Levar uma máquina a atuar de maneira eficiente e otimizada é apenas parte da finalidade das transmissões mecânicas, pois esses sistemas também objetivam conferir produtividade ao conjunto, assim como proporcionar um trabalho sem perdas, entre outros benefícios.
Neste ambiente comercial com demanda aquecida há alguns anos, mas com custos instáveis e dificuldades com disponibilidade de microcomponentes desde 2021, o usual é a especialização do fabricante, cabendo aos integradores a união das partes, formando um todo harmonioso que leve aos resultados desejados, destaca Ronaldo Santana, presidente da Câmara Setorial de Transmissão Mecânica (CSTM), da ABIMAQ.
“Há empresas que fazem todo o sistema, como nas montadoras automotivas. No agro, os fabricantes de sistemas de armazenagem, como silos, por exemplo, adquirem os componentes e contratam sistemistas para cuidar do projeto como um todo. Nos mercados de mineração, celulose, siderurgia, óleo e gás e metalurgia, entre outros, os integradores também são especialistas, sem exclusividade com marcas”, detalha Marcus Peter Hess, vice-presidente da CSTM.
A meta é alto rendimento na transmissão de potência quando comparado aos sistemas convencionais de polia e correia. “O redutor diminui a rotação e aumenta o torque. Ele transmite potência, reduzindo a velocidade do motor por meio de uma caixa de engrenagem, porém aumentando o torque, a força do equipamento. Ele é compacto, pode ser montado na própria máquina que ajudará a movimentar. E pode-se usar diversas formas construtivas, adaptando o redutor à necessidade específica da aplicação”, lembra Hiram Freitas, diretor Industrial e de Desenvolvimento da SEW Eurodrive Brasil.
Cesar Fernandes, gerente de Vendas da Henfel, quando o assunto é caixa de rolamento, resume a função da empresa na expressão “vender tranquilidade”, afinal esse item soma rolamentos à bucha em um conjunto conhecido como mancal, que deve resistir a mais de uma troca de rolamento.
Transmissão mecânica segue imprescindível
Em um cenário em que novas soluções de elétrica, design e programação surgem continuamente, dificilmente se abandona a progressão natural de um conjunto mecânico, que continua a utilizar as consagradas soluções de transmissão.
Alguns desenvolvimentos, contudo, são pouco indicados em função do alto investimento ou de problemas que possam levar à paralisação da linha de produção.
Entre as tendências está substituir as transmissões mecânicas por motores acoplados diretamente nos eixos da máquina (acionamento mestre escravo ou sincronismo eletrônico). Usual em máquinas-ferramenta há alguns anos, para transmissão de grandes potência, torques e inércia, a relação custo-benefício não compensa.
A aplicação de tecnologia sem transmissão mecânica em moinhos SAG e transportadores de longa distância (TCLD) também é possível, mas, devido à agressividade do ambiente, além de exigir inversor de frequência para suporte às altas inércias nas correias, em caso de falha, a linha é paralisada, gerando prejuízos em produtividade, com reflexos econômicos.
Na mineração, para que funcione adequadamente, o inversor de frequência necessita de infraestrutura com ar-condicionado e, em muitos casos, água deionizada, o que nem sempre é possível.
Existem acionamentos biodinâmicos e magnéticos, mas as limitações dificultam a aplicação. O biodinâmico, que é sem contato, gera calor; enquanto o magnético trabalha com imãs permanentes e, quando sujeitos a altas temperaturas, perde imantação e consequentemente potência e, por isso, acaba sendo superdimensionado, aumentando o custo.
Na relação transmissão mecânica e outras possibilidades, a primeira segue sendo a mais indicada. “A engenharia de fluidos de trabalho em desenvolvimento pode vir a gerar produtos econômicos e ecologicamente corretos. Mas o porte da aplicação pode ser o limitador. E mais: quanto mais subsistemas, mais manutenção e monitoramento”, alerta o vice-presidente da CSTM.
Diversidade de componentes
Eficiência, produtividade e funcionamento fundamentam o uso desses sistemas de funcionamento mecânico, responsáveis pela produção em grande escala. Por mais que inovações tecnológicas, robóticas e computacionais surjam dia a dia, os fundamentos da engenharia mecânica seguem importantes para que esses três objetivos sejam atingidos.
A transmissão mecânica aproveita esses desenvolvimentos aplicados aos seus componentes, afinal, um sistema bem dimensionado proporciona a melhor performance do equipamento em operação. Entre os principais estão engrenagens, acoplamento, motorredutor, correia, corrente, cabo de aço, polia, eixo, rolamento e redutor de velocidade.
Especializada em acoplamentos de precisão (folga zero) dos tipos com elastômeros e fole metálico, limitadores de torque mecânicos de precisão e linha pesada industrial para altos torques, acoplamentos de lâminas e de engrenagens, a R+W Antriebselemente GmbH, segundo Otávio Bastos Vitória – Accouting Manager Latin America dessa empresa – investe no desenvolvimento de acoplamentos mais leves e precisos, que, “reduzindo a inércia do conjunto, também reduzem o consumo de energia”.
Entre as opções disponíveis no mercado, Vitória elenca “um acoplamento inteligente que, durante a operação da máquina, mede instantaneamente os principais comportamentos do sistema de acionamento naquele ponto específico, como vibração, torque e desalinhamentos dos eixos, e envia os dados dinâmicos da operação diretamente para o sistema da máquina ou para um tablet via bluetooth”.
Elementos muito importantes nesse sistema, mais do que unir os eixos, os acoplamentos absorvem vibrações e desalinhamentos, enquanto os limitadores de torque acrescentam proteção mecânica ao sistema, “como um fusível contra picos de torque que podem danificar a máquina”, ilustra Vitória.
No caso dos redutores, itens que permitem rendimentos superiores aos dos sistemas convencionais, “até 98% da potência do motor são passadas para o sistema, o que significa um aproveitamento muito melhor da energia”, define o diretor Industrial e de Desenvolvimento da SEW.
A caixa de rolamentos, por sua vez, como informa o gerente de Vendas da Henfel, “é universal, mas tem séries que atendem a especificidade do rolamento. Deve ser considerado também o torque do motor, pois há necessidade de equalizar os produtos para que a partida use menos energia”.
Como componente do sistema de transmissão mecânica, a caixa de rolamentos objetiva garantir o desempenho e impedir a entrada de contaminante que aumente o consumo de energia, entre outros fatores. Usualmente fabricada em ferro fundido, utiliza vários tipos de aço e outros materiais, inclusive para itens mais pesados, como os utilizados em mineração, cimento, siderurgia, celulose e papel.
Compra técnica
Como qualquer compra técnica, para obter o funcionamento do sistema como projetado e desejado, alguns procedimentos, segundo os entrevistados, devem ser adotados.
Conhecer como a solução é desenvolvida, recomenda o diretor Industrial e de Desenvolvimento da SEW ao descrever os procedimentos adotados pela empresa que dirige: “No design do produto, a SEW usa simuladores de elementos finitos, simuladores de esforços e outros pontos que contribuem para dar longa vida ao equipamento do cliente. Também são analisadas as condições do ambiente, a finalidade da máquina que receberá o redutor, ou seja, o que esse equipamento faz ou fará, a forma como este componente será montado na máquina, a potência a ser usada, a rotação de saída desejada, as características da carga etc. Para esses e outros detalhes, a SEW tem questionários que ajudam o cliente no dimensionamento do produto mais indicado para ele, aquele que apresente o melhor custo-benefício para o cliente, entre outros fatores”.
Freitas sugere ainda ao cliente seguir “toda a orientação da fabricante dos componentes relativa a óleos e à aplicação do cliente, assim como buscar uma fornecedora que seja parceira do cliente na pré-venda, na venda, na instalação e no serviço de pós-venda. No caso da SEW, aí está o diferencial: Não terceirizamos esse apoio. Mantemos equipe própria, interna, que ajuda o cliente em todas as etapas de seus processos produtivos”.
O executivo da R+W recomenda “estudar muito bem o conceito e o comportamento de operação da máquina” como caminho para o correto dimensionamento da transmissão, “além da escolha de marcas conceituadas, de produtos de boa qualidade e empresas que contem com engenharia de aplicação para suporte técnico”.
Vedação, material utilizado e a qualidade da usinagem dos equipamentos são os pontos-chave no caso das caixas de rolamento. A aplicação de anéis de fixação é indicada porque diminui o tamanho do eixo. “A Henfel produz por encomenda, mas a linha conta com 28 séries de caixas de rolamento, divididas por tamanho do eixo, perfazendo 40 modelos, além de 14 tipos de vedação e 8 tipos de acoplamentos hidrodinâmicos com 16 modelos e quatro configurações diferentes”, resume Fernandes, lembrando que o portfólio da empresa conta também com anéis de contração e acoplamentos flexíveis para alta e baixa.
Neste caso, a exemplo dos demais componentes, especificação é fundamental. Ilustrando, Fernandes cita os acoplamentos hidrodinâmicos de velocidade constante que – assegura ele – limitam o torque na partida do motor para o sistema, em uma faixa de 90% a 180%. Além disso, também há redução no consumo de energia, com os outros equipamentos podendo gerar até 50% de economia.
“A vantagem é a redução do investimento na implantação, porque o motor é menor, da mesma forma que o restante do conjunto, pois o motor é calculado pela alimentação do torque, não pela potência de carga nem pela inércia da partida”, justifica o diretor da Henfel, comentando que a empresa desenvolveu e patenteou vários tipos de acoplamento flexível bipartido, para altos torques e baixas rotações, que, entre os diferenciais, são isentos de lubrificação, tornam os processos de troca mais seguros e rápidos, reduzindo o tempo da parada, e têm vida útil de cerca de oito anos.
Os benefícios compreendem a dispensa de aquecimento para montar e de prensas de 200 toneladas para ser sacado. “Assim, além de reduzir o consumo de energia, sua aplicação diminui o tempo de desmontagem e de manutenção, que pode ser feita no mesmo local em que está em operação”, assevera Fernandes.