Este documento descreve a operação, aplicações e vantagens dos transportadores de almofadas de ar. Eles transportam os diferentes elementos a serem movimentados, sem a necessidade de utilizar peças móveis, apenas através do empurrão de jatos de ar de baixa pressão.

INTRODUÇÃO

A técnica de transporte de produtos por meio de uma almofada de ar já tem meio século. Surgiu como uma resposta às necessidades de transporte e manuseio a altas taxas, em instalações de produção de alta velocidade.

Embora sua principal aplicação no campo da embalagem tenha sido para o manuseio de garrafas PET, ela também está sendo utilizada na indústria metalúrgica. Dentro dela, principalmente para a conexão entre máquinas em linhas de produção de cápsulas, por exemplo, do tipo twist-off, e para recipientes de baixa altura de estiramento profundo, embora possa ser utilizado para outras aplicações.

O QUE É UM TRANSPORTADOR DE ALMOFADA DE AR?

O transportador de almofada de ar trouxe uma grande inovação no campo do manuseio. Seu princípio de funcionamento é muito simples: um fluxo de ar de baixa pressão, dirigido a alta velocidade, cria uma almofada de ar capaz de elevar e mover os elementos a serem transportados, eliminando o atrito entre eles e a superfície do transportador.

Um sistema de ranhuras assegura estas duas funções, permitindo tanto o transporte horizontal direito e as mudanças de direcção, como também a subida de declives.

DESCRIÇÃO DO TRANSPORTADOR

A esteira consiste basicamente em:

A.- Ventilador

O ventilador funciona num ponto específico da sua curva característica, seleccionado com base num nível sonoro baixo, que geralmente coincide com a sua máxima eficiência.

Em um transportador típico, o ventilador está localizado no início da conduta. Se, devido ao comprimento do transportador, forem necessárias várias aberturas de ventilação, estas podem ser posicionadas nas laterais ou sob o transportador por meio de redutores ou adaptadores.

A conduta sob a superfície de transporte é a “câmara de pressão” para o ar fornecido pelo ventilador; a saída de ar através das ranhuras mantém uma pressão constante dentro desta câmara em todo o momento.

O valor desta pressão é uma função do caudal de ar necessário, do produto a transportar e da inclinação ascendente existente no circuito.

As peças adaptadoras são projetadas para o melhor desempenho aerodinâmico e permitem que os ventiladores estejam localizados em qualquer lugar do transportador.

B.- Ajuste da pressão e câmara de distribuição de ar

O dimensionamento desta parte do transportador depende da instalação desejada. Sua altura é geralmente pequena, na ordem de 10 a 20 cm. e seu comprimento, no sentido do transporte, é ilimitado, já que é possível, se necessário, adicionar ventiladores adicionais.

A escolha entre as opções de instalar um grande ventilador ou vários pequenos depende sempre do espaço disponível e do custo mais baixo. Na verdade, um grande ventilador, alimentando um grande comprimento do transportador, requer uma câmara de pressão ou câmara de distribuição de ar de dimensões consideráveis, para permitir a passagem do fluxo de ar necessário, que é muito elevado. Como regra geral, um ventilador deve alimentar apenas algumas dezenas de metros a partir do transportador.

C.- Ranhuras

Uma das peculiaridades do sistema de formação de almofadas de ar reside no ângulo em que o ar é empurrado através das ranhuras.

Os sulcos, obtidos por estampagem, aparecem como lábios inclinados para o interior da câmara de pressão, deixando o lado superior da superfície sulcada livre, liso e desobstruído para o deslocamento do ar e do produto.

Estas aberturas, representando 1 a 4 por 100 da superfície de transporte, estão agrupadas perto do ponto de alimentação, onde deve haver um maior fluxo de ar para superar a inércia do produto. Este agrupamento ou multiplicação de ranhuras também ocorre em declives ascendentes, uma vez que o componente devido à gravidade deve ser superado.

D.- Conduta de transporte

Consiste em guias laterais, e às vezes uma tampa superior, localizada acima da câmara de pressão e distribuição e forma a passagem de transporte.

Para o transporte orientado, as guias são perfis que mantêm o produto na sua orientação inicial e podem ou não transportar outro perfil superior, dependendo do produto a ser transportado.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Estudo físico do fenómeno

Vamos considerar apenas os três componentes básicos do transportador do colchão de ar: a) ventilador, b) Pressão de ar e conduta ou câmara de distribuição, e c) superfície de transporte ranhurada, simplificando assim o problema para compreender melhor o fenômeno físico do qual derivam os efeitos produzidos pelo uso de ar a baixa pressão.

Em primeiro lugar, é necessário fornecer o ar com energia potencial suficiente, idêntica em qualquer ponto da área de trabalho. Este papel é desempenhado pelo ventilador, que sopra o ar a baixa pressão para dentro da câmara de pressurização e distribuição.

Posteriormente, esta energia potencial deve ser convertida em energia cinética, idêntica em qualquer ponto da área de trabalho e suficiente para suportar e movimentar o produto. Esta transformação é obtida impulsionando o ar a alta velocidade através das ranhuras estreitas na chapa metálica que compõem a superfície de transporte, sendo estas ranhuras convenientemente distribuídas.

Finalmente, é necessário dar a estas correntes de ar ou jatos uma certa direção, para conseguir o deslocamento do produto, seguindo o caminho desejado e mantendo uma almofada de ar contínua. Para isso, a inclinação dos jactos de ar será constante, e a abertura dos slots será dirigida de acordo com o traçado do circuito.

Para recapitular um pouco, podemos dizer que o transportador de almofada de ar apresenta como uma pista para o deslocamento, a parte superior de uma câmara de pressão e distribuição de ar, na qual um ventilador está impulsionando o ar a baixa pressão. Este ar deixa a câmara através de inúmeras ranhuras, ao longo de todo o comprimento e largura da câmara, sob a forma de jactos de ar, que têm um componente ascendente, para suportar o produto e eliminar o atrito e outro componente horizontal, mais importante que o anterior, para impulsionar e mover o produto longitudinalmente, acima da câmara.

A forma destas ranhuras determina, para cada um dos diferentes tipos, um coeficiente que relaciona a pressão e o caudal necessários e a força de elevação.

Taxa de fluxo de ar

Das considerações acima, conclui-se que as fendas devem ser alimentadas com ar de baixa pressão (de 10 a 250 mm.c.a.).

Testes específicos sobre cada tipo de produto a transportar, tendo em conta a tarefa a realizar e o circuito a seguir, permitem-nos definir a forma das ranhuras a utilizar, a sua separação (que normalmente se expressa em percentagem da abertura em relação à superfície total) e a pressão de distribuição, o que nos permite determinar o caudal de ar necessário.

Este fluxo é uma função de:

– O peso do produto (cápsula ou recipiente).

– A sua forma e dimensões.

– A sua rapidez de transporte, possível deterioração e características do produto.

– O número de peças por unidade de tempo a ser movida.

– O declive do transportador.

A pressão de distribuição é normalmente expressa em “velocidade das ranhuras”, ou seja, a velocidade a que o ar passa através das ranhuras.

A taxa de fluxo total é expressa pela fórmula:

Q = S x qo x V P/Po Onde:

Q = Caudal total de ar, expresso em m3/h.

S = Superfície total do transportador em m2.

qo = Quantidade mínima de ar necessária em m3 por m2 de superfície de transporte.

Po = Pressão mínima de distribuição em mm.w.g.

P = Pressão de distribuição usada em mm.c.a.

Os coeficientes Po e qo, assim como o tipo de ranhura e seu espaçamento, são determinados pela experiência ou por testes específicos.

Energia consumida

A energia consumida por este sistema de transporte é uma função direta do fluxo total de ar necessário e da pressão de distribuição do mesmo.

Está na ordem de 0,5 kW por m2 de superfície de transporte para produtos leves, como recipientes metálicos vazios, produtos plásticos, caixas de cartão, etc., e 1,5 a 2 kW por m2 para produtos mais pesados, como tiras metálicas, etc.

Taxa de fluxo do produto

Dependendo do tipo de alimentação do transportador, do peso das peças e da sua velocidade de transporte, as taxas de fluxo do produto transportado são altamente variáveis.

ACCUMULAÇÃO

Em qualquer linha de fabricação ou processamento de produtos, a qualquer momento, e por uma grande variedade de razões (avaria, manutenção, intervenção essencial, etc.), há variações no ritmo ou ritmo das máquinas envolvidas na linha.

Quando este fenômeno ocorre, a única solução é parar algumas das máquinas e, eventualmente, armazenar a produção em transferência, até a sua resolução.

O desligamento de uma máquina não representa apenas uma diminuição da produção durante o tempo que dura, mas também uma perda de tempo e, sobretudo, de produto, no momento do seu arranque.

O processo de transporte por almofada de ar encontrou uma solução real para este problema, graças ao que se chama “Acumulação Dinâmica”, que consiste em tornar o funcionamento das diferentes máquinas independente e compensar ou amortecer as suas variações de produção através de um buffer de armazenamento onde o produto é acumulado,

A criação deste pulmão de armazenamento por este procedimento permite que os produtos se acumulem sem sofrer fricção, quebra, deformação ou qualquer outro tipo de dano.

Além disso, como as suas únicas peças móveis são os ventiladores, não requer qualquer manutenção, e o custo da sua manutenção é muito baixo.

REGRAS GERAIS DE CUMULAÇÃO

O acúmulo é uma das grandes vantagens do transportador de almofada de ar.

Com as correias é sempre mais complexo fazer acumulações, pois há atrito entre o produto e a correia, o que deteriora os elementos, afetando sua apresentação, até mesmo deformando-os ou fazendo-os pular da correia.

Existem acumuladores mecânicos no mercado, mas normalmente são muito complicados tecnicamente, seu preço pode ser muito alto e normalmente, o último objeto que entra no acumulador é o primeiro que sai, ao contrário do “Acumulador Dinâmico” que sempre mantém a ordem dos elementos.

FUNÇÕES DE AGRUPAMENTO E DISTRIBUIÇÃO

A “função de agrupamento” consiste em reunir no mesmo ponto objectos ou produtos da mesma natureza, ou seja, idênticos, mas de origem diferente.

A “função de distribuição” é o conjunto de operações que permite distribuir objetos ou produtos da mesma natureza, ou seja, idênticos, para destinos diferentes.

As funções de agrupamento e distribuição influenciam diretamente o rendimento de uma linha de produção e o volume de armazenamento de produtos acabados e trabalhos em andamento.

Eles também nos permitem otimizar o funcionamento das diferentes máquinas, dependendo das necessidades do mercado e das possibilidades de fabricação, e até nos orientam sobre a necessidade de aumentar ou diminuir o número de máquinas que desempenham a mesma função.

Para ambas as funções, o transportador de almofada de ar é o método ideal, desde que os objectos ou produtos a transportar tenham um arranque rápido no transportador.

Quanto maior for esta velocidade, mais versátil será o transportador, uma vez que o tempo gasto em colocar um equipamento em produção é tempo que podemos chamar de “desperdiçado ou inútil”.

VANTAGENS

Algumas das vantagens deste tipo de transportadores são:

– Requer manutenção mínima. Excepto para os ventiladores, é um elemento totalmente estático.

– Ao não ter peças em movimento, elimina possíveis acidentes de trabalho.

– É adaptável a qualquer layout. Pode ser prolongado através do aumento do número de fãs.

– Respeite o produto sem deformá-lo, riscá-lo ou danificá-lo.

– É flexível em termos das suas inúmeras possibilidades. É fácil de implementar. Permite a acumulação.

– Permite filtrar, secar e humedecer o ar a ser tratado. Permite que o produto seja protegido com ar estéril.

– Suporta altas taxas de produção. Economiza mão de obra. Permite a absorção de micro-stops, aumentando assim a produção.

– Permite mais funções do que outros transportadores. Respeita a ordem na qual os produtos são colocados e retirados. Regula o fluxo, ou seja, evita espaços vazios que podem ocorrer em uma esteira transportadora.

– Sem desgaste. A folha ranhurada é lavável.

– Permite funções de agrupamento e distribuição. Melhora as condições de trabalho ao não requerer supervisão contínua.

– Está activo em todas as suas zonas. Nas esteiras transportadoras, por exemplo, há produtos que ficam parados até serem empurrados por aqueles que vêm para trás, mas não aqui.

– Etc.

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