Análise do comportamento dinâmico de uma esteira transportadora não-ideal através de simulações numéricas e experimentais

Abstract

Esteiras transportadoras são equipamentos com ampla utilização em processos in dustriais. Tal fato, deve-se a necessidade de tais processos em transportar materiais sólidos através das etapas de transformação de matéria-prima em produto final. Dife rentes configurações de projetos de esteiras são utilizadas de acordo com os requisitos exigidos pelo processo industrial, destes, encontra-se variação na utilização de materiais construtivos. O presente trabalho consiste na investigação de uma esteira transportadora utilizada no processo produtivo de açúcar e álcool, também conhecido como usina sucroalcooleira, muito comuns no Brasil e América Latina. O processo em questão, consiste no trans porte da matéria-prima (cana-de-açúcar) por uma esteira transportadora, promovendo a alimentação constante do processo seguinte, denominado extração. Dessa forma, o equipamento investigado possui impacto direto na produtividade do sistema. Devido isso, propõe-se uma investigação do comportamento dinâmico desse equipa mento, através da investigação realizada com análises numéricas e experimentais. Um modelo matemático simplificado, onde a esteira transportadora é representada por um corpo rígido e a estrutura de suportação da mesma, representada por 4 molas é util zado nas simulações numéricas. As análises experimentais são realizadas através de um aparato que reproduz as características geométricas do modelo matemático descrito, utilizando uma arquitetura feita com dispositivos de IoT. Em ambas as análises, a fonte de energia limitada que aciona a esteira é um motor CC não-ideal, fixado na estrutura da mesma, constituindo um sistema não-ideal. O motor CC possui um desbalanceamento dinâmico, promovendo assim, vibrações na estrutura. Essas, por tratarem-se de um sistema não-ideal, possuem não-liearidades e fenômenos característicos, como o efeito Sommerfeld, objeto principal de estudo desse trabalho.

Conveyor belts are equipment widely used in industrial processes. This fact is due to the need for such processes to transport solid materials through the stages of transformation of raw materials into final products. Different configurations of conveyor designs are used according to the requirements demanded by the industrial process, these, there is variation in the use of construction materials. The present work consists of the investigation of a conveyor belt used in the sugar and alcohol production process, also known as a sugar and alcohol plant, very common in Brazil and Latin America. The process in question consists of transporting the raw material (sugarcane) by a conveyor, promoting the constant feeding of the next process, called designated. Thus, the researcher has a direct impact on the productivity of the system. Due to this, an investigation of the dynamic behavior of this equipment is proposed, through the investigation carried out with analytical and experimental analyses. A simplified mathematical model, where a conveyor belt is represented by a rigid body and its support structure, represented by 4 springs, is used in numerical simulations. The experimental analyzes are carried out using an apparatus that reproduces the characteristics of the described mathematical model, using an architecture made with IoT devices. In both analyses, the limited energy source that drives the treadmill is a non-ideal DC motor, fixed to its structure, constituting a non-ideal system. The DC motor has a dynamic unbalance, thus promoting vibration in the structure. These, as they are a non-ideal system, have non-linearities and characteristic phenomena, such as the Sommerfeld effect, the main object of study in this work.