Um britador de impacto de eixo vertical (VSI) é a máquina de produção de areia e de acabamento de forma numa instalação de agregados: a alimentação cai no centro de um rotor vertical de alta velocidade e é projetada para o exterior a grande velocidade, partindo-se por impacto. A Constmach fabrica quatro modelos VSI, desde a unidade de rotor fechado de 700 mm com 60-100 t/h até à máquina de rotor aberto de 975 mm com 250-300 t/h, convertendo os finos de britagem em areia manufaturada e agregado cúbico.
O Que É um Britador de Impacto de Eixo Vertical?
Um britador de impacto de eixo vertical é uma máquina terciária de britagem fina cujo rotor gira sobre um eixo vertical em vez de horizontal. Essa única diferença define o que faz. Em vez de comprimir a rocha entre duas superfícies, acelera o material e deixa que seja a velocidade a fazer a fratura. O resultado não são apenas partículas mais pequenas, mas partículas mais bem formadas.
Numa instalação Constmach, o VSI fica no final da linha de britagem. Quando o material lá chega, os britadores de maxilas e de impacto ou de cone já reduziram a rocha a uma dimensão pequena e manejável. O VSI recebe esses finos e transforma-os em areia manufaturada e agregado fino cúbico. É a máquina que permite a uma pedreira produzir areia vendável no próprio local em vez de comprar areia natural de rio.
O eixo vertical é importante por uma razão prática. Um britador de impacto de eixo horizontal projeta o material contra barras de impacto fixas e tende a produzir uma forma mais grosseira e menos consistente. Um rotor vertical faz girar o material de forma simétrica e descarrega-o num padrão de 360 graus, pelo que cada grão percorre um trajeto semelhante e atinge a superfície de impacto com um ângulo semelhante. É essa simetria que produz uma granulometria estreita e repetível, exatamente o que uma especificação de areia exige.
Como Funciona um Britador VSI
O material entra pelo topo e cai no centro de um rotor que gira a alta velocidade. A força centrífuga projeta cada partícula para o exterior e acelera-a até grande velocidade antes de sair das pontas do rotor. O que acontece a seguir depende da configuração do rotor.
Numa máquina de rotor fechado (CR), as partículas aceleradas embatem num anel de bigornas metálicas fixas em torno do rotor. É a clássica disposição de rocha contra bigorna. O impacto duro contra o aço produz uma modelação agressiva e uma elevada proporção de finos, o que se adequa a alimentações menos abrasivas, em que o desgaste da bigorna se mantém razoável.
Numa máquina de rotor aberto (OR), as partículas embatem antes numa camada do próprio material, retida numa câmara de rocha sobre rocha. A rocha parte-se contra rocha e não contra uma peça de desgaste. Como a superfície de impacto é a própria alimentação, o consumo de peças de desgaste diminui acentuadamente, razão pela qual o rotor aberto é escolhido para materiais mais abrasivos. Em contrapartida, a granulometria do produto é ligeiramente diferente, mas em rocha dura e rica em sílica a poupança no custo de exploração é decisiva.
Dois números determinam o resultado: a velocidade periférica do rotor e o caudal de alimentação. A velocidade periférica define a força com que cada partícula embate e, por isso, quanta energia é aplicada na modelação; ao aumentá-la produz-se mais areia e um produto mais fino, mas também sobe o consumo de peças de desgaste. O caudal de alimentação define quanto material está em voo ao mesmo tempo. Se passar material a mais, as partículas começam a colidir entre si antes de chegarem à superfície de impacto, o que atenua a fratura e desperdiça energia. Um VSI bem operado mantém ambos em equilíbrio para a granulometria que a instalação está a vender.
Há também um pormenor de fluxo que vale a pena conhecer. A maioria dos rotores VSI deixa cair uma parte controlada da alimentação através de uma abertura central, como caudal de by-pass, pelo que nem todos os grãos são acelerados até à velocidade máxima. Esse by-pass modera a granulometria e evita que o rotor produza finos em excesso. Ajustar o rotor e a repartição da alimentação faz parte da afinação da máquina para uma curva de areia específica.
Porquê Usar um Britador de Impacto de Eixo Vertical?
Forma das partículas e areia. Os britadores de maxilas, de cone e de impacto primário fazem bem o seu trabalho, mas o produto pode conter partículas lamelares ou alongadas, e nem sempre há areia natural disponível ou a preço acessível. Um VSI resolve ambos os problemas. O impacto a alta velocidade elimina as arestas dos grãos lamelares e aproxima a granulometria de um produto cúbico e bem graduado.
A forma não é uma questão estética. O agregado cúbico compacta melhor e necessita de menos água e de menos ligante para atingir uma dada trabalhabilidade, pelo que um produtor de betão ou de misturas betuminosas que compre areia bem formada gasta menos cimento ou betume na mesma mistura. Os grãos lamelares e alongados fazem o contrário: encaixam mal, aumentam a exigência de água e enfraquecem a mistura. Um VSI que melhore a forma da fração fina tem um efeito direto naquilo que o cliente a jusante consegue produzir.
A outra razão é o abastecimento. Muitos locais têm pedra em abundância, mas escassez de areia fina. Um VSI produz areia a partir de rocha britada, pelo que a pedreira pode cumprir uma especificação de areia sem transportar areia de rio. Trata-se de uma vantagem tanto comercial como técnica e, em regiões onde a extração em rios é restringida, é muitas vezes a única via para obter uma areia vendável.
A Gama VSI da Constmach
A Constmach oferece quatro britadores de impacto de eixo vertical, que cobrem desde trabalhos ligeiros de modelação até à produção de areia em grande tonelagem. O mais leve, o VSI-700-CR, pesa cerca de 6,500 kg e funciona com um único motor, o que o torna fácil de acrescentar a uma instalação existente. Os três modelos maiores utilizam dois motores para maior débito. Os modelos de rotor fechado adequam-se a alimentações padrão e de menor abrasividade; o VSI-1000-OR de rotor aberto foi concebido para materiais abrasivos, em que a britagem rocha sobre rocha protege o custo de exploração.
| Modelo | Diâmetro do rotor | Configuração | Capacidade (t/h) | Acionamento |
|---|
| VSI-700-CR | 700 mm | Rotor fechado / bigorna | 60-100 | 110 kW (motor único) |
| VSI-800-CR | 800 mm | Rotor fechado / bigorna | 150-200 | 2 x 160 kW |
| VSI-900-CR | 900 mm | Rotor fechado / bigorna | 200-250 | 2 x 185 kW |
| VSI-1000-OR | 975 mm | Rotor aberto / rocha sobre rocha | 250-300 | 2 x 200 kW |
A designação diz-lhe o que está a comprar. O número é o diâmetro do rotor em milímetros; CR indica um rotor fechado com anel de bigornas; OR indica um rotor aberto que parte rocha sobre rocha. A capacidade aumenta com o tamanho do rotor e a potência instalada, pelo que a escolha do modelo decorre da tonelagem pretendida e da abrasividade da alimentação. O VSI-1000-OR tem um rotor de 975 mm e não de 1000 mm; o número do modelo arredonda a classe, enquanto o valor do rotor é a dimensão real.
Rotor Fechado ou Rotor Aberto?
Esta é a primeira decisão e é ditada pela sua rocha. Escolha uma máquina de rotor fechado (CR) quando a alimentação for moderadamente abrasiva e pretender o máximo de modelação e de geração de finos; o anel de bigornas proporciona um impacto duro e controlado. Escolha a máquina de rotor aberto (OR) quando a alimentação for dura e abrasiva, como seixos com elevado teor de sílica e rocha quartzítica, porque a britagem rocha sobre rocha mantém baixo o custo das peças de desgaste ao longo da vida da instalação.
Quando o Rotor Fechado Vence
No calcário e noutras pedras menos abrasivas, o desgaste da bigorna é aceitável e o rotor fechado proporciona a produção de areia mais agressiva. A bigorna apresenta uma face dura e rígida, pelo que uma maior parte da energia de impacto é aplicada na fratura do grão em vez de ser absorvida por uma camada de rocha. É por isso que três dos quatro modelos Constmach são de rotor fechado: a maior parte das alimentações de agregados situa-se na banda de abrasividade moderada, em que a bigorna compensa.
Quando o Rotor Aberto Vence
Em alimentações abrasivas, os consumíveis de uma máquina com bigorna desgastam-se depressa e fazem subir o custo por tonelada. O VSI-1000-OR contorna isso ao deixar que o material forme a sua própria superfície de britagem. A camada de rocha que se acumula na câmara é continuamente renovada pela alimentação que entra, pelo que a superfície de desgaste é, na prática, gratuita. Perde-se um pouco da intensidade de modelação do rotor fechado, mas em quartzito ou seixo de rio a menor fatura de consumíveis compensa largamente.
Qualidade de Construção e o Percurso de Desgaste
Dentro de um VSI, tudo o que entra em contacto com a rocha acelerada é uma peça de desgaste: as pontas do rotor, as placas de desgaste que revestem o rotor e o anel de bigornas (CR) ou os componentes da câmara de rocha sobre rocha (OR). A Constmach utiliza componentes de desgaste endurecidos e substituíveis nestas superfícies, para que a estrutura e os rolamentos fiquem protegidos e apenas os consumíveis necessitem de substituição periódica.
O conjunto rotor-rolamentos suporta a carga de uma massa pesada a girar em velocidade, pelo que o equilíbrio e a rigidez do alojamento dos rolamentos são determinantes. Um rotor desequilibrado transmite uma força cíclica aos rolamentos a cada rotação e, às velocidades de um VSI, essa força transforma-se rapidamente em vibração e calor. A Constmach fabrica internamente as principais peças estruturais, o que mantém o controlo de qualidade e o fornecimento de peças de reserva sob o mesmo teto e significa que o rotor sai da fábrica equilibrado como conjunto.
Lubrificação Automática de Série
A vida dos rolamentos de um rotor de alta velocidade depende de uma lubrificação limpa e constante. Todos os VSI da Constmach são fornecidos de série com um sistema de lubrificação automática, para que os rolamentos recebam a quantidade certa de massa ou de óleo no momento certo, sem depender da memória do operador. Isto reduz a causa mais comum de falha prematura dos rolamentos e torna a manutenção previsível. Elimina também uma tarefa manual diária ao operador, o que conta numa instalação em que a equipa tem um circuito inteiro para vigiar e não apenas uma máquina.
Onde Se Insere o VSI na Linha de Britagem
O VSI é o último britador da cadeia. Um fluxo típico é: britador de maxilas primário, depois um britador secundário (de impacto ou de cone) e por fim o VSI para modelação e produção de areia, com crivos vibratórios e transportadores de correia a movimentar e a classificar o material entre etapas. Os crivos fecham o circuito, para que o material sobredimensionado regresse ao VSI e só saia areia e agregado com a dimensão de produto.
O alimentador a montante do VSI merece atenção. A máquina gosta de uma alimentação constante e afogada, e não de picos, porque uma enxurrada de material seguida de uma falha altera a carga do rotor e, com ela, a granulometria. Um alimentador de correia ou um alimentador vibratório a extrair de uma tremonha pulmão regulariza o caudal, e a própria tremonha isola o VSI do ritmo de arranques e paragens dos britadores e crivos a montante.
A jusante, o crivo de fecho desempenha duas funções. Retira a areia acabada e o agregado fino como produto e devolve ao VSI o material sobredimensionado que ainda não foi suficientemente modelado. Dimensionar esse retorno é uma parte real do projeto, porque tudo o que circula consome capacidade que não sai como produto. Os transportadores de correia ligam o circuito, e a sua velocidade e largura têm de servir tanto a alimentação nova como a carga circulante, e não apenas a produção líquida.
Como o VSI modela finos em vez de reduzir rocha de grandes dimensões, nunca deve receber alimentação sobredimensionada. A sua dimensão máxima de alimentação é baixa por conceção. Alimentá-lo com material corretamente dimensionado é o que protege o rotor e garante um produto consistente.
Capacidade e Dimensionamento
A capacidade nominal vai de 60-100 t/h no VSI-700-CR até 250-300 t/h no VSI-1000-OR. Estes valores dependem da granulometria da alimentação, da fração que se pretende converter em areia, da velocidade do rotor e do grau de fecho do circuito. Uma máquina que recircule uma grande fração sobredimensionada apresentará um produto líquido inferior ao que a sua capacidade de passagem sugere.
Dimensione o VSI para a areia que tem de produzir e não apenas para a tonelagem que o atravessa. Se a sua instalação precisar, por exemplo, de 80 t/h de areia manufaturada a partir de uma dada alimentação, o modelo certo é aquele que entrega esse produto líquido depois de contabilizados os retornos do crivo. Os engenheiros de aplicação da Constmach dimensionam a máquina em função da sua granulometria e não de um número de catálogo.
Um Exemplo Prático de Dimensionamento
Suponha que o objetivo são 120 t/h de areia manufaturada passante num crivo definido e que a sua alimentação e as regulações do rotor convertem cerca de 60 por cento do que entra no rotor nesse produto numa única passagem. Os restantes 40 por cento saem do crivo de fecho como material sobredimensionado e voltam a circular. Para entregar 120 t/h líquidas, a máquina tem de processar cerca de 200 t/h através do rotor, uma vez incluída a carga circulante. Isso coloca o serviço na banda do VSI-800-CR ou do VSI-900-CR e não numa máquina cuja chapa de características indique apenas 120. Leia um valor de capacidade como capacidade de passagem e trabalhe sempre de volta até ao produto líquido através da taxa de conversão e da carga circulante; é na diferença entre os dois que as instalações subdimensionadas desiludem. A taxa de conversão depende da rocha, da granulometria da alimentação e da intensidade a que faz trabalhar o rotor, pelo que uma seleção real usa os seus números e não estes, meramente ilustrativos.
Materiais e Aplicações
O VSI processa a fração fina pré-britada da maioria das rochas de pedreira: calcário, basalto, granito, seixo de rio e agregados semelhantes. O produto é areia manufaturada para utilização como agregado em betão e em misturas betuminosas, além de agregado fino cúbico onde a forma seja especificada.
- Areia manufaturada para substituir ou complementar a areia natural e de rio.
- Agregado fino cúbico para misturas de betão e betuminosas.
- Modelação do produto de britagem para reduzir as partículas lamelares e alongadas.
- Valorização dos finos de uma instalação existente com défice de areia.
Este último ponto merece destaque. Um VSI não tem de ser previsto desde o início. Pode ser acrescentado a uma instalação existente para colmatar um défice de areia, aproveitando o produto fino já produzido e convertendo-o numa areia vendável.
Economia de Desgaste: Rotor Fechado versus Rotor Aberto ao Longo do Tempo
A escolha entre uma máquina com bigorna e uma máquina de rocha sobre rocha é, no fim de contas, um problema aritmético que se joga ao longo de milhares de horas de funcionamento. Em calcário moderadamente abrasivo, um anel de bigornas dura um intervalo razoável e a maior capacidade de modelação do rotor fechado compensa, pelo que o custo por tonelada de produto se mantém baixo e a máquina CR é a compra certa. Coloque esse mesmo rotor fechado a trabalhar quartzito ou um seixo rico em sílica e a bigorna desgasta-se numa fração do tempo; gasta mais em consumíveis, gasta mais em mão de obra e em paragens para os montar, e o custo por tonelada sobe.
O rotor aberto altera a conta. Ao britar rocha sobre rocha, transforma a alimentação abrasiva na sua própria superfície de desgaste, pelo que as peças que se desgastam são as pontas e as placas do rotor e não uma grande bigorna de aço. O gasto em consumíveis por tonelada baixa e os intervalos de substituição alargam-se, e é aí que, em rocha abrasiva, o rotor aberto compensa a sua modelação ligeiramente mais suave. A forma honesta de comparar os dois não é o preço de compra, mas o total de peças de desgaste, mão de obra e produção perdida ao longo de um ano, para a sua tonelagem e a sua abrasividade. Ajuste a configuração à rocha e esse total mantém-se sob controlo; erre nessa escolha e os consumíveis tornam-se discretamente a maior rubrica do custo de exploração.
Manutenção e Peças de Desgaste
A manutenção de um VSI centra-se no percurso de desgaste. As pontas do rotor, as placas de desgaste e o anel de bigornas ou os componentes de rocha sobre rocha são os elementos que se substituem num ciclo que depende da abrasividade da alimentação e das toneladas processadas. Inspecioná-los com uma periodicidade definida e substituí-los antes de se desgastarem por completo protege o corpo do rotor.
O conceito de rotor aberto existe precisamente para alargar estes intervalos em rocha abrasiva. Com o sistema de lubrificação automática a cuidar dos rolamentos, o trabalho de rotina resume-se sobretudo à inspeção e substituição das peças de desgaste, além de manter a alimentação corretamente dimensionada para que o rotor não seja sobrecarregado nem receba material sobredimensionado. Substituir as peças de desgaste em conjuntos equilibrados, e não avulso, mantém o rotor a girar direito, e registar as toneladas processadas entre substituições transforma a manutenção de uma surpresa numa previsão que pode orçamentar.
Conselhos de Operação para uma Areia Constante
Alguns hábitos distinguem um VSI que mantém a granulometria de outro que se desvia. Mantenha a alimentação constante e afogada, em vez de a deixar oscilar, para que o rotor veja uma carga constante. Vigie a corrente do acionamento como indicador do esforço da máquina; uma subida súbita significa normalmente uma câmara inundada ou uma porção de material sobredimensionado, e uma descida súbita significa que a alimentação escasseou. Mantenha o material sobredimensionado fora da entrada, já que o VSI é um modelador e não um britador primário, e uma pedra grande perdida castiga as pontas do rotor. Recolha amostras do produto à saída do crivo com regularidade e ajuste o caudal de alimentação e a velocidade do rotor em pequenos passos e não em grandes, porque a resposta é sensível e corrigir em excesso apenas desloca o problema para o outro lado. Registe as horas das peças de desgaste para que a substituição de uma ponta ou de uma placa seja planeada dentro de um turno e não imposta por uma avaria.
Erros Comuns a Evitar
- Alimentar material sobredimensionado. O VSI modela finos. Introduzir rocha de grandes dimensões esforça o rotor e desperdiça peças de desgaste. Mantenha-se dentro da dimensão máxima de alimentação indicada.
- Escolher um rotor fechado para alimentação abrasiva. A bigorna desgasta-se depressa e o seu custo por tonelada sobe. Ajuste a configuração à rocha.
- Dimensionar apenas pela capacidade de passagem. O que conta é a areia líquida produzida após os retornos do crivo; ignore-a e a instalação fica aquém.
- Descurar o equilíbrio do rotor e a substituição das peças de desgaste. Peças gastas ou desiguais causam vibração e encurtam a vida dos rolamentos.
- Trabalhar em circuito aberto. Sem um crivo de fecho, a granulometria desvia-se e o material sobredimensionado escapa para o produto.
Como Escolher o Seu VSI
Comece pela rocha, depois pela tonelagem e por fim pelo contexto da instalação. Primeiro decida entre rotor fechado e rotor aberto em função da abrasividade: uma alimentação menos abrasiva aponta para um modelo CR, uma alimentação dura e abrasiva aponta para a máquina OR. A seguir, defina a produção líquida de areia pretendida e escolha o tamanho de rotor e o acionamento que a cumprem. Por fim, pondere a integração da máquina: um VSI-700-CR de motor único, com cerca de 6,500 kg, é a unidade mais simples de instalar numa instalação existente, enquanto os modelos de dois motores se adequam a circuitos de grande tonelagem projetados de raiz.
Um VSI é uma ferramenta focada. Faz um trabalho, a produção de areia e a modelação, e fá-lo bem quando está corretamente ajustado à alimentação e é abastecido com material devidamente dimensionado. Acerte na configuração e no dimensionamento face à sua própria granulometria e a máquina retribui com produção de areia no local e um agregado cúbico mais vendável.
