Escolhendo o Sistema de Acionamento Ideal: Corrente, Correia em V ou Correia Síncrona

Acionamentos por Corrente de Rolos

A popularidade dos acionamentos por corrente decorre de sua capacidade de transmitir altos níveis de torque em um pacote compacto, a custo relativamente baixo, utilizando componentes de estoque prontamente disponíveis. Embora os custos iniciais de acionamentos por corrente de rolos padrão possam ser bastante baixos, o custo de mantê-los pode ser substancial. Manutenção adequada é essencial para desempenho ideal e inclui os seguintes fatores de custo:

• Lubrificação
• Alinhamento
• Tensão
• Substituição de componentes do acionamento

Segundo estimativas da indústria de correntes, acionamentos por corrente de rolos operando sem lubrificação desgastam-se aproximadamente 300 vezes mais rápido que acionamentos comparáveis devidamente lubrificados. Ainda assim, fabricantes estimam que 90 a 95 por cento de todos os acionamentos instalados são lubrificados inadequadamente ou não lubrificados. Determinar o tipo de método de lubrificação necessário é uma grande consideração de projeto com implicações de custo próprias. Uma caixa de corrente retentora de óleo, por exemplo, pode representar até 75 por cento do custo total do sistema de acionamento por corrente. Além da lubrificação, alinhamento adequado da engrenagem e tensionamento da corrente são críticos para aumentar a vida da corrente de rolos.

Outro fator de manutenção com implicações de custo é a substituição de componentes do acionamento. Uma grande fraqueza do acionamento por corrente de rolos é o desgaste da corrente, que resulta em alongamento ou elongação. Fabricantes recomendam substituição da corrente de rolos quando ocorre elongação de aproximadamente 3 por cento. A maioria dos fabricantes também recomenda substituir as engrenagens com cada nova corrente de rolos porque o contato metal-metal gera desgaste severo nas engrenagens.

Tabelas de classificação de potência publicadas na indústria de correntes de rolos baseiam-se em vida útil teórica de projeto de 15.000 horas, assumindo projeto adequado, alinhamento, lubrificação, manutenção, etc. Mas em um ambiente operacional típico, a vida real do acionamento raramente se aproxima do ideal. Acionamentos por corrente de rolos sem lubrificação operando sob condições severas podem ter vida tão curta quanto 100 horas.

O custo dos requisitos de manutenção acima, somado ao custo inicial, aproxima o custo real de um acionamento por corrente de rolos padrão. No entanto, além do custo de lubrificante e substituição de componentes, há a despesa de mão de obra de retensionamento frequente, que requer desligamento do acionamento, resultando em tempo de inatividade de produção. Além disso, acionamentos por corrente de rolos padrão operam com eficiência de 91 a 94 por cento, dependendo da aplicação, então custos de energia devem ser considerados.

Não obstante custos de manutenção e energia, acionamentos por corrente de rolos oferecem a projetistas e usuárias algumas vantagens sobre sistemas de correia em V ou correia síncrona:

1. Versatilidade (acessórios funcionais podem ser adicionados para transportar produtos, acionar interruptores, atuarem alavancas, etc.)
2. Capacidade de criar qualquer comprimento de corrente com elos de conexão
3. Disponibilidade de ampla seleção de correntes e engrenagens

Acionamentos por Correia em V

Acionamentos por correia em V transmitem potência através do atrito entre a correia e a polia. Com eficiências variando de 95 a 98 por cento na instalação, estes acionamentos usam energia mais eficientemente que acionamentos por corrente de rolos, e um pouco menos eficientemente que acionamentos por correia síncrona. Acionamentos por correia em V são um padrão da indústria, oferecendo ampla gama de tamanhos a custo relativamente baixo, facilidade de instalação e operação silenciosa.

Peças de reposição de acionamento por correia em V podem ser menos custosas que componentes de corrente de rolos ou acionamento síncrono, mas o retensionamento regular de correias em V pode aumentar despesas de manutenção.

Correias em V são fabricadas em variedade de materiais, seções transversais e materiais de reforço, e são frequentemente usadas individualmente, em conjuntos combinados ou em configurações unidas. São adequadas para aplicações de serviço severo, como aquelas envolvendo cargas de choque e altas cargas de partida. Acionamentos por correia em V padrão operam melhor em aplicações de 500 RPM ou superior, relações de velocidade de até 6:1, e dentro de faixa de temperatura operacional de -40 a 130 graus Fahrenheit. Como as correias em V patinam quando sobrecarregadas, ajudam a proteger equipamentos mais caros de picos de carga. Também permitem flexibilidade no posicionamento do motor e da carga.

Em aplicação adequada, a vida útil de um acionamento por correia em V devidamente instalado e mantido varia de 20.000 a 25.000 horas. Os componentes de um acionamento por correia em V simples são relativamente baratos para comprar, instalar, substituir e manter. Após instalados corretamente e tensionados aos valores recomendados pelo fabricante da correia, estes acionamentos requerem muito pouco serviço, exceto retensionamento durante o cronograma normal de manutenção. Devido ao deslizamento da correia, perdem até 5 por cento de sua eficiência após a instalação. Correias em V esticam conforme desgastam, piorando o deslizamento, o que pode diminuir a eficiência em até 10 por cento a menos que corrigido por retensionamento periódico. Correias em V caneladas ou entalhadas podem aumentar a eficiência em 2 por cento sobre designs padrão.

Acionamentos por Correia Síncrona

Correias síncronas funcionam no princípio de engrenamento por dentes. Dentes arredondados, quadrados ou curvilíneos modificados da correia engrenam com ranhuras nas engrenagens para proporcionar transmissão de potência positiva em aplicações de alto torque com velocidades altas e baixas.

Se o tamanho do acionamento é um problema, muitos sistemas de correia síncrona agora têm capacidade equivalente a acionamentos por corrente de rolos na mesma largura.

Os componentes de um sistema de acionamento por correia síncrona tipicamente custam mais inicialmente que os de um acionamento por corrente de rolos padrão ou correia em V comparável. Em contrapartida, acionamentos por correia síncrona não têm os custos de manutenção associados a acionamentos por corrente de rolos. Não requerem lubrificação nem sistema de lubrificação, apenas proteção de segurança básica. Enquanto a corrente de rolos requer retensionamento frequente e correias em V requerem retensionamento periódico, uma correia síncrona tipicamente não requer retensionamento durante a vida da correia.

Para ilustrar a elongação que pode ocorrer em uma corrente de rolos, as folgas de ajuste de distância entre centros recomendadas para acionamentos por correia podem ser comparadas à folga de ajuste de distância entre centros necessária para uma corrente de rolos no mesmo comprimento. Assumindo comprimento de 100 polegadas, uma corrente de rolos, correia em V e correia síncrona podem ser comparadas da seguinte forma:

Corrente de rolos: Uma corrente de rolos elongará aproximadamente 3 polegadas (ou 3 por cento) durante sua vida, requerendo cerca de 1,5 polegadas de ajuste de distância entre centros.

Correia em V: Uma correia em V requer 1,5 a 2,5 polegadas de ajuste de distância entre centros durante sua vida, dependendo da seção transversal e fabricante da correia.

Correia síncrona: Uma correia síncrona tipicamente requer apenas 0,04 polegadas de ajuste de distância entre centros durante sua vida, dependendo do tipo de correia e fabricante.

Desgaste de corrente e engrenagens são fatores de custo significativos em um acionamento por corrente de rolos. Correias e engrenagens síncronas experimentam desgaste dramaticamente menor. Em um sistema de acionamento síncrono, por exemplo, a correia supera uma corrente de rolos comparável na ordem de 3 para 1, e as engrenagens superam engrenagens de corrente de rolos 10 para 1.

Figura 1. Ajuste de distância entre centros requerido devido à elongação vitalícia (em polegadas).

Como acionamentos por corrente de rolos, acionamentos por correia síncrona são sensíveis a desalinhamento e não devem ser usados em sistemas onde é inerente à operação do acionamento. Desalinhamento leva a desgaste inconsistente da correia e falha prematura por tração devido a carregamento desigual dos membros de tração. E embora uma correia síncrona seja resistente a abrasão, corrosão e soluções cáusticas de lavagem usadas na indústria de manipulação/processamento de alimentos, pode não ser adequada para certos ambientes altamente corrosivos onde corrente resistente à corrosão pode ser melhor escolha.

Um equívoco sobre correias síncronas é que são inadequadas para acionamentos serpentina. Engenheiros de projeto podem pensar que corrente de rolos é a única opção quando uma carga deve ser acionada de ambos os lados; no entanto, correias de borracha síncronas de dupla face oferecem muitas das mesmas vantagens de economia de custo sobre corrente de rolos que suas primas de face única.

Devido às suas altas classificações de eficiência (tão altas quanto 99 por cento de forma contínua para alguns sistemas de acionamento), acionamentos por correia síncrona também podem reduzir custos de energia comparados a acionamentos por corrente de rolos ou correia em V.

Conclusão

Quando considerado sob uma base de custo de propriedade, um sistema de acionamento por correia síncrona pode ser mais custo-efetivo que um acionamento por corrente de rolos comparável ou sistema de correia em V. Embora um sistema de acionamento síncrono possa custar inicialmente em média 30 por cento mais que um acionamento por corrente de rolos padrão comparável, ele tem muitas vantagens de economia de custo para gerentes de manutenção e engenheiros de projeto.

No mercado MRO, acionamentos síncronos podem reduzir drasticamente custos operacionais diários e aumentar a produção comparados ao tempo de inatividade e perda de produtividade resultantes da manutenção e substituição frequentes de acionamentos por corrente de rolos e correia em V. Engenheiros de projeto de sistemas de acionamento que selecionam um acionamento síncrono podem dar a seus produtos uma vantagem competitiva fornecendo produtos de melhor desempenho, mais duradouros, mais limpos, mais silenciosos e livres de manutenção que operam a um custo total menor.

Este artigo foi escrito pelo departamento de aplicação de produtos de transmissão de potência da Gates Corporation. Para saber mais sobre este assunto, visite www.gates.com.