As correias em V são utilizadas por motores que necessitam girar mais de duas polias (às vezes quatro), são construídas com material mais resistente devido o maior esforço. Trabalham com rotações entre 1000 e 7000 rpm.
As correias em V são utilizadas somente em transmissões em árvores paralelas, são correias em que a cada volta de operação, os cordonéis estão sujeitos a diferentes cargas trativas como flexão cíclica que é função do diâmetro da polia e uma constante componente da força centrifuga. Tais forças cíclicas em média não são nulas, sugerindo assim que a falha por fadiga tem grande probabilidade de ser uma falha para correias em V.
As correias em V, também conhecidas como correias de transmissão ou correia trapezoidal conciliam dois importantes aspectos: alto desempenho e redução de ruído, benefícios proporcionados por seu funcionamento que acontece por meio do contato de suas laterais junto às polias que, além de girar, também ajudam a mantê-las tensionadas.
Correia em V é um componente que existe há mais de 100 anos (já que ela foi criada em 1917, por John Gates, da Gates Rubber Company) tornando-se, desde então, um produto de enorme importância no sistema de transmissão de potência por sua função de transmitir força e movimento a partir do contato com as superfícies laterais de duas ou mais polias.
Assim, as correias em V são utilizadas apenas em transmissões em árvores paralelas, pois são correias que a cada volta de operação, os cordonéis estão sujeitos a diferentes cargas trativas e flexões periódicas que acontecem a partir da rotação das polias e a força centrífuga. E por atuar a partir de ciclos, as forças médias não são nulas, sugerindo dessa forma, que eventuais falhas em um equipamento possam estar relacionadas a deterioração ou fadiga das correias em V.
E por isso é sempre muito importante, na hora de comprar, escolher por correias que ofereçam qualidade e segurança.
A tensão ideal é a mais baixa possível (de modo qual a correia em V possa trabalhar sem sofrer deslizamentos, mesmo em situações de “picos de carga”);
Então se torna importante sempre verificar a tensão da correia de transmissão em V, especialmente durante as primeiras 24 horas de operação;
Tenha cuidado com o subtensionamento (tensão baixa), uma vez que ele pode provocar deslizamento e, consequentemente, gerar calor excessivo nas correias ocasionando falhas prematuras;
Supertensionamento (tensão alta) é outro fator que também deve ser evitado, pois encurta a vida das correias em V e dos rolamentos;
Verifique periodicamente a transmissão de suas correias, e em caso de deslizamentos, ajuste suas tensões.
Meça o comprimento do vão “t”;
No centro do vão “t” aplique uma força (perpendicular ao vão), suficiente para defletir a correia em 1/64” para cada polegada de comprimento do vão, ou seja, a deflexão deve ser de 1,6% do vão;
Compare a força aplicada na deflexão entre 1 e 1,5 vez os valores indicados para tensão normal, então a transmissão estará satisfatoriamente tensionada;
Se a força estiver entre 1 e 1,5 vez os valores indicados para tensão normal, então a transmissão estará satisfatoriamente tensionada.
Além disso, lembramos que o comprimento do vão, também chamado de “t”, é igual à distância entre os centros dos eixos das polias, como pode ser visto na figura abaixo:
Tensionamento de correias em V
O tensionamento de correias é realizado de 2 formas, e exige a verificação dos seguintes parâmetros:
tensão ideal: deve ser a mais baixa possível, sem que ocorra deslizamento, mesmo com picos de carga;
tensionamento baixo: provoca deslizamento e, consequentemente, produção de calor excessivo nas correias, ocasionando danos prematuros;
tensão alta: reduz a vida útil das correias e dos rolamentos dos eixos das polias, e por isso se recomenda evitá-la.
Na prática, para verificar se uma correia está corretamente tensionada, basta empurrá-la com o polegar de modo que ela se flexione aproximadamente entre 10 mm e 20 mm.
Componentes das correias em “V”
Os principais componentes das correias em V são:
1) Corpo da correia feito de um composto de borracha especial que fornece, devido às suas excelentes características mecânicas, alta transmissão e eficiência, garantindo um mínimo desgaste da borracha.
2) Elemento resistente a carga, que consiste em cabos de baixa elasticidade e de alta resistência – que garantem estabilidade de comprimento ao longo da vida útil da correia -.
3) Jaqueta ou capa de tecido; protegendo a tração membro e permitindo o uso de polia traseira.
Para o cálculo, utiliza-se com frequência o fator de cordonel lateral, similar ao fator de concentração de tensões para calcular as tensões dos cordonéis laterais em função da tensão media dos cordonéis. Assim, a tensão média dos cordonéis pode ser calculável para qualquer seção da correia. A fadiga de correias em V é uma função de tensões cíclicas máximas e mínimas experimentadas pela correia durante o carregamento com média não nula dos cordonéis. E a equação de deslizamento é dada por:
Onde:
Tte = tração real no cordonel lateral do lado tenso da correia – Tt
Ac = área nominal de cada cordonel
Tfe = tração real no cordonel lateral do lado frouxo da correia – Tf
Tbe = tração no cordonel lateral devida à flexão
Tce = tração no cordonel lateral devida à força centrífuga
Valores máximos das correias em V
potência de 1100 kW (~1500 CV);
velocidade tangencial de 26 m/s;
relação de transmissão ideal até 1:8;
relação de transmissão máxima 1:15;
rendimento de transmissão de 0,95 a 0,98.
Composição das Correias em V
As correias originalmente eram fabricadas com cordões de altíssima qualidade de fibra de algodão como cordonéis, sendo os cordonéis embutidos em matrizes de borracha comum para reduzir flexibilidade e aumentar o coeficiente de atrito na superfície da correia e também para aumentar a transferência de torque e potência.
Com o desenvolvimento de correias com mais capacidade e confiabilidade durante e depois da Segunda Guerra Mundial, foram desenvolvidos novos materiais para cordonéis com maior resistência e rigidez a borracha natural então foi substituída pela borracha sintética na fabricação de correias.
Em suma, os cordonéis de alta performance comumente são feitos de tiras de poliamida ou cordonéis de poliéster (para correias planas); Cordonéis de poliéster ou cordonéis aramida (para correias em V); Cordões de fibra de vidro ou de aço (para correias dentadas); E fibras de poliéster, fibra de vidro ou aramida (para correias em V convencionais ou de grande capacidade).
Além disso, a matriz para todos os tipos de correia é tipicamente a borracha sintética, frequentemente o Neoprene, para aumentar a resistência ao óleo, calor e ozônio.
Por fim, o material de revestimento da correia é normalmente de tecido de algodão ou de náilon impregnado com borracha. A grande maioria das correias utilizadas em máquinas industriais são constituídas de borracha revestida de lona. Essas correias apresentam cordonéis vulcanizados em seu interior para conseguir suportar as forças de tração sintética.
Primordialmente, a colocação das correias estão vinculadas a uma polia fixa a uma móvel, de modo que a polia móvel deve ser recuada aproximando-se, porém, da polia fixa. E com esse procedimento diminui-se consideravelmente, os perigos de danos a correia.
Além disso, não é recomendado fazer colocação de correia forçando-a contra a lateral da polia ou de modo a usar qualquer tipo de ferramenta que a encaixe forçadamente nos canais da polia, pois esses procedimentos podem causar o rompimento das lonas e cordonéis das correias.
Por fim, após montar as correias nos respectivos canais das polias e, antes de tensioná-las, é preciso girá-las manualmente para que seus lados frouxos fiquem sempre para cima ou para baixo, pois se estiverem em lados opostos, o tensionamento posterior não será uniforme.
Vantagens e desvantagens da correia em V
Vantagens:
Transmitir potência de uma árvore à outra;
Possuí baixo custo inicial, alto coeficiente de atrito, elevada resistência ao desgaste e funcionamento silencioso;
É flexível, elástica e adequada para atuar em polias que estejam à grandes distâncias entre centros;
Possuí grande versatilidade e campos de aplicação;
Pode transmitir grande quantidade de energia: uma das aplicações mais utilizadas em sistemas de transmissão de potência;
Possuí custos relativamente baixos;
Tende a proteger a unidade motora;
Possuí padronização;
Tem facilidade de montagem e manutenção (a disposição é simples e o acoplamento e o desacoplamento são de fácil execução);
Reduz significativamente choques e vibrações devido à sua flexibilidade e ao material que proporciona uma melhor absorção de choques e amortecimento, evitando a sua propagação;
Limita sobrecargas pela ação do deslizamento (podendo funcionar como “fusível mecânico”);
Funcionamento silencioso, diminuindo o nível de ruído em plantas industriais.
Durabilidade: quando adequadamente projetadas e instaladas.
Desvantagens:
A transmissão pode ser afetada por alguns fatores, dentre os principais está a falta de atrito, pois quando em serviço, a correia pode deslizar e, portanto, não transmitir integralmente a potência;
Possuí rendimento entre 0,96 a 0,98, pois pode apresentar eventuais escorregamentos.
Tipos de correia em V
Podemos relacionar abaixo os principais tipos de correias:
Correia em “V” Lisa
Em “V” Dentada
As correias em V dentadas são parecidas com as correias em V comuns. A diferença é os entalhes em sua superfície interna que se alinham perpendicularmente ao seu comprimento. Desse modo, acabam lembrando as correias sincronizadoras.
Os entalhes permitem que a correia em V dentada se dobre e flexione com mais facilidade, permitindo assim maior liberdade na disposição das polias utilizadas em transmissões com essas correias. Facilitam também a dissipação de calor, o que aumenta a vida útil desse tipo de correia em relação à correia em V comum.
Perfil padrão de correia em V ou correia trapezoidal em V
Este perfil remonta aos padrões iniciais utilizados na indústria. As correias em V fabricadas com este perfil vêm em vários tamanhos (A, B, C, D, E) e comprimentos, que são mostrados em detalhes na figura abaixo (dimensões em polegadas).
O formato do código da correia é o tamanho de sua seção transversal, seguido pelo seu comprimento interno em polegadas. As correias trapezoidais clássicas cobrem uma faixa de carga de menos de 1 HP a 500 HP.
Correia em V com Perfil estreito
A correia em V de perfil estreito (3V, 5V, 8V) têm paredes laterais mais acentuadas do que as correias em V clássicas, como mostra a figura abaixo.
Este formato proporciona maior ação de cunha devido a uma maior superfície de contato entre a correia e a polia. Isso faz com que a correia em V com perfil estreito tenha maior capacidade de transmissão de carga, que chega a ser até 3 vezes mais que a das correias em V clássicas.
Correia em V de Potência fracionada
O perfil de correia em V de potência fracionada é usado em sistemas leves, de menos de 1 HP de potência, como cortadores de grama e outras máquinas de uso domiciliar.
Essas correias são identificadas com os prefixo 2L, 3L, 4L ou 5L, e seus perfis são mostrados na figura abaixo:
As correias em V de potência fracionada nunca deve substituir correias de serviço padrão, pois elas não conseguem lidar com potências superiores.
Correia em V com Perfil de dupla face
A correia em V de dupla face, mostrada na figura a seguir, tem a capacidade de dobrar reversamente. Elas são usadas em aplicações onde ambos os lados da correia precisam ser utilizados.
Alguns exemplos de aplicações dessas correias é em sistemas de transmissão de colheitadeiras e outras máquinas utilizadas na agroindústria.
Uma das principais dificuldades para identificação de uma correia já desgastada é a falta marcações que são apagadas por consequência da ação do tempo. Então, por esse motivo, medir uma correia em “V” se torna uma tarefa um pouco mais trabalhosa.
Contudo, apesar desse empecilho, fazer a especificação de uma correia em V não é um bicho de sete cabeças. Para que você possa especificar, identificar ou medir uma correia em V é preciso seguir os seguintes passos:
Medir a largura superior do “V” da correia (leitura deve ser realizada em milímetros). Assim, caso a correia esteja com um desgaste demasiado, recomenda-se utilizar a parte superior do canal da polia para realizar a medição;
Medir, com auxílio de um cordão, o comprimento externo da correia (leitura deve ser realizada em milímetros);
Utilizar a largura superior da correia para definir qual o perfil desejado;
Usar o comprimento externo da correia (transformando-o para polegadas – dividindo o valor em milímetros por 25,4”). Assim será permitido definir o comprimento desejado da correia;
Com a obtenção das informações acima, será possível definir o perfil e o comprimento da correia em “V” necessária para sua operação;
Ter o gabarito de polias e correias para selecionar as correias que se adéquam aos canais das polias, facilitando a identificação do perfil da correia a ser utilizado.
Veja abaixo um exemplo prático:
No exemplo podemos verificar que:
A correia em “V” perfil A tem altura de 8mm e largura 13mm.
A correia em “V” perfil B tem altura de 11mm e largura 17mm.
Já uma correia 8V-1900 tem o perfil 8V, com largura 25mm, altura 23mm e circunferência (comprimento) de 4830mm.
Como saber o tamanho de uma correia?
Para saber o tamanho de uma correia é interessante conhecer a estrutura dacorreia industrial e ostipos de correias industriais, tendo também conhecimento de todas as suas condições e operações de trabalho.
A partir disso, é preciso medir o diâmetro das polias e a distância entre os centros de seus respectivos eixos. Após, o ideal é realizar um desenho que exemplifica a estrutura, como o exemplo a seguir:
Para identificar o comprimento da correia, é necessário calcular o perímetro da figura desenhada. O raciocínio consiste em considerar toda área de contato da correia com a polia, considerando também ambas as semicircunferências (pois apenas metade da polia está com contato com a correia).
Assim, o comprimento será o perímetro da circunferência (duas semicircunferências é o mesmo que uma circunferência completa). Mas também não podemos esquecer de acrescentar o valor relativo aos segmentos de reta existente entre os centros dos eixos das polias.
Explicando, matematicamente, temos o comprimento L, a seguir:
L =π . d+2 . c
Sendo que:
L – Comprimento total da correia;
d – diâmetro da circunferência;
c – distância entre os centros dos eixos
Inspeção de Correias em V
Tão ou mais importante que fazer uso das correias em V é certamente, também, fazer sua inspeção, pois executando as manutenções necessárias se torna possível otimizar sua vida útil e eficiência, como aponta Marcelo Leone, especialista na área.
Por meio do linkedin, Leone aponta ter uma frase que utiliza frequentemente como se fosse um mantra, sendo ela; “Correia de transmissão em V é peça de reposição, não é material descartável”.
Ele destaca fazer uso da expressão como forma de alerta para profissionais que trabalham diretamente com correias em V: “Essa frase é quase um mantra para mim, e sempre gosto de compartilhar com meus colegas de campo. Para explicá-la melhor, quero compartilhar com vocês uma situação hipotética, mas que você já deve ter visto ou vivenciado algo parecido”, revela.
“O mecânico efetua a troca de duas correias B 53, que apresentam um custo irrisório se comparado ao custo de uma correia transportadora, de um pneu de caminhão fora de estrada ou de um rolamento do britador primário”
E nessa mesma semana “o mecânico retorna ao almoxarifado e retira mais duas correias para aplicar no mesmo equipamento. Talvez essa ocorrência passe despercebida devido à correria do dia a dia. Mas qual o motivo real da troca? Por que a correia arrebentou? Foi a qualidade da correia? ”, questiona.
“Uma das causas pode ser a qualidade inferior da correia, mas vários outros fatores podem ter causado esse problema. Por esse motivo, lembre-se: correia não é material descartável para ficar arrebentando todo dia ou toda semana! ”, alerta o profissional.
Na sequência, Marcelo destaca pontos importantes à serem verificados na pós-instalação de correias em V, os quais realizados ajudam a evitar o descarte e desperdício do item:
“Foram cumpridas as etapas de tensionamento pós instalação? É de fundamental importância a prática do tensionamento que sempre orientamos a ser realizada da seguinte forma: Faça o primeiro aperto depois 24 horas a partir da instalação”. Já o “segundo aperto deve ser feito com 48 horas de funcionamento do sistema”. E por último, o “terceiro aperto precisa ser realizado após 96 horas de funcionamento do sistema”, detalha.
“Estas primeiras horas de operação da correia são cruciais, pois nesse período está ocorrendo a acomodação das fibras internas responsáveis pela resistência à tração da correia”, finaliza Marcelo.
Quando usar correia em V ou Correia Sincronizada?
Primeiramente, para a definição se a correia será em V ou sincronizadora, deve-se atentar majoritariamente à sua aplicação. No caso de sincronismo de uma máquina, como impressoras, caixas eletrônicos, entre outros, a correia deve ser sincronizadora para garantir a funcionalidade plena a qual aquele dispositivo foi criado.
Outro fator importante sobre este tipo de correia é sua capacidade de absorver grandes cargas de choque, gerando escorregamento no momento do impacto e, muitas vezes, evita a ruptura da peça. Portanto, é uma ótima opção, de fácil acesso e instalação, desde que não seja exigido o sincronismo do acionamento, pois esta é uma função das correias sincronizadoras.
Tipos de Polias para Correias em V
Para selecionar a polia em V correta para sua correia em V, é necessário:
Identificar o tipo de perfil de correia em V que será;
Medir o tamanho de sua polia (diâmetro externo, ângulo da ranhura, etc.);
Testar o encaixe da correia na polia: sua correia não deve nem ficar completamente afundada na ranhura da polia, nem deve haver muita sobra do lado de fora.
Obs.: A correia não deve tocar o fundo da ranhura da polia em V. Também não se deve ter mais do que um terço da altura da correia para fora da polia.
Cálculo para seleção de correias em V
A seleção da correia envolve diversos fatores como potência, rotação dos motores e os tipos de equipamentos movidos.
Para começar, você precisa dos seguintes dados:
Potência do motor (Pm) = 45 kW
Rotação do motor (Rm) = 1440 RPM
Tipo de equipamento = ventilador para serviço moderado
Rotação do ventilador = 550 RPM
Tempo de serviço do ventilador = 24 horas/dia
Distância de centro a centro das polias = 900 mm
Passo 1: Selecionar o fator de serviço (Fs)
Sabendo o tipo de equipamento e seu tempo de serviço, você encontra o Fs na tabela abaixo:
Utilizaremos como exemplo um fator de serviço é 1,4.
Passo 2: Calcular a potência de projeto (Pp)
Para isso basta multiplicar a potência do motor pelo fator de serviço:
Pm x Fs = 63 kW
Passo 3: Selecionar o perfil da correia em V
Selecione o perfil a partir da potência de projeto e da rotação do motor, como mostra a figura abaixo:
Neste caso, se o projeto demandar um perfil de correia em V clássico, deve-se escolher o tipo C.
Fabricantes de Correias em V:
Os maiores fabricantes de correias industriais são:
Os principais tipos de correias de transmissão são as correias em “V” ( vale a pena conhecê-las ) e correia sincronizadas, e que são divididos da seguinte forma.
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