Leia o relatorio do estudo (Português)

VANTAGENS DAS CORREIAS
TRAPEZOIDAIS DENTADAS SOBRE AS
CLÁSSICAS LISAS
1. Introdução ................................................................................................................ 1
2. Estudo ....................................................................................................................... 3
2.1 Condições do estudo ............................................................................................... 3
2.2 Consumo de energia ............................................................................................... 3
2.3 Estudo de degradação da tensão com o tempo ....................................................... 4
2.4 Escorregamento com tensão ................................................................................... 5
2.5 Conclusão................................................................................................................ 6
1. INTRODUÇÃO
Foram realizados estudos intensivos por várias multinacionais fabricantes de
correias para determinar o potencial de poupança energética na utilização de
correias trapezoidais dentadas em vez de correias lisas nas mesmas condições de
trabalho e em vários tipos de ambientes.
Em tempos de crise e com o aumento dos custos energéticos e uma crescente
preocupação ambiental é cada vez mais importante considerar todas as opções de
forma a reduzir ao máximo o consumo energético de toda a maquinaria existente.
A pedido de alguns clientes, nós, Eurocorreias fornecedores dos dois tipos de
correias, decidimos divulgar um estudo efectuado por uma das nossas
representadas a empresa PIX Transmission.
O estudo consiste em quantificar a eficiência energética comparativamente
entre correias trapezoidais dentadas e correias lisas. Os resultados provaram
conclusivamente que as correias trapezoidais dentadas podem beneficiar os
nossos clientes com uma poupança energética de até 3,8 %.
Qualquer transmissão que conjugue alta potencia, velocidade e polias de
diâmetros reduzidos beneficiam imediatamente da utilização de correias dentadas
pois a sua estrutura permite muito mais flexibilidade além de transmitirem mais
torque.
A perda de eficiência em transmissão por correias trapezoidais é causada
maioritariamente por dois factores, escorregamento e fricção. Quando as correias
estão instaladas nas polias a sua tensão estática é distribuída equitativamente
entre os dois segmentos da correia tensionada entre as polias. Quando a
transmissão é posta em movimento a potencia transmitida é atingida pela
distribuição da tensão, formando um lado “tensionado” e um lado “bambo”, a
alteração de comprimento entre o lado tenso e o bambo só consegue ser absorvido
por escorregamento da superfície da correia sobre a polia. O efeito deste
escorregamento resulta na perda efectiva de velocidade da polia movida.
A perda de energia por fricção está presente sempre que a correia dobra assim
como sempre que entra e sai dos gornes da polia. O tipo de construção das correias
dentadas minimiza o efeito de dobragem pois é muito mais flexível. Todos os
materiais têm uma taxa de amortecimento finita o que significa a energia perdida
por histerese é convertida em calor no constante trabalho de dobrar e esticar da
correia no seu movimento.
As perdas por histerese e fricção acontecem sempre que a correia escorrega
nos gornes da polia sempre que ela entra e sai dos mesmos. As correias dentadas
têm um menor quociente de fricção logo sofrem menos perdas.
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Este estudo também explorou as vantagens das correias trapezoidais dentadas
em caso de necessidade de retensionamento, estudando a degradação da tensão da
correia com o tempo sob determinadas condições.
Uma transmissão nova bem instalada tem inicialmente uma eficiência de 95 a
97 %.
Com o passar do tempo existem perdas de energia causadas por
escorregamento, dobragem e por vários factores que já descrevemos
anteriormente. Em definitivo estas perdas de energia vão dissipar na forma de
calor o que provocará um aumento de temperatura que consequentemente
afectará a performance de todos os elementos da transmissão, nomeadamente
polias, veios, acoplamentos e respectivos rolamentos.
Na maior parte das transmissões, manter e verificar a tensão das correias de
maneira regular durante o serviço com o objectivo de contrariar o efeito de
degradação da tensão, consegue só por si ganhos substanciais ao nível de
poupança energética e durabilidade de todos os elementos da transmissão.
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2. ESTUDO
2.1 O estudo foi realizado nas seguintes condições
As correias em análise foram, uma correia trapezoidal lisa referencia A 42 e
uma dentada AX 42.
As correias foram colocadas na transmissão sobre as polias e foram
tensionadas com a tensão recomendada. A transmissão foi posta em movimento
durante cerca de um minuto de maneira a que acamasse nos gornes das polias e
depois foi medida a tensão e reajustada. A partir deste ponto começou o teste e
depois de atingida a velocidade de teste a carga foi aplicada no gerador de forma
gradual no espaço de um minuto.
2.2 Consumo de energia
O estudo de poupança de energia foi calculado aplicando uma carga de 6 KW
no gerador e o consumo energético do motor com a correia A42 foi registado com
um sistema de recolha de dados a cada 30 segundos durante 150 horas. Após este
teste foi instalada a correia AX42 nas mesmas condições e com os valores de
consumo energético registados da mesma forma. O resumo do consumo energético
com um intervalo de 24 horas, até 150 horas, com a correia lisa e dentada pode ser
verificado na tabela abaixo.
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2.3 Estudo de degradação da tensão com o tempo
Para este estudo foi colocada na transmissão uma correia A 42 lisa, aplicada uma
tensão de 50 kg e colocou-se a trabalhar com uma carga de 6 KW.
A quebra de tensão foi medida a cada 30 segundos com um mecanismo de recolha de
dados. Para efectuar este teste deixou-se a correia lisa trabalhar até a quebra de tensão
atingir os 40 %, quando atingiu este valor, a correia arrefeceu durante 30 minutos
retensionou-se e ficou a trabalhar até deixar de transmitir potência. Para a correia dentada
não foi preciso a paragem e ela trabalhou até deixar de transmitir potência.
Na tabela abaixo podemos verificar em percentagem a quebra de tensão para os dois
tipos de correias estudados.
A partir do gráfico acima podemos retirar as seguintes conclusões:
Uma parte importante da quebra de tensão é dada nas primeiras 24 horas de teste;
cerca de 30 % nas correias trapezoidais lisas e 20 % no caso das correias trapezoidais
dentadas. Uma queda tão acentuada pode ser atribuída ao facto das correias acamarem
nos gornes da polia penetrando mais no seu interior e assim fazendo cair a tensão.
A melhoria após as 24 horas é atribuída ao encolhimento das cordas de poliéster no
interior das correias causado pela temperatura, a força provocada pelo encolhimento das
cordas de poliéster tenta contrariar a queda de tensão evitando o crescimento da correia.
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A performance das correias trapezoidais dentadas testadas em condições de
laboratório demonstra ser cerca de 3.0 a 3.5 vezes melhor do que as suas correspondentes
lisas.
2.4 Escorregamento com tensão
O efeito da tensão da correia no efeito de escorregamento das correias trapezoidais
lisas em comparação com as dentadas foi estudado variando a tensão de 30 a 90 kg com
cargas de 4 e 6 KW.
Em todos os testes só depois de aplicar a tensão na correia e deixar trabalhar durante
30 minutos é que se mediu os valores de escorregamento.
Os resultados estão descritos no gráfico abaixo:
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Analisando o gráfico, é claro que a correia lisa tem muito mais escorregamento que a
dentada quaisquer que sejam as condições de trabalho. Geralmente o designado por
“Power rating” é calculado tendo por base a potencia máxima que a correia aguenta de
modo a que o seu escorregamento não exceda 1%. Nestas condições de teste em
laboratório o “power rating” da correia trapezoidal lisa é de cerca de 5 KW e o da correia
dentada 8 KW o que significa que nesta condições o “power rating” da correia trapezoidal
dentada é 60 % superior.
2.5 Conclusão
Estes cálculos demonstram claramente que as correias trapezoidais dentadas
conseguem uma poupança energética entre 3,68 a 3,98 % em comparação com as suas
congéneres lisas em condições de laboratório.
A análise económica baseada nos testes indica um retorno de investimento
interessante na mudança de aplicação de correias lisas por dentadas. Além das vantagens
de menor esforço sobre veios, rolamentos, temos também poupança de tempos de
paragem, de melhor fiabilidade e poupança energética o que garante um retorno do
investimento num prazo relativamente curto.
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