento e à redução da produtividade. Uma abordagem sistemática ao diagnóstico, identificação das causas raízes e implementação de medidas corretivas e preventivas baseadas nos padrões DSTU e ISO é a única maneira de alcançar alta confiabilidade operacional. Os investimentos em alinhamento de precisão, componentes de qualidade e programas de monitoramento de condições compensam no aumento da vida útil do equipamento, na redução dos custos de manutenção e na melhoria da eficiência geral da produção.

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Ligação

• DSTU EN 620:2009. Máquinas de transporte contínuo. Requisitos de segurança. Transportadores de correia (EN 620:2002+A1:2009, IDT).
• ISO 1819:2018. Equipamentos de movimentação mecânica contínua – Requisitos de segurança e saúde para o projeto de transportadores de correia para materiais a granel soltos.
• ISO 5048:2020. Equipamentos de movimentação mecânica contínua – Transportadores de correia com rodas-guia – Cálculo de potência operacional e forças de tração.
• EN ISO 12100:2010. Segurança de máquinas – Princípios gerais de projeto – Avaliação de riscos e redução de riscos.
• DSTU GOST 520:2014. Rolamentos. Condições técnicas gerais.
• EN ISO 15242-1:2015. Rolamentos – Métodos de medição de vibração – Parte 1: Diretrizes gerais.
• ISO 10816-3:2009. Vibração mecânica – Avaliação da vibração de máquinas por medições em peças não rotativas – Parte 3: Máquinas industriais com potência nominal acima de 15 kW e velocidades nominais entre 120 r/min e 15.000 r/min quando medidas in situ.
• DSTU ISO 340:2004. Correias transportadoras têxteis para mineração. Características de inflamabilidade e deslizamento (ISO 340:2004, IDT).
• Recomendações do fabricante ABB para conjuntos de rolamentos da série 3HNP00789-1.
• Manuais de análise de vibração e termografia da SKF e FLIR Systems.