Elevador de canecas · Descarga centrífuga e por gravidade
Calculadora de elevador de canecas
Capacidade, potência no eixo e verificação do regime de descarga — centrífuga ou por gravidade — a partir da geometria das canecas e da velocidade da correia.
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Como o cálculo é feito
Capacidade
Cada caneca despeja seu volume útil ao passar pela cabeça. A frequência com que isso acontece é a velocidade dividida pelo espaçamento:
V_c é o volume útil da caneca em litros, a o espaçamento em metros, v a velocidade em m/s, λ o grau de enchimento e ρ a massa específica aparente. O fator 3,6 converte L/s para m³/h.
O volume útil não é o volume cheio. Catálogo de caneca costuma trazer os dois: o volume nivelado, que é o que se usa aqui, e o volume até a borda, que só ocorre em condição de alimentação forçada e não deve ser usado para dimensionar.
Potência
A parcela de elevação é a única inevitável do ponto de vista físico. O fator f_s cobre a raspagem na bota — a caneca precisa vencer a resistência da massa acumulada no poço — e o atrito nos tambores e mancais. Ele fica entre 1,15 e 1,50 conforme o tipo de alimentação.
Regime de descarga
A trajetória do material na saída depende da relação entre a força centrífuga e o peso na cabeça do elevador. O parâmetro que governa isso é:
Com A maior que 1 a descarga é centrífuga: o material é lançado. Com A menor que 1 ele escorrega pela caneca seguinte, que é a descarga por gravidade. Como R é o raio do tambor de cabeça, ele é um dado de entrada — e a calculadora compara o A resultante com o tipo de descarga que você escolheu, em vez de julgar pela velocidade isolada.
A mesma relação tem uma leitura geométrica útil. Escrevendo h = g/ω², a resultante entre força centrífuga e peso, em qualquer posição da caneca sobre a cabeça, aponta sempre ao longo da reta que sai do ponto situado a h acima do eixo — oponto polar. E vale a identidade A = R/h: dizer que A > 1 é o mesmo que dizer que o polo cai dentro do círculo do tambor.
Valores de referência
Velocidade por tipo de descarga
| Descarga | Velocidade | Material típico |
|---|---|---|
| Centrífuga | 1,2 – 2,0 m/s | Grãos, fertilizante granulado, pellets |
| Mista | 1,0 – 1,3 m/s | Farelos, materiais de fluidez média |
| Por gravidade | 0,5 – 1,0 m/s | Frágeis, pegajosos, abrasivos, alta temperatura |
Massa específica aparente
| Material | ρ (t/m³) | Material | ρ (t/m³) |
|---|---|---|---|
| Arroz em casca | 0,58 – 0,62 | Milho | 0,72 – 0,76 |
| Arroz beneficiado | 0,78 – 0,82 | Soja | 0,72 – 0,78 |
| Trigo | 0,75 – 0,80 | Farelo de soja | 0,58 – 0,64 |
| Cimento | 1,20 – 1,50 | Areia seca | 1,40 – 1,60 |
Faixas usuais. A densidade a granel varia com umidade, granulometria e grau de compactação — quando o dimensionamento estiver apertado, meça o material real.
Velocidade crítica por diâmetro de tambor
A tabela de velocidade acima é a que circula em catálogo, e ela esconde uma variável. O regime de descarga não depende da velocidade sozinha: depende de A = v²/(g·R). Acima de A = 1 o material é lançado; abaixo, escorrega. Como R entra na conta, a mesma velocidade pode dar descarga centrífuga num tambor e por gravidade em outro.
| Tambor de cabeça | v crítica (A = 1) | A a 1,6 m/s | Regime a 1,6 m/s |
|---|---|---|---|
| 250 mm | 1,11 m/s | 2,09 | Centrífuga |
| 320 mm | 1,25 m/s | 1,63 | Centrífuga |
| 400 mm | 1,40 m/s | 1,31 | Centrífuga |
| 500 mm | 1,57 m/s | 1,04 | Limítrofe |
| 630 mm | 1,76 m/s | 0,83 | Por gravidade |
| 800 mm | 1,98 m/s | 0,65 | Por gravidade |
A 1,6 m/s — bem dentro da faixa que a tabela anterior chama de centrífuga — um tambor de 630 mm dá A = 0,83, ou seja, descarga por gravidade. É o tipo de detalhe que só aparece quando o elevador já está montado e a capacidade não fecha.
O elevador em movimento
A capacidade de um elevador é aritmética simples. O que decide se ele funciona é o que acontece nos dois extremos: como o material sai da caneca lá em cima e como ele entra nela lá embaixo. As quatro cenas usam os valores que você digitou.
Trezentas e vinte canecas por minuto
O número que a calculadora devolve como "canecas por minuto" é abstrato até você ver. Nos valores padrão são mais de cinco descargas por segundo — cada uma delas um evento mecânico de impacto, desgaste e quebra de grão, repetido a cada 190 milissegundos.
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O ponto polar: onde a descarga se decide
Existe um ponto no espaço, a h = g/ω² acima do eixo da cabeça, que resolve a questão inteira. Some a força centrífuga com o peso em qualquer posição da caneca e a resultante sempre aponta ao longo da reta que sai desse ponto. Se ele estádentro do círculo do tambor, a descarga é centrífuga. Se está fora, é por gravidade. Não há terceira opção, e a velocidade sozinha não responde.
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A identidade que a cena usa é A = v²/(g R) = R/h — conferida numericamente. O critério vale no raio em que está o centro de massa do material, que é um pouco maior que o raio do tambor; usar o raio do tambor, como aqui e como na fórmula usual, dá um A ligeiramente otimista para o lado centrífugo. Perto de A = 1 isso importa.
Para onde o material é jogado
Descarregar não é soltar o material: é acertar a boca de descarga com ele. O jato sai do topo do tambor com a velocidade da correia e daí em diante é queda livre. Se ele cruza a parede da carcaça muito abaixo do lábio, escorre pela chapa e volta para a bota — a capacidade sai da conta e não sai do equipamento.
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Modelo de ponto: massa lançada tangencialmente no topo, sem arrasto. A descarga real acontece ao longo de um arco e o jato é um leque, não um fio — por isso a folga real precisa ser maior que a deste cálculo. É por aí que se explica a regra de bolso de 2 a 3 vezes a projeção da caneca, que é mais folgada que o mínimo geométrico.
De onde vem o fator de raspagem
A conta de potência tem uma parcela inevitável — levantar o material — e um fator que cobre o resto. O "resto" está quase todo aqui embaixo: a caneca precisa cavara massa parada no poço para se encher. Quanto mais alto o nível na bota, mais material cada caneca arrasta antes de sair.
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O nível na bota é um controle da cena, não um campo da conta: f_s é escolhido na tabela, não calculado a partir do nível. A cena existe para mostrar o que aquele número representa fisicamente — e para lembrar da condição que a conta de regime não cobre: a partida com a bota cheia depois de uma queda de energia, que é o pico de torque do acionamento.
Perguntas frequentes
- Pelo volume útil da caneca dividido pelo espaçamento entre canecas, multiplicado pela velocidade da correia e pelo grau de enchimento. O grau de enchimento típico fica entre 0,60 e 0,85 e depende de como o material é alimentado e da fluidez dele.
- Descarga centrífuga exige velocidade alta, tipicamente de 1,2 a 2,0 m/s, e serve para materiais granulares de boa fluidez como grãos. Descarga por gravidade trabalha entre 0,5 e 1,0 m/s e é usada para materiais frágeis, pegajosos ou abrasivos, em que o lançamento causaria quebra ou desgaste.
- Porque além de levantar o material há o trabalho de raspagem no pé do elevador — a caneca precisa "cavar" a massa acumulada na bota — mais as perdas de atrito nos tambores e mancais. Esse acréscimo é representado por um fator de serviço que normalmente fica entre 1,15 e 1,50.
- A trajetória de descarga. Canecas muito próximas fazem o material lançado por uma bater na caneca seguinte e retornar para o poço, o que derruba a capacidade real. Em descarga centrífuga o espaçamento usual fica entre 2 e 3 vezes a projeção da caneca.
- Não. O valor apresentado é o regime permanente no eixo. A partida com a bota cheia após uma parada por falta de energia é a condição crítica de torque e precisa ser verificada separadamente na seleção do motor e do redutor.
Como se calcula a capacidade de um elevador de canecas?
Qual velocidade usar: descarga centrífuga ou por gravidade?
Por que a potência calculada é maior que apenas a de elevação?
O que define o espaçamento entre canecas?
A potência inclui a partida com o elevador carregado?
Quem respondeu por esta conta
Otávio Duarte Aires Heckler — Engenheiro Mecânico e Engenheiro de Segurança do Trabalho, CREA-RSem dupla titulação. Mestre em Engenharia Oceânica pela FURG e profissional habilitado responsável pela inspeção de vasos de pressão (NR-13) em unidades agroindustriais.
Esta calculadora é ferramenta de apoio. A verificação dos dados de entrada, a adequação do método ao caso e a responsabilidade técnica pelo documento emitido permanecem do profissional habilitado que assina.
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