Peneiras vibratórias: como evitar falhas nestes ativos?  

Peneiras vibratórias são ativos complexos, utilizados para separar materiais em diferentes granulometrias. As peneiras são equipamentos muito utilizados na mineração, entretanto, também são encontrados em processos das indústrias de construção, reciclagem, indústrias químicas e alimentícias.  

De maneira simplificada, as peneiras vibratórias funcionam promovendo o movimento mecânico enquanto os materiais passam por malhas metálicas, sendo separados de acordo com seu volume: os menores passam pela malha e os maiores permanecem na superfície. Desse modo, o peneiramento acontece em grande escala e, com este ativo, é possível obter materiais em diferentes tamanhos.  

As peneiras vibratórias podem apresentar algumas variações em sua estrutura dependo do tipo de processo em que participam. Elas podem ter diferentes níveis de inclinação, número de telas ou densidade da malha. Além disso, podem ter diferentes configurações de decks, com variações na abertura e no tipo de malha. Em alguns casos, é possível combinar várias peneiras, descarregando o material em uma peneira e direcionando para uma outra e assim por diante.  

A etapa de peneiramento realizada por esse tipo de equipamento, é crucial para outros estágios dentro da mesma linha de produção. Isso ocorre porque a separação dos sólidos em frações homogêneas simplifica o transporte, armazenamento e até mesmo a mistura adequada da matéria-prima em granulometria correta para outros processos. Portanto, é comum monitorar regularmente o desempenho desse equipamento, já que ele pode se tornar um gargalo na produção.  

Dentro do setor do agronegócio, as peneiras podem participar, por exemplo, nos processos de beneficiamento de sementes, em que separam os grãos, por tamanho, rugosidade e densidade das sementes; assim como na limpeza e classificação das sementes dentro das etapas de armazenamento e beneficiamento. 

Componentes de peneiras vibratórias  

Três conjuntos de componentes básicos constituem as peneiras. São eles:

• A tela de peneiramento, componente responsável pela separação do material peneirado de acordo com a granulometria; 

• O sistema de suspensão, que amortece a vibração do ativo; 

• O conjunto motor-acoplamento-excitador, que induz o movimento vibratório na estrutura do equipamento.

Tela de peneiramento  

Como já dito, as telas de peneiramento são os componentes que fazem a separação dos materiais de acordo com a adequação de tamanho para o processo. Para isso, elas podem possuir geometria de aberturas distintas, apesar da predominância de peneiras do tipo retangular. É o segmento da indústria e o tipo de material processado que define o tipo de peneira.

Geralmente, a composição das malhas das peneiras vibratórias são uma sobreposição de malhas metálicas feitas de aço. Atualmente, outros tipos de materiais também são utilizados nas malhas, como por exemplo uma mistura de aço recoberto com poliuretano e borracha. A malha de peneiramento metálica costuma ter um custo mais elevado de manutenção e vida útil menor, essas últimas opções oferecem baixo custo e podem aumentar em até 12 vezes o tempo de vida das malhas metálicas convencionais.  

As malhas de poliuretano são mais resistentes a desgastes e podem ser fabricadas em diferentes durezas. Além disso, outra função desse tipo de malha é recobrir a tela metálica para fins de proteção e aumento da durabilidade. Desse modo, o poliuretano possibilita um bom deslizamento e é resistente a abrasão. As malhas feitas de borracha, por sua vez, além da variabilidade de espessura, oferecem muito mais elasticidade em comparação as demais.  

Observe a porcentagem de área aberta ao considerar a malha de peneiramento. Ela é definida pela divisão da soma entre a soma de todas as áreas vazadas na tela e da área total da tela de peneiramento. Na intenção de manter o espaçamento de malha mantendo a porcentagem de área aberta, é possível reduzir o diâmetro do fio metálico que a constitui. Sendo assim, obtém-se um aumento da velocidade de peneiramento, em contrapartida, a malha se torna mais frágil.  

Sistema de suspensão  

O sistema de suspensão das peneiras vibratórias, composto por molas helicoidais, amortece a vibração gerada pelo equipamento. Além disso, esse sistema suporta altas cargas de materiais despejados na peneira.  

Para uma operação eficiente, o sistema de suspensão precisa oferecer um bom amortecimento e mantenha a força elástica durante o período de atividade do equipamento. Caso esse componente perca seu coeficiente elástico, sua capacidade de amortecimento é comprometida, podendo acarretar desalinhamento e outras falhas, afetando a eficiência do equipamento. 

Conjunto motor-acoplamento-excitador  

O papel desse conjunto de componentes é gerar o movimento vibratório na peneira. O motor converte energia elétrica em energia mecânica para a realização do movimento do ativo. Os motores mais utilizados em peneiras vibratórias são motores elétricos 8 polos e rotação de 750 a 900 rpm. No caso de peneiras de alta frequência, é comum encontrar motores de 4 polos com rotação de até 1800 rpm. Os motores são ligados aos excitadores por meio de acoplamentos comuns, eixos cardan ou sistemas de polia-correia.  

O acoplamento comum é o sistema de ligação que permite a transmissão de força entre o eixo do motor e o eixo dos excitadores, mantendo-os unidos e sincronizados. O eixo cardan transmite a força do motor para o mecanismo vibratório. Ele é composto por dois eixos tubulares acoplados aos eixos do motor e excitadores.  

Finalmente, o sistema de polia-correia, cuja função é acionar o mecanismo vibratório, é composto por uma correia que liga os eixos do motor e excitador por meio de polias acopladas em cada um destes eixos. Este tipo de acionamento permite controlar a rotação de acionamento do sistema vibratório. 

Mecanismos vibratórios  

Existem três tipos principais de mecanismos vibratórios em peneiras, são eles:  

Mecanismo de eixo longo 

O mecanismo de eixo longo tem massas que giram nas pontas dos eixos e uma peça pesada ao longo do eixo que conecta os dois lados da peneira. Os eixos são apoiados por grandes rolamentos cobertos por uma flange. Os contrapesos são colocados fora da estrutura e protegidos por uma capa para segurança. Eles são montados com precisão para garantir que as massas estejam alinhadas corretamente, e cada eixo é acionado por um motor próprio. 

Mecanismo do tipo caixa 

No mecanismo do tipo caixa, as massas são colocadas em um único módulo chamado caixa. Dentro dessa caixa, há um sistema de engrenagens que conecta as duas massas, permitindo que girem ao mesmo tempo com apenas um motor. A caixa de engrenagens é completamente preenchida com óleo para evitar desgaste e manter o funcionamento sincronizado por mais tempo. Esse tipo de mecanismo vibratório pode ser instalado diretamente no local desejado, seguindo critérios de estrutura e segurança, geralmente sendo posicionado na lateral superior da peneira. 

Mecanismo do tipo bolsa  

O mecanismo do tipo bolsa tem um contrapeso que pode se mover e outro que é fixo. O contrapeso móvel gira quando acionado e tem uma massa diferente do contrapeso fixo. Eles são montados em uma inclinação para que haja uma força relacionada ao peso do contrapeso fixo, reduzindo a força centrífuga do contrapeso móvel. Quando os contrapesos estão alinhados corretamente, a força resultante é maximizada. Esse sistema geralmente é instalado em pares na parte inferior da peneira. 

Principais falhas em peneiras vibratórias  

As falhas mais comuns em peneiras vibratórias estão frequentemente relacionadas à montagem incorreta dos componentes, contaminação da lubrificação, acúmulo de material e sobrecargas.  

Falhas na tela de peneiramento  

A tela de peneiramento do material processado é crucial e sua integridade afeta diretamente os custos e o tempo de reparo quando danificada. Danos na tela podem causar problemas adicionais como sobrecarga nas molas, desequilíbrio no movimento de peneiramento, desbalanceamento da própria peneira e desgaste prematuro do sistema de suspensão e do deck. 

Falhas nas molas 

As molas são cruciais para a operação de peneiras vibratórias, pois suportam o peso do equipamento e ajudam a absorver as vibrações. Problemas como molas quebradas, enfraquecidas ou mal ajustadas podem causar desequilíbrio e vibração inadequada. 

Falhas no Motor ou Sistema de Transmissão 

O motor elétrico e o sistema de transmissão são cruciais para o funcionamento das peneiras vibratórias. Problemas comuns incluem quebras de correias, mancais com defeito e desbalanceamento elétrico. 

Falhas em excitadores  

No caso de mecanismos de excitação do tipo caixa, as falhas frequentes estão associadas ao desgaste ou desalinhamento dos engrenamentos, dentes quebrados e defeitos nos rolamentos. Já os mecanismos do tipo bolsa geralmente apresentam desgaste irregular nos mancais, enquanto os rolamentos tendem a falhar nas pistas, elementos rolantes e gaiolas. Durante o monitoramento dinâmico desses subconjuntos, são observadas principalmente as frequências síncronas de falha do motor, engrenamento e rolamentos, a fim de avaliar a gravidade e o modo de falha durante a operação. 

Tipos de falha mais comuns em peneiras vibratórias 

• Travamento e quebra de rolamentos; 

• Superaquecimento de rolamentos e motor; 

• Quebra e afrouxamento de parafusos; 

• Quebra de polias; 

• Desgaste ou desalinhamento de correias; 

• Desalinhamento entre polias e correias; 

• Trincas estruturais no deck ou tela de peneiramento; 

• Ruptura da tela de peneiramento; 

• Em mecanismos tipo caixa, quebra de dentes da transmissão; 

• Fadiga das molas de suspensão; 

• Sobrecargas na alimentação. 

Confira o Guia de Falhas de Peneiras Vibratórias da Dynamox

Solução para o monitoramento de peneiras vibratórias 

Para uma manutenção segura e mais eficiente, conte com a Solução Dynamox para obter dados confiáveis e sempre atualizados sobre a saúde das peneiras vibratórias da sua planta de ativos.   

A Dynamox possui sensores triaxiais sem fio que podem ser aplicados ao monitoramento de motores, mancais e bases. A coleta dos sensores pode ser automatizada através de Gateways, permitindo o acompanhamento preditivo dos sintomas de falhas que podem ser identificados, acompanhados e corrigidos através da realização de coleta de tendência, espectros, forma de onda e temperatura. É recomendado a instalação de sensores do tipo HF+ para motores e mancais.

Para as bases o sensor TcAs pode ser utilizado, uma vez que não é necessário um valor alto de frequência para o monitoramento desse tipo de componente. Além disso, é válido lembrar que os sensores da Dynamox são certificados IP 66, 68 e 69, o que garante resistência suficiente para ser aplicado em ambientes com muito particulado, alta temperatura e umidade.

Para o monitoramento de componentes elétricos das peneiras, a Enging permite a adição da análise elétrica às análises de vibração e temperatura. Desse modo, utilizando exclusivamente variáveis elétricas, a solução desenvolve soluções não invasivas e de monitoramento em tempo real, que permitem uma detecção precoce e precisa das falhas por meio da plataforma web.    

Asset Pro de Peneiras Vibratórias  

Para o monitoramento contínuo da performance e indicadores de saúde de peneiras vibratórias, a Solução Dynamox conta também com o Asset Pro de peneiras, um dashboard especialista voltado para este tipo de equipamento.  

Peneiras vibratórias são ativos de alta complexidade, com características únicas e particularidades que tornam seu monitoramento uma tarefa desafiadora. Portanto, o objetivo do Asset Pro é apoiar equipes de manutenção no monitoramento dos indicadores e identificação de falhas.  

Essa ferramenta permite a centralização de várias informações sobre o equipamento, como laudos, monitoramento por condição, detecção automatizada e demais métricas específicas que fornecem uma visão ampla de dados estratégicas sobre a condição do ativo, garantindo decisões de manutenção mais assertivas.  

O dashboard especialista gerado a partir do Asset Pro permite visualizar o posicionamento dos sensores no ativo de modo similar ao equipamento real. Desse modo, essa ferramenta facilita identificar ineficiências, seja em uma etapa, em um lado ou na peneira como um todo, em especial por meio da comparação de órbitas.  

O Asset Pro é uma ferramenta ideal para aumentar a assertividade das decisões de manutenção e operação de ativos, pois: 

• Informações avançadas sobre o equipamento ficam centralizadas na plataforma integrada e cloud-based; 

• Opera com base em indicares específicos para cada ativo; 

• Maximiza a eficiência operacional do ativo. 

O monitoramento de performance das peneiras é fundamental para entender possíveis perdas de produtividade e garantir que o ativo está operando da melhor maneira possível. 

Mineradora australiana identifica falha em peneira vibratória graças à Solução Dynamox  

Ao utilizar a Solução Dynamox para monitorar as peneiras vibratórias de sua planta, uma das maiores mineradoras do mundo, na Austrália, identificou um defeito no mancal do ativo ao receber um alerta A2 emitido pela plataforma. Se tratava de um ativo em local de difícil acesso e instalação de sensores.

Depois do alerta, foram analisados o Envelope de Forma de Onda e o Envelope Espectral do ativo, onde se nota o defeito no mancal, relacionado a uma folga por interferência inadequada entre rolamento e alojamento e/ou eixo.

Utilizando a ferramenta de autocorrelação, foi visualizada na forma circular que existem 2 pontos predominantes de folga, com defasagem de 180º.

A manutenção do ativo foi realizada após a análise de todos os dados entregues pela solução da Dynamox. Na cascata de envelope é possível observar que os gráficos voltaram à normalidade.

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