Transportador helicoidal · Método de resistência do material
Calculadora de rosca transportadora
Capacidade volumétrica e mássica, potência no eixo e verificação de rotação para transportador helicoidal, com os fatores de enchimento e resistência explicitados.
Cálculo gratuito, roda no seu navegador.Nada é enviado para servidor.
Como o cálculo é feito
Capacidade
O volume transportado por volta é a área da coroa entre a hélice e o tubo central multiplicada pelo passo. Multiplicando pela rotação, pelo grau de enchimento e pelo fator de inclinação:
D e d são os diâmetros da hélice e do tubo central, p o passo, n a rotação em rpm, λ o grau de enchimento, k o fator de inclinação e ρ a massa específica aparente.
O grau de enchimento é o parâmetro dominante. Ele varia de 0,45 a 0,125 conforme a abrasividade — uma faixa de mais de três vezes. Adotar 0,45 para areia porque "é o valor que estava na planilha" superdimensiona a capacidade em quase três vezes e leva a uma rosca que desgasta a calha e trava.
Potência
A potência no eixo é a soma de três parcelas:
λ₀ é o coeficiente de resistência do material — quanto ele "custa" para ser arrastado dentro da calha. Vai de 1,2 para grãos até 4,0 para areia e cimento. A constante 367 converte t/h · m para kW.
O resultado é potência no eixo da rosca. A escolha do motor ainda precisa considerar o arredondamento para a carcaça comercial e a margem para partida com a calha cheia, que é a condição crítica de torque.
Valores de referência
Grau de enchimento por classe de material
| Classe | λ | Exemplos |
|---|---|---|
| Leve, não abrasivo | 0,40 – 0,45 | Grãos, farinha, serragem, ração |
| Leve, pouco abrasivo | 0,33 – 0,40 | Fertilizante granulado, sal, açúcar |
| Medianamente abrasivo | 0,25 – 0,33 | Calcário britado, carvão, argila seca |
| Abrasivo | 0,15 – 0,25 | Areia, cimento, cal |
| Muito abrasivo | 0,125 – 0,15 | Cinza, clínquer, escória |
Rotação máxima usual
| Diâmetro | Material leve | Material abrasivo |
|---|---|---|
| 100 – 150 mm | até 120 rpm | até 60 rpm |
| 200 – 250 mm | até 100 rpm | até 50 rpm |
| 300 – 400 mm | até 80 rpm | até 40 rpm |
| 500 – 600 mm | até 60 rpm | até 30 rpm |
Rotação alta com material abrasivo é a causa mais comum de desgaste prematuro da calha e do mancal intermediário. Na dúvida, aumente o diâmetro em vez da rotação.
A rosca em movimento
Quatro coisas que a fórmula da capacidade diz sem mostrar: por que o material avança, por que existe uma rotação máxima, o que o grau de enchimento realmente significa dentro da calha e para onde vai a capacidade quando a rosca sobe. As cenas usam os valores que você digitou.
A hélice gira, o material não
Esta é a ideia inteira do transportador helicoidal, e é a que mais se perde quando o equipamento vira uma linha de planilha. A hélice executa um movimento de rotação. O material executa um movimento de translação. Ele não roda junto porque o atrito com a calha o segura — e é justamente por não rodar que ele é obrigado a avançar um passo a cada volta.
—
Sem a câmera lenta, a rotação na tela é a rotação real que você digitou. A esferaazul é um grão marcado: ela anda em linha reta pelo fundo da calha. A esferaclara está presa à ponta do filete e sai do mesmo ponto — mas descreve a hélice, some atrás do tubo e reaparece. As duas chegam juntas ao fim de cada passo, e é aí que se vê quanto caminho a hélice percorre para entregar um passo de avanço.
Por que existe uma rotação máxima
O material só avança porque, a cada volta, ele cai de volta para o fundo da calha em vez de acompanhar o filete. Isso vale enquanto a gravidade ganhar da força centrífuga. Quando a aceleração centrífuga na ponta da hélice iguala g, o material passa a ser prensado contra a calha e começa a girar junto — e a vazão para de crescer com a rotação.
—
A rotação crítica mostrada é n = (60/2π)·√(2g/D), o ponto em que ω²·(D/2) = g na ponta do filete. Ela não é uma fórmula de projeto e não substitui a tabela de rotação máxima usual da norma do fabricante — mas explica de onde vem a ordem de grandeza daquela tabela, e a fração que gira junto, acima da crítica, é ilustração do mecanismo, não curva de derating.
O que λ = 0,45 parece dentro da calha
O grau de enchimento é o parâmetro que mais mexe no resultado, e é o único que ninguém mede — herda-se da planilha anterior. A seção cortada mostra a que altura o material chega para o λ escolhido, com o tubo central descontado da área.
—
A altura é obtida invertendo numericamente a área do segmento circular menos a parte submersa do tubo central — não é λ·D, que erra até 38% na faixa baixa.
Para onde vai a capacidade quando a rosca sobe
Inclinar a rosca não custa só a parcela de elevação da potência. O material escorrega de volta entre os filetes, e o que retorna é capacidade que não chega na descarga. É de onde vem o fator k da tabela — e por que acima de 20° a queda acelera.
—
O fator k é o da tabela da própria calculadora (1,00 · 0,90 · 0,80 · 0,70 · 0,65 · 0,58). A proporção de grãos que retorna na animação foi ajustada para reproduzir essek; a trajetória individual é ilustrativa.
Perguntas frequentes
- Pela área da coroa entre a hélice e o tubo central, multiplicada pelo passo, pela rotação e pelo grau de enchimento. O grau de enchimento é o parâmetro que mais influencia o resultado e depende da abrasividade do material: 0,45 para materiais leves e não abrasivos, e 0,15 ou menos para materiais muito abrasivos.
- Materiais leves e não abrasivos, como grãos e farinhas, admitem de 0,40 a 0,45. Materiais medianamente abrasivos ficam entre 0,30 e 0,35. Materiais abrasivos e pesados, como areia, cinza e clínquer, exigem de 0,125 a 0,25 para não desgastar a calha e o mancal intermediário.
- Porque duas coisas acontecem ao mesmo tempo: aparece a parcela de elevação, proporcional à altura vencida, e o material começa a retornar entre os filetes, o que derruba a capacidade. Acima de 20° a queda de capacidade é acentuada e acima de 30° a rosca vertical passa a ser a solução adequada.
- Sim. O passo padrão é igual ao diâmetro da hélice, e é o que dá maior capacidade na horizontal. Passos reduzidos, de metade ou dois terços do diâmetro, são usados em roscas inclinadas, dosadoras e de alimentação, onde controle importa mais que vazão.
- A potência apresentada é no eixo da rosca. A potência do motor deve considerar o rendimento do redutor e do acoplamento, e ser arredondada para a carcaça comercial imediatamente superior, com margem para partida com a calha carregada.
Como se calcula a capacidade de uma rosca transportadora?
Qual grau de enchimento devo adotar?
Por que a potência cresce tanto com a inclinação?
O passo pode ser diferente do diâmetro?
O resultado de potência inclui o redutor?
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.
IES Tools
Precisa dessa conta na planta, sem sinal?
No aplicativo esta e outras 30 calculadoras rodam offline, com os projetos salvos, histórico e memória de cálculo. Guia de bolso e checklists de NR são gratuitos; as calculadoras têm 15 dias grátis.