Medição de vazão em correia transportadora: 7 métodos

A vazão volumétrica em uma correia transportadora é o volume de material a granel que passa por um ponto por unidade de tempo (m³/h). Ela é calculada como a seção do material A vezes a velocidade da correia v — Q = A × v — e convertida em vazão mássica (t/h) pela densidade aparente.

Este guia é a visão geral: sete princípios de medição, o que cada um realmente mede, onde estão seus limites e para qual tarefa serve. A distinção mais importante logo de início: o número é usado para faturamento — toneladas cobradas de um cliente ou pagas a um fornecedor — ou para controle de processo, verificações de plausibilidade e monitoramento de correias? No faturamento quem decide é a metrologia legal; em todo o resto, contam a precisão, a manutenção e os dados adicionais que cada método entrega.

Vazão volumétrica ou vazão mássica?

Duas grandezas frequentemente confundidas. A vazão volumétrica Q indica quanto espaço o material ocupa por hora: Q = A × v, com a seção A da carga na correia em m² e a velocidade da correia v em m/s (vezes 3.600 para m³/h). A vazão mássica ṁ indica quantas toneladas passam por hora: ṁ = Q × ρ, com a densidade aparente ρ em t/m³.

Um exemplo: 250 m³/h de brita calcária com densidade aparente de 1,5 t/m³ resultam em 375 t/h. Os métodos volumétricos medem Q e convertem em toneladas por ρ; os gravimétricos medem a massa diretamente, mas não fornecem um volume. O que você precisa depende de o seu processo pensar em toneladas (faturamento, receitas) ou em metros cúbicos (entrada na pilha, enchimento de silos e moegas, volume de carga) — muitas vezes nos dois.

1. Balança integradora (gravimétrica)

A balança integradora, ou balança de correia, pesa o material por meio de uma ou mais estações de roletes montadas sobre células de carga. A carga por metro de correia vezes a velocidade dá a vazão mássica; integrada no tempo, a quantidade transportada.

• Pontos fortes: medição direta da massa, aprovável para uso comercial. A recomendação internacional OIML R 50 define para instrumentos de pesagem totalizadores contínuos de funcionamento automático as classes de exatidão 0,2 / 0,5 / 1 / 2; na UE, esses instrumentos são regidos pela diretiva MID. Para pesagem com fins de faturamento, uma balança integradora verificada costuma ser, portanto, a única solução permitida. Calibrada, ela atinge 0,5–1 % de precisão em massa.
• Limitações: entre duas calibrações, na prática, ela deriva 2–3 % — por tensão da correia, incrustações no quadro de pesagem, desgaste e alinhamento dos roletes. A instalação exige intervir na linha da correia, e as calibrações custam paradas. Por que isso acontece e como detectar a deriva cedo: Deriva da balança integradora: por que suas toneladas não fecham.
• Indicada quando: as toneladas são faturadas ou precisam ser entregues sob metrologia legal.

2. Laser / LiDAR – medição da seção (volumétrica)

Um sensor LiDAR 2D sobre a correia varre a seção do material linha a linha. O sistema subtrai o perfil da correia vazia, obtém a área da seção A e a multiplica pela velocidade da correia — Q = A × v, aplicada diretamente.

• Pontos fortes: sem contato, sem peças móveis, instalável em retrofit sem mexer na linha da correia. Além da vazão, entrega o perfil de carga: carga descentralizada, transbordo pela borda, ocupação da correia. A análise de múltiplos ecos separa a poeira em suspensão do perfil do material. O OWL EYE® VOLUME FLOW atinge ±1 % de precisão em volume; a tonelagem é tão boa quanto a densidade aparente calibrada.
• Limitações: não aprovável para uso comercial — para faturamento continua a balança integradora. O sensor precisa de visão livre do material; o valor em massa depende de uma densidade aparente estável.
• Indicado quando: controle de processo, verificação de plausibilidade de uma balança, retrofit sem reconstruir a correia ou muitas correias no mesmo site.

3. Radar / micro-ondas

Sensores de micro-ondas e radar sobre a correia fornecem um sinal pontual: se o material está fluindo e, com medição de distância, a altura da camada em um ponto.

• Pontos fortes: muito robustos contra poeira, vapor e incrustações; montagem simples.
• Limitações: sem perfil da seção. Um valor pontual não diz nada sobre como o material se distribui na largura da correia — falta a área necessária para uma vazão confiável.
• Indicados quando: monitoramento de presença de fluxo, paradas de segurança, poeira extrema.

4. Ultrassom

Um sensor ultrassônico mede a distância até a superfície do material pelo tempo de percurso do eco — uma altura em um ponto.

• Pontos fortes: barato e simples.
• Limitações: a velocidade do som depende da temperatura do ar, a poeira amortece o eco e superfícies grossas ou soltas o dispersam. Com uma única altura, a seção só pode ser estimada supondo um formato de carga.
• Indicado quando: basta um sinal de tendência — por exemplo, grau de carregamento ou detecção de correia vazia.

5. Câmera / estéreo 3D

Sistemas de câmera analisam imagens da superfície da correia; câmeras estéreo também podem calcular um mapa de alturas a partir delas.

• Pontos fortes: informação visual que nenhum outro método oferece: fluxo de material, corpos estranhos, textura da superfície.
• Limitações: dependem de iluminação, contraste e poeira. Material de cor uniforme sem textura e luz variável ao ar livre dificultam uma reconstrução 3D estável; as lentes sujam.
• Indicada quando: a detecção de fluxo e a vigilância visual importam mais do que um balanço de quantidades confiável.

6. Radiométrico

Uma fonte radioativa atravessa a correia e o material; um detector mede a atenuação da radiação. Quanto mais material no feixe, maior a atenuação — daí se calcula a carga da correia.

• Pontos fortes: sem contato, independente da tensão da correia e do estado dos roletes, utilizável com material quente ou pegajoso.
• Limitações: manuseio de fontes radioativas: licenças, proteção radiológica, blindagem, inspeções periódicas e, no fim, o custo de descarte da fonte.
• Indicado quando: as balanças mecânicas chegam ao limite e a planta já tem a proteção radiológica organizada.

7. Placa de impacto e Coriolis (queda livre)

Esses métodos não medem sobre a correia, mas em pontos de transferência e calhas, onde o material cai livremente. A placa de impacto mede a força do fluxo que a atinge; o medidor Coriolis, o torque em uma roda de palhetas por onde o material passa.

• Pontos fortes: compactos, instalação fechada, adequados para materiais finos de boa fluidez e para tarefas de dosagem.
• Limitações: exigem um trecho de queda livre; pouco adequados para material grosso, pegajoso ou muito irregular.
• Indicados quando: pós, granulados e dosagem — não para medir sobre a correia em movimento.

O que determina a precisão

Seja qual for o princípio, os mesmos fatores decidem se o valor da folha de dados se sustenta na planta:

• Velocidade da correia: entra em Q = A × v com o mesmo peso que a seção. Um encoder em um tambor não acionado ou em um rolete mede a velocidade real da correia; o sinal de velocidade do acionamento inclui o deslizamento entre tambor e correia.
• Flecha da correia e perfil vazio: entre as estações de roletes a correia cede sob carga, e a correia vazia nunca é perfeitamente plana. Os métodos volumétricos precisam de um perfil vazio limpo e verificado regularmente como referência zero; um plano de medição sobre uma estação de roletes fica onde a correia é guiada de forma definida.
• Densidade aparente: umidade, granulometria e compactação mudam a densidade — e com ela a tonelagem para o mesmo volume. Materiais variáveis precisam de perfis de material próprios.
• Calibração contra uma pesagem de referência: balança integradora ou LiDAR — o valor em massa é calibrado contra uma referência independente, como uma balança rodoviária ou uma pesagem de teste.
• Montagem e poeira: um quadro de medição rígido e sem vibrações, visão livre do material e um ponto de medição a jusante da zona de carregamento, onde o material já se acomodou.

Normas e diretrizes: VDI 4436, OIML R 50, MID

A diretriz alemã VDI 4436 sobre a medição de vazões mássicas e volumétricas de sólidos a granel (2007) é a visão geral do tema: descreve os princípios de medição, sua adequação a diferentes transportadores e setores e as precisões alcançáveis. É uma orientação para projetistas e operadores, não uma norma de metrologia legal.

As balanças de correia de uso comercial seguem outras regras: OIML R 50 é a recomendação internacional para instrumentos de pesagem totalizadores contínuos (balanças integradoras) com suas classes de exatidão, e a diretiva europeia MID regula a colocação desses instrumentos no mercado da UE. Sistemas volumétricos não são abrangidos — eles não medem peso.

Quando o LiDAR substitui a balança integradora – e quando não

• Manter a balança integradora quando as toneladas são faturadas ou entregues sob metrologia legal. Para isso é preciso uma balança verificada e com aprovação de modelo — a medição volumétrica a complementa, mas não a substitui.
• Usar LiDAR para controle de processo, verificações de plausibilidade, retrofit sem reconstruir a correia e onde muitas correias precisam ser monitoradas. Material abrasivo, úmido ou quente, que entope os quadros de pesagem, é mais um argumento para um método sem contato.
• Os dois em paralelo é a melhor solução em muitas plantas: a balança integradora fornece as toneladas com validade legal, o LiDAR mede de forma independente ao lado, detecta a deriva cedo e entrega o perfil de carga.

A comparação critério a critério está em balança integradora versus medição volumétrica; a versão curta da prática, no artigo LiDAR vs. balança integradora.

Guia de decisão

Método	mede	precisão típica	aprovável para uso comercial	desgaste	ponto forte
Balança integradora	massa (carga × velocidade)	0,5–1 % calibrada	sim (OIML R 50, MID)	quadro de pesagem, roletes, tensão da correia	faturamento
LiDAR	seção × velocidade	±1 % em volume (OWL EYE®)	não	sem contato	perfil de carga, retrofit
Radar / micro-ondas	sinal pontual, altura	tendência	não	sem contato	resistência à poeira
Ultrassom	altura em um ponto	tendência	não	sem contato	preço baixo
Câmera / estéreo 3D	imagem, superfície	muito dependente de luz e poeira	não	sem contato, limpeza das lentes	informação visual
Radiométrico	massa pela atenuação da radiação	depende da calibração e do material	em geral não	sem contato	independente da mecânica
Placa de impacto / Coriolis	massa em queda livre	depende do produto	em geral não	desgaste da placa ou da roda de palhetas	materiais finos, dosagem

Conclusão

Não existe um método melhor em absoluto para a medição de vazão em correia transportadora — existe o certo para cada tarefa. Para faturamento, não há alternativa a uma balança integradora verificada. Para controle de processo, verificações de plausibilidade e monitoramento de correias, a medição da seção com LiDAR é o método que entrega volume, vazão mássica e perfil de carga em um único equipamento sem contato. O que o perfil de carga revela sobre a sua correia: diagnóstico de correias com LiDAR 3D. Se você quer medir o estoque e não o fluxo: cubagem de pilhas — 6 métodos de medição de volume a granel. E se não tiver certeza de qual método serve para a sua correia: fale com a nossa equipe de engenharia — com largura da correia, velocidade e material, a resposta costuma vir rápido.