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Os ímãs de Neodímio

Os ímãs de Neodímio ou ímãs de terras raras vêm se tornando o ouro dos novos tempos, e o próprio nome sugere a importância que este produto possui. São considerados metais de terras raras 17 elementos, sendo eles o Escândio, Ítrio, Cério, Praseodímio, Neodímio, Promécio, Samário, Európio, Gadolínio, Térbio, Disprósio, Hólmio, Érbio, Túlio, Itérbio e Lutécio. Os ímãs de Neodímio vêm ganhando este destaque e importância no mercado porquê, devido a sua elevada capacidade magnética, mesmo em peças reduzidas, permitiram a miniaturização de muitos aparelhos eletrônicos.

Computadores, fones de ouvido e smatphones cada vez mais finos ou menores possuem esta característica ligada aos ímãs mas, nos últimos meses ganharam um novo destaque. Elon Musk, o fabricante de carros elétricos tem aumentado ainda mais a importância desses metais de terras raras, pois ao invés de usar bobinas de cobre nos motores para gerar o campo magnético necessário para o funcionamento do motor, está usando os ímãs de neodímio.

Atualmente as maiores jazidas e, consequentemente os maiores fornecedores de metais de terras raras, estão localizados na China. O Brasil possui a segunda maior jazida destes metais, porém apenas 1% da necessidade mundial destes metais tem origem brasileira. Brasil e
Alemanha trabalham juntos para desenvolver um método de produção de ímãs de Neodímio mais amigável ao meio ambiente e de baixo custo, para que os super ímãs sejam materiais sustentáveis.

Não só a indústria de tecnologia faz uso destes super ímãs, sendo que, os fabricantes de ferramentas e equipamentos industriais dependem destes metais de terras raras para produzir extratores de sucatas, sistemas de levantamento e movimentação de objetos metálicos, filtros magnéticos e fixadores ou adesivos magnéticos. Todos estes equipamentos podem ser constituídos de ímãs de Neodímio, entregando como vantagem o baixo consumo de energia elétrica, a elevada durabilidade e o baixo custo de manutenção.


Eletroímã industrial

O magnetismo é um fenômeno físico muito explorado por vários setores industriais, podendo este fenômeno ocorrer naturalmente, através de metais que possuem o campo magnético, que são os ímãs permanentes, tais como o neodímio ou a magnetita, ou através da corrente elétrica que passa em um fio configurado em forma de espira ou bobina, os eletroímãs. Tanto os ímãs permanentes quanto os eletroímãs industriais possuem vantagens que favorecem diferentes segmentos da indústria.

Os ímãs permanentes não precisam de fonte de energia elétrica para produzir o campo magnético, sendo assim o custo de operação dos equipamentos configurados com este tipo de magneto é quase nulo. Dependendo da composição do ímã permanente, como no caso dos ímãs de terras raras, a força magnética pode ser bastante elevada mesmo em estruturas pequenas, quando comparados com os ímãs de magnetita ou com o eletroímã. Por isso os ímãs de terras raras foram grandes contribuintes para a miniaturização de aparelhos eletrônicos, tais como notebooks, smartphones e alto falantes para fones de ouvido.

O eletroímã industrial oferece como vantagem a geração de campo magnético somente quando uma corrente elétrica passa pela bobina dele e, quando associado a dispositivos que controlam a intensidade da corrente elétrica, o eletroímã pode ter seu campo magnético variado. Estas características do eletroímã industrial possibilitam sua aplicação em ferramenta de carga/descarga e movimentação de objetos metálicos. Ademais, o eletroímã industrial é muito utilizado como sistema de segurança, quando instalado em linhas de produção, antes de dispositivos de trituração ou moagem, para a remoção de sucatas, sendo que, se acidentalmente presentes na matéria prima, podem danificar máquinas a jusante de produção.

No segmento de separação ou extração magnética, tanto o eletroímã industrial quanto os ímãs permanentes podem ser utilizados para efetuar estas tarefas, sendo a escolha entre um ou outro dependente das condições de uso do extrator e das características físicas dos materiais a serem separados.


Extrator de sucata

Os metais são materiais que apresentam elevada durabilidade e capacidade de serem reaproveitados, através da refundição. O reaproveitamento, ou seja, a reciclagem tem papel econômico, social e ambiental na nossa sociedade, pois além do carater econômico, da economia de energia, de ser o sustento de várias famílias, resolve-se o problema de contaminação do meio ambiente.

Por isso, no segmento da reciclagem o extrator de sucata tem papel fundamental, coletando e separando materiais ferrosos de não ferrosos, tornando o processo de reciclagem viável economicamente. E a reciclagem de materiais ferrosos não envolve apenas o descarte urbano, que é o primeiro cenário de descarte de resíduos que nos chama a atenção. Na indústria ocorre a geração de muitos resíduos, de vários tipos.

Na indústria pesada (siderurgia, mineração, metalurgia, etc.) há a geração de sucatas pesadas, como vigas, equipamentos, chapas, entre muitos outros tipos, sucatas de processo como cavacos, limalhas, rebarbas, peças defeituosas e sucatas de obsolescência, materiais que são descartados após o uso. Sendo assim, a indústria pesada necessita do extrator de sucata, , para capturar este material durante seu processo, com o intuito de não danificar equipamentos da produção, e posteriormente enviar para setores de reciclagem próprio ou alocar em transporte para terceiros realizarem a reciclagem do material.

Nesse caso, a separação e a seleção também são feitas pelo extrator de sucata (suspenso magnético) ou / e pela polia magnética. Ambos instalados em sistemas transportadores, que no caso do suspenso os requisitos de instalação são espaço, estrutura para fixação e ponto de energia elétrica. No caso da polia magnética, ela pode ser instalada em esteiras transportadoras, substituindo a polia já existente.

No segmento de mineração, além do extrator de sucata para remover peças indesejadas do processo, outros separadores magnéticos são empregados para purificação do produto final, como tambores de baixa e média intensidade e rolo magnéticos de alta intensidade. O objetivo destes separadores, ao contrário do extrator de sucata que é impedir danos a outros equipamentos, é melhorar a qualidade do produto final, aumentando seu valor no mercado.

 

 


Embuchado Magnético

O embuchado magnético é um dispositivo muito utilizado na indústria como um tipo de adesivo robusto para fixação de peças ferrosas em moldes para plásticos, em linhas de pintura, em trabalhos de soldagem, montagem, galvanoplastia e usinagem. No ramo da construção civil, o embuchado magnético é um excelente fixador de porta. Mas por quê o ímã embuchado tem maior poder adesivo que o ímã sem a bucha?

A explicação para o aumento de força de atração ou adesiva do embuchado magnético está relacionado com as linhas de fluxo magnético do ímã. Com o ímã sem o envoltório de aço, as linhas de fluxo magnético movem-se livremente pelo ar, e estão presentes em todo o entorno do ímã, em todas as direções, e pode atrair uma contraparte de ferro a milímetros de distância.

Quando o ímã é colocado dentro de uma bucha, apenas uma parte do ímã fica exposta ao ar e a outra parte fica em contato com o aço da bucha. Sendo assim, a parte em contato com a bucha promove a condução das linhas de fluxo magnético através do aço, que em corte transversal tem o formato em “U”. Desta forma, ao invés de se ter linhas de fluxo saindo do Norte e indo para o Sul (ímã “nu”), na bucha temos as linhas de fluxo magnético saindo das bordas, indo em direção ao centro do ímã. Simplificando, com o embuchado magnético é possível ter os dois polos do ímã na mesma face.

Com esta configuração, é possível aumentar a força de atração do ímã, de forma que ele pode ser usado como adesivo de elevada eficiência, sendo que esta elevada força adesiva só ocorre em contato direto com a contraparte, sendo ele inapropriado para atrair um objeto de ferro a alguns milímetros de distância. Por exemplo, se o embuchado estiver a uma distância de 1 mm de uma chapa metálica, sua força adesiva pode ser de até 1 kg, sendo que sua força adesiva metálica máxima pode ser de até 4 kg. Há 4 mm de distância da chapa metálica, o embuchado perde sua propriedade adesiva.

 


Grade Magnética

O desgaste por atrito é praticamente impossível de ser evitado sendo que, mesmo os melhores lubrificantes aplicados nas superfícies extremamente polidas e endurecidas, vão apresentar, mesmo que mínimo, os efeitos do atrito. Mesmo a pele humana, que é sensível, é capaz de gerar desgaste em materiais mais duros, como por exemplo, o pegado da porta da geladeira. Esse desgaste ocorre devido ao que a engenharia chama de uso. Todos os equipamentos são projetados para suportar determinado número de ciclos, ou para ter determinada vida útil.

Na indústria, os projetos possuem uma preocupação maior, pois a produção em escala industrial exige que os equipamentos possuam a capacidade de suportar um numero de ciclos extremamente maior que os equipamentos domésticos. E mesmo assim, o desgaste gerado pelo atrito ocorre e o material da superfície pode impregnar o produto que é fabricado na linha. Esta contaminação pode ser controlada através de filtros magnéticos, que dependendo do material produzido terá um projeto especifico.

No caso de pós, grãos e granulados, por exemplo, são aplicados em pontos estratégicos filtros do tipo grade magnética, configurados com ímãs de Neodímio, com elevada capacidade de remoção, não só de pequenas partículas de ferro, mas também objetos maiores, como parafusos, porcas e arruelas. A grade magnética pode ser construída com ímãs de neodímio com densidade de fluxo máxima na superfície de valores entre 1.500 Gauss a 13.500 Gauss, com fileira simples ou dupla, de acordo com o volume de produção e a necessidade de descontaminação.

A grade magnética oferece como vantagem a não dependência de energia elétrica e a baixa necessidade de manutenção, além da limpeza periódica do material acumulado nas barras. Dependendo da necessidade do processo, a grade pode ser construída com um sistema de limpeza automática, na forma de gaveta, com abas, moldura redonda e no modelo “P”. A composição do ímã pode variar, conforme a necessidade de densidade de fluxo máxima e temperatura de trabalho, sendo que para ímãs de Ferrite é de até 150°C, Neodímio-Ferro-Boro de até 80°C e ímãs de AlNiCo com capacidade de suportar temperaturas de até 350°C.


Placa Magnética

Michael Faraday foi quem descobriu o magnetismo e os efeitos elétricos provocados por este fenômeno físico. Desde então este fenômeno é bastante estudado e explorado, sendo a indução magnética muito usada em vários setores da indústria: na produção de ferramentas industrias, equipamentos industriais, bens de consumo, eletrodomésticos, informática, aparelhos hospitalares, etc. Praticamente não existe uma fração de hora em que não estamos em contato com este fenômeno ou tarefa que não dependa dele direta ou indiretametne.

Na indústria, o magnetismo está presente praticamente em todos os setores fabris, sendo extremamente importante na transmissão de energia elétrica ou na geração de energia mecânica.  No setor de reciclagem, além dos motores elétricos que fazem o transporte de todo o material, o ímã atua como equipamento de separação de matérias ferrosos, que são atraídos pelo magnetismo, dos materiais não ferrosos, como no caso da placa magnética.

No setor da usinagem, a indução magnética é utilizada como solução eficiente para a fixação de peças ferrosas. Uma máquina operatriz configurada com sistema de fixação por placa magnética possui vantagens como maior produtividade, menor tempo de fixação da peça, não há desnivelamento e desajustes e, consequentemente, diminui os custos de produção. Comumente, a placa magnética é usada em retíficas, tornos, fresas, plainas e máquinas de eletroerosão.

O magnetismo da placa magnética, em ambos os casos de aplicação, pode ser gerado através de eletroímãs ou ímãs potentes como os de Neodímio, dependendo da aplicação e da necessidade da força magnética necessária para a execução da tarefa. Nas atividades de separação magnética os ímãs de Neodímio são excelentes opções, aliando baixo custo de operação e eficiência, sem consumo de energia elétrica. Na usinagem, uma avaliação do equipamento em que a placa será instalada e dos materiais que serão fixados nela devem ser analisados, pois nos casos de peças com superfície irregular, a placa eletromagnética é mais versátil e adequada.


Desferrizadores

Desferrizadores são equipamentos responsáveis por remover partículas de ferro, ou de outros materiais ferromagnéticos, de vários tamanhos, em meio sólido seco, aquoso ou líquido. Estes equipamentos por muito tempo foram construídos com eletroímãs, pois estes forneciam a única fonte de atração magnética com elevada capacidade ou potência magnética. Com os ímãs de neodímio ou ímãs de terras raras esta condição mudou, levando este segmento de equipamentos para um patamar independente da presença de rede de energia elétrica, facilitando o processo de remoção, separação ou descontaminação.

Para a indústria alimentícia, os desferrizadores tem importante papel no que tange descontaminação, pois pequenas partículas de metais se desprendem dos equipamentos devido ao atrito  ou desgaste inerente ao uso dos equipamentos e ficam impregnados no produto, seja ele sólido, liquido ou pastoso. Os modelos para a indústria de bebidas ou outros produtos alimentícios líquidos são fáceis de instalar, pois o desferrizador pode ser instalado estrategicamente numa tubulação através de conexões roscadas, por meio de flanges ou conexões sanitárias (tri-clamp).

Na usinagem de peças, os desferrizadores para liquido são excelentes equipamentos para remoção de cavacos do fluido refrigerante de corte, elevando a eficiência do sistema de filtragem do fluido, quando comparado com sistemas que trabalham apenas com peneiras. Neste caso além da remoção das partículas de cavaco, o filtro magnético atua aumentando a vida do sistema de bombeamento de fluido.

No segmento sucroalcooleiro, além da descontaminação, os desferrizadores atuam como equipamento de segurança para o restante da linha de produção. É muito comum, junto com a cana picada, haver pedaços de sucata que se adentrarem no processo podendo danificar os martelos do desfibrador, as facas do picador e, se ainda assim continuarem na linha de produção, podendo causar danos na extração.

Os desferrizadores são excelentes equipamentos de seleção ou separação no setor de minérios. Há casos que o ferro é o objetivo da extração ou objeto de descarte da separação e os separadores com ímãs permanentes são extremamente duráveis, não precisam de processos de manutenção complexos, que no caso de desferrizadores com esteiras, o conjunto transportador é o que deve ser inspecionado.

Independentemente do segmento e do modelo do desferrizador um fator que deve ser observado constantemente é a temperatura que o ímã do sistema é exposto. Submeter ímãs permanentes ou de terras raras a temperaturas acima das quais eles são designados pode remover a propriedade magnética deles. Por isso a temperatura do produto a ser filtrado ou que entrará em contato com o ímã do desferrizador deve ser observada antes da aquisição do equipamento. Nas atividades de manutenção como, por exemplo, casos que necessitam de processo de soldagem, o manutentor deve remover o ímã do sistema para executar o trabalho.

 

 

 

 


Rolo magnético

O magnetismo é o fenômeno de atração ou repulsão que ocorre entre materiais ferromagnéticos, (elementos fortemente atraídos por ímãs), paramagnéticos (elementos fracamente atraídos por ímã). Os ímãs podem ser naturais, chamados de pedras-ímãs ou artificiais, fabricados a partir da composição de elementos com propriedades magnéticas, atendendo demandas específicas. Dentre as demandas que os ímãs atendem pode-se citar a de proteção de equipamentos, filtragem e o processo de separação magnética.
A separação magnética é um processo que está ligado a susceptibilidade magnética dos materiais processados e os avanços obtidos na ciência dos materiais e nos processos de fabricação de equipamentos de separação magnética, resultaram em equipamentos com elevada capacidade magnética, sem fazer uso de eletroímãs para gerar o magnetísmo. Estes avanços permitiram um uso amplificado não somente voltado para a separação no segmento da mineração, mas basicamente na maioria dos segmentos industriais, tendo como principal elemento atuante os ímãs permanentes de terras raras. O equipamento que vai executar a separação através do magnetismo tem sua construção baseada na classificação da separação magnética, que pode ser quanto ao meio carregador (seco ou úmido), baseado nas necessidades do sistema, na forma de geração de campo e na magnitude e gradiente do campo. Desta forma, um equipamento que além de oferecer flexibilidade de projeto e eficiência é o rolo magnético.
O rolo magnético pode ser usado na separação em sistemas de baixa intensidade a seco ou a úmido, sistemas com alta intensidade a seco e sistemas de alto gradiente para separação a seco. O rolo magnético com baixa intensidade magnética (Polia magnética) é utilizado na separação de contaminantes ferrosos de grande porte (sucata). O rolo de alta intensidade, com intensidade de campo magnético médio alta é indicado para a polpa (minério mais água) para separação de minérios fracamente magnéticos (monazita, ilmenita, wolframitacromta, etc.). Ou seja, os rolos magnéticos são equipamentos versáteis, que permitem os mais variados tipos de configuração de projeto, de forma a gerar mínimas alterações em processos de produção já existentes, ou podem ser construídos de forma a oferecer maior qualidade de separação, remoção ou recuperação para novas instalações.


Levantador Magnético

A movimentação de chapas metálicas está dentro da classe de movimentação de materiais que mais oferecem riscos de acidentes e por isso esta classe de trabalho está normalizada, conforme a NR11. Dentre as várias recomendações, é necessário examinar todos os possíveis riscos que a atividade apresenta, pesquisar os meios e quais equipamentos e acessórios necessários para que o risco de acidente seja o menor possível. Talhas e gruas são bons equipamentos para fazer a movimentação de chapas, mas o que pode gerar alguma dúvida é a forma como a chapa será fixada nos cabos do movimentador.

A fixação destas chapas no movimentador pode ser através de ganchos, pinças (ou tenazes), levantadores magnéticos com eletroímã ou levantador magnético de ímãs permanentes. Os ganchos são eficientes para chapas grossas, mas no caso de chapas finas não são indicados pois elas podem fletir e se soltar. As pinças também são bons fixadores, mas apresentam inconvenientes na hora de soltar a chapa. Já o levantador magnético é um equipamento mais versátil desde que o operador se atente à espessura da chapa e à capacidade do ímã ou eletroímã.

O levantador magnético é um equipamento seguro, pois é projetado com coeficiente de segurança 3,0 e para cada tipo de chapa metálica deve ser usado um levantador magnético apropriado. Para chapas finas com largura e comprimento pequenos o modelo LCF é indicado, para cargas de 150 kg até 500 kg. Para chapas com dimensões e peso maiores pode-se trabalhar com uma associação de levantadores magnéticos, garantindo a segurança e eficiência da atividade. No caso de necessidade com variação de tamanhos, espessuras e pesos o Sistema de levantamento de chapas é mais indicado. Este modelo possui coeficiente de segurança 4,0 e trabalha com sistema eletro-permanente, tecnologia que utiliza ímãs permanentes para segurar as chapas e na hora de soltar trabalha com sistema de pulso elétrico. Desta forma, mesmo se faltar energia, o levantador magnético não solta a chapa metálica.

O modelo LTR, possui coeficiente de segurança 3,0 e se trata de um levantador magnético para transporte de chapas, barras, tubos, estampos e outras peças ferrosas, com capacidade de 150kg a 2000 kgf. O acionamento é feito por alavanca que altera a geometria interna do circuito magnético, fixando ou soltando a peça. Pode ser usado para substituir patolas, grampos, guinchos e correntes. Os levantadores magnéticos são amplamente usados em operações de oxi-corte, caldeirarias, depósitos de aço e ferro, carga e descarga de caminhões, linhas de montagem e indústria em geral.


Filtro magnético

O processo de fabricação de materiais fluidos ou alimentos envolve uma série de equipamentos e acessórios fabricados em metal, que com os atritos inerentes ao processo, isto é, atrito das partes entre si ou do próprio fluido com os equipamentos, acabam por remover minúsculas partículas ferrosas que contaminam o fluido. Esta contaminação pode tornar um alimento inapropriado para o consumo ou acelerar o processo de desgaste dos equipamentos e acessórios da linha de processamento do alimento/bebida. Se for um óleo lubrificante de uma caixa de transmissão, por exemplo, esta partícula metálica pode acelerar o processo de desgaste do sistema e no caso de um sistema de refrigeração (geladeiras industriais), por exemplo, esta partícula danifica tubulações, válvulas e compressores.

Usar filtros tipo mídia de papel, tecido ou outro material retentor, é bastante eficiente no que diz respeito a retenção do material particulado. Mas no que tange a vazão, estes elementos filtrantes podem diminuir vazão, reduzir pressão ou encarecer sistemas de bombeamento, gerando a necessidade de motores e bombas mais potentes, além da substituição da mídia de tempos em tempos. Por isso, quando a necessidade é a descontaminação de partículas magnéticas, usar filtros magnéticos, principalmente constituídos dos potentes ímãs de neodímio ou terras raras, reduz custos e causa pouca interferência no sistema. A redução de custo é visível por não consumir energia elétrica e não ser um elemento filtrante descartável (visto que quando o cartucho está sujo, basta apenas remover o material agregado).

A pouca interferência no sistema se dá pelo formato do cartucho magnético e da forma como ele retém as partículas magnéticas. O filtro magnético para líquidos geralmente é uma camisa com flanges para conexão à linha, e conforme as características do filtrado, o cartucho pode ser um cilindro magnético, um conjunto de cilindros magnéticos ou um conjunto de discos dotados de aletas magnéticas. Por uma simples logica, um único cilindro magnético é ideal para fluidos de elevada viscosidade (alimentos) e o ímã em disco aletado para líquidos de baixa viscosidade. Em sistemas de processamento de envase de GLP o filtro magnético utilizado é o modelo com uma barra magnética. Vale ressaltar que conforme o volume de agregado aumenta, a vazão diminui, por isso a limpeza periódica é de extrema importância.

Além da descontaminação, estes filtros trabalham como excelentes sistemas de proteção, removendo partículas que aceleram o processo de desgaste de máquinas e acessórios, reduz paradas não programadas por reparos causados por danos em rotores de bombas ou em válvulas, reduzem consumo de fluido de corte, garantem a qualidade superficial de esmaltes e melhoram a qualidade de cerâmicas, visto que partículas metálicas podem ocasionar pigmentações indesejadas ou irregularidades na superfície.