Transmissão da Moenda: Horizontal X Planetária

Estivemos trabalhando recentemente no México em usinas nas quais será necessário trocar as antigas transmissões de engrenagens abertas por redutores fechados. E assim surge a pergunta inevitável dos técnicos envolvidos na solução do problema: é melhor usar redutores de eixos horizontais ou redutores planetários?

Como sempre ambas as soluções tem seus prós e contras e assim sendo é preciso verificar qual delas melhor se aplica a cada situação específica.

Os redutores planetários começaram a ser aplicados mais intensamente no Brasil há cerca de 10 anos atrás, e desta maneira já existe um acervo de informações e de experiências que nos permitem fazer comparações de ordem teórica e também de ordem prática.

O típico redutor fechado de eixos horizontais foi aplicado nas moendas muito antes do que o planetário e já apresentava dimensões muito menores do que as transmissões por engrenagens abertas.

As suas dimensões eram muito menores por duas razões principais: uso de aços liga muito mais nobres com tratamento térmico adequado e uso de divisão de torque.

O preço de um redutor geralmente é definido pelo torque que ele entrega, não pela potência que ele transmite. Quanto maior o torque final mais pesado o equipamento e assim maior o seu preço, sendo que no caso de moendas estamos falando de torques na faixa de 2.000 kN.m a 3.000 kN.m.

As transmissões com engrenagens abertas não tem divisão de torque, apenas um pinhão aciona a coroa que vai entregar o torque para a moenda. Já no redutor horizontal fechado dois pinhões acionam a coroa do eixo de saída de forma simultânea. Esta solução com divisor de torque depende de um adequado alinhamento entre pinhões e coroa, o que não é factível com transmissões abertas, mas o é com carcaças adequadamente usinadas e com mancais de rolamentos auto compensadores. Temos assim um equipamento robusto e confiável.

Já um redutor planetário com mesmo torque nominal é mais leve porque a coroa final pode ser acionada com três, quatro ou até cinco engrenagens planetárias, dividindo assim muito mais o torque e por consequência o tamanho dos componentes. Além de ser mais leve o equipamento é muito menor e assim pode ser utilizado em aplicações nas quais a falta de espaço é um fator limitante como, por exemplo, o acionamento individual direto nos rolos da moenda.

Mas como não existe almoço grátis, esta solução também traz o inconveniente de exigir um grande número de componentes mecânicos que devem trabalhar adequadamente alinhados, lubrificados e resfriados, o que torna o redutor planetário um equipamento mais suscetível no caso de projetos com sistemas de lubrificação ou de resfriamento inadequados, ou ainda com baixo fator de serviço.

Tanto que as últimas gerações de redutores planetários são na verdade um sistema combinado de eixos paralelos na entrada e engrenagens planetárias na saída. Isto porque a rotação na entrada de 1.200 rpm é alta para se garantir uma boa lubrificação das engrenagens planetas, já que pelo efeito da força centrífuga a tendência do óleo é ficar apenas na periferia da carcaça, dificultando assim uma boa lubrificação das engrenagens e rolamentos.

Conforme mencionado acima, para o mesmo torque nominal e o mesmo fator de serviço um redutor planetário tende a ser mais leve e provavelmente mais barato do que um redutor horizontal. O menor peso do planetário poderá também ocasionar menor investimento na ponte rolante para montagem e manutenção da transmissão, e por consequência menor custo nas fundações respectivas.

Quando o acionamento da moenda é feito por apenas um motor ou uma turbina por terno, ambos os sistemas necessitam de acoplamento com cabos especiais para acionar o rolo superior e de rodetes para acionar os demais rolos da moenda. Nesta situação a comparação entre os dois sistemas é mais direta.

A comparação fica mais complicada se considerarmos a utilização de redutores planetários para acionamento direto dos rolos da moenda. Nesta situação ficam dispensáveis os rodetes e o acoplamento com cabos, o que representa uma redução de custo, mas em compensação vamos usar três, quatro ou até cinco redutores planetários para transmitir o mesmo torque final para a moenda e teremos eixos da moenda com desenho especial, o que pode significar aumento de custo.

Do ponto de vista da manutenção das moendas a eliminação do acoplamento com cabos nem é tão relevante, mas a eliminação dos rodetes é sem dúvida marcante. Os rodetes são engrenagens cuja distância de centro a centro é variável, algo inusitado do ponto de vista teórico, mais ou menos como os besouros que não deveriam voar, mas voam. Esta condição operacional inadequada cobra seu preço com altos custos de manutenção.

Do ponto de vista da operação das moendas o acionamento direto dos rolos por meio de redutores planetários permitiria obter uma melhor extração em função da possibilidade de operar os rolos com rotações diferentes na entrada e na saída.

Os primeiros projetos greenfield usando linhas de moenda com acionamento direto nos rolos estão operando no Brasil há mais ou menos oito anos. Assim já existe uma base de informações relevante e confiável sobre as eventuais vantagens deste sistema na extração da moenda.

Estivemos em contato com operadores de primeira linha para os quais projetamos instalações deste tipo e que durante este período estiveram operando e controlando segundo critérios similares moendas com rodetes e sem rodetes.

A primeira constatação importante é que não tem sido possível operar de forma sistemática os rolos com rotações diferentes quando o acionamento é feito por motor elétrico e conversor de frequência. Talvez seja mais viável com transmissão hidrostática (motor hidráulico), mas com motor elétrico o escorregamento que ocorre entre o bagaço e a superfície do rolo provoca variações no torque que ocasionam o desarme do acionamento. Para evitar os desarmes a potencia instalada deveria ser ainda mais alta, o que seria inviável economicamente.

Por outro lado, operadores que buscam operar os rolos com a mesma velocidade periférica das camisas relatam que notaram uma melhoria na extração quando comparada com a extração de moendas com rodetes, nas quais a velocidade periférica é a mesma somente para camisas de mesmo diâmetro. Outros operadores relatam que não notaram ganhos mensuráveis na extração, mas que mesmo assim preferem a solução com os planetários em função da eliminação dos rodetes.

De uma forma geral a impressão dos operadores de planetários rolo a rolo é a de que os equipamentos apresentaram problemas diversos de dimensionamento, principalmente nos sistemas de lubrificação e de resfriamento, mas que os projetos de gerações mais recentes estão muito mais confiáveis. Os procedimentos de manutenção adequados são absolutamente imprescindíveis, ou seja, pelas suas próprias características os redutores planetários aceitam menos desaforo dos que os redutores horizontais.

Mas voltando à questão do início do texto, na nossa opinião o sistema a ser adotado depende muito da competência técnica do operador da moenda e da disponibilidade de assistência técnica adequada para os equipamentos.

No caso do cliente do México recomendamos redutor horizontal, pois na nossa avaliação a estrutura própria de manutenção deixava a desejar e o equipamento estaria instalado muito longe dos serviços de assistência técnica especializados.

Porém no caso do Brasil onde há operadores muito competentes e assistência técnica imediata a solução com planetários deve sim ser considerada, sempre com uma análise técnica detalhada dos custos de investimento e de manutenção.