Elevadores, Causas Que Afectan Su Rendimiento y Seguridad

ASAGA-6º Jornadas de Actualización de Mantenimiento 2008- Rosario AR Elevadores: Causas que afectan su rendimiento y seguridad Ing. Roberto Hajnal-Enrique Alonso Página 1 de 4

ASAGA- 6º. JORNADAS DE ACTUALIZACIÓN DE MANTENIMIENTO 2008, Rosario (AR) ELEVADORES: Causas que afectan su rendimiento y seguridad Ing Roberto Hajnal, Buenos Aires, 4B Sudamérica SA y miembro CD APOSGRAN- [email protected] Ing. Enrique O. Alonso, Buenos Aires, JUAN O. HAJNAL SA – [email protected] Temario El objetivo del artículo es destacar los potenciales peligros inherentes en los elevadores a cangilones, que pueden resultar de un pobre diseño, mantenimiento inadecuado o de fallas que pueden ser controladas con dispositivos de seguridad. Se verán soluciones para minimizar riesgos y pérdidas de tiempo, así como criterios de diseño de elevadores, selección del tipo y material del cangilón, que permitirán mejorar, además de la seguridad, su rendimiento y performance. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Los elevadores a cangilones son el método más común para elevar granos en una planta de silos o una planta de proceso. Correctamente diseñados y mantenidos son una pieza vital de una mecanización eficiente y segura. Por otro lado, mal o pobremente diseñados, o mantenidos, los elevadores pueden ser una fuente costosa de pérdidas de eficiencia, bajos rendimientos, rotura de granos, desperdicio de energía y pérdidas de tiempo por atoramientos o empache, todo con un elevadísimos costo, que indefectiblemente se paga. Hay muy pocos elevadores nuevos o viejos que no puedan ser mejorados en su capacidad o en su eficiencia, con una reducción de rotura del material transportado, y muchas veces, con un menor consumo de potencia.. Es bastante frecuente que cuando se compran elevadores nuevos o cangilones para reponer, no se obtiene la capacidad requerida y existe la costumbre de hasta pedir elevadores con capacidades nominales mayores para, con un coeficiente de ineficiencia, conseguir que así dé la capacidad deseada. La falta de capacidad en un elevador puede ser causada por varios factores, desde el tamaño y forma de los cangilones, espacio entre ellos, velocidad de correa y resbalamiento, hasta detalles constructivos y de diseño. Capacidad de llenado de los cangilones Es esencial asegurar que los cangilones tengan la capacidad adecuada y se llenen al máximo, de acuerdo a su capacidad “real” y no la teórica. Para trabajar con capacidades precisas hay tener en cuenta la forma del cangilón, y la manera que el producto a elevar se acomoda en el mismo. La forma del cangilón, su diseño, sus ángulos internos, la forma y pendiente de sus paredes laterales, son críticas para un buen coeficiente de llenado.

Los cangilones tradicionales, el perfil DIN o C-C americano, son cangilones profundos y de poca proyección (“flacos y altos”) (Fig.1 a), con sus paredes laterales verticales. Los cangilones modernos, denominados de perfil bajo, el perfil Starco S o el más nuevo Super Starco SPS, de alta capacidad, son poco profundos y de mucha proyección (“gordos y petisos”), con sus paredes laterales curvas, los que les permite llenarse completamente, juntar más cangilones por metro, y, por lo tanto, llevar una mayor columna de granos (Fig.1b), logrando mayores capacidades , con las mismas dimensiones que los cangilones convencionales, asegurando también un mejor vaciado y evitando retorno de grano o “lluvia” dentro del elevador, que es la principal causa de rotura de grano y desperdicio de energía. Fig.1a y Fig.1b Descarga La causa más común de pérdida de capacidad en un elevador es el vaciado del cangilón, en el cabezal, que puede ser causado por la incorrecta velocidad de la correa, en relación al diámetro de la polea; a la selección del cangilón equivocada para el grano o la harina y al diseño equivocado de la forma del

cabezal, lo que puede ocasionar además daño del grano, retorno, reciclado del mismo, y hasta bloqueo del pie de elevador.

Fig.1


Las causas principales de una mala descarga son: 1.- el perfil incorrecto de cangilón para el producto que se trate. 2.- la velocidad incorrecta de correa en relación al diámetro de polea y tamaño del cangilón. 3.- deformación de los cangilones bajo carga 4.- incorrecto diseño del cabezal 5.- boca de salida muy pequeña 6.- el ángulo de salida incorrecto respecto del eje de la polea Para corregir estos defectos, hay que considerar algunos principios básicos de los elevadores .Hay dos tipos de descarga de cangilones: centrífuga, y por gravedad. Ambas están condicionadas por la velocidad de la correa, diámetro de polea, fuerzas de gravedad y centrífugas, que pueden ser calculadas y establecer una base teórica. Descarga centrífuga. La descarga centrífuga (Fig.2.b) está normalmente usada para granos, y otros tipos de material granulado que son transportados a velocidades de correa medias o altas (2,50 – 3,50 m/s). El grano comienza a descargarse del cangilón a aprox. 30 grados de la horizontal y continúa su descarga alrededor de la polea en arcos proyectados hacia la capota del cabezal y hacia la salida hasta su vaciado.

Es necesario diseñar la “capota” del cabezal para recibir el grano, inicialmente con un ángulo preciso, para que el grano se deslice suavemente a lo largo de la capota hacia la salida, sin crear polvo ni daño al grano. Cuando el diseño del cabezal no es correcto, se produce rebote del grano contra la “capota”, generando retorno, tanto en el pantalón montante, como en el descendente. Las Fig.3.1 y Fig.3.2, muestran la diferencia del tipo de descarga de un cangilón convencional y una descarga moderna “Starco”.

Fig. 2a y 2b

Fig. 3.1 y 3.2


Cualquier quiebre en la cubierta del cabezal, como ser una boca anti-explosión o una capota del cabezal plana o geométrica, pueden hacer que el grano rebote sobre la polea, generando retorno (Fig.4). La colocación de placas anti-desgaste de poliuretano o cerámica, puede generar una rugosidad, o salientes sobre la superficie de deslizamiento de la vena de granos, produciendo también retorno. Existe una velocidad de correa máxima y mínima para una descarga centrífuga, para cada modelo de cangilón y diámetro de polea. La velocidad máxima es aquella en la que el grano se daña o el cangilón no se puede llenar debido a la turbulencia del grano en el pie. La velocidad mínima es aquella que permitirá al grano descargar justo sobre la polea, sin caer sobre la misma y sin retorno por el pantalón descendente.

Es común encontrarse con elevadores “acelerados”, que trabajan a muy altas velocidades, superiores a 4 m/s, con la falsa idea de aumentar la capacidad, consiguiendo justamente lo contrario. La capacidad disminuye, a veces dramáticamente, pues el cangilón no se puede llenar, además, de producir un mayor daño de los granos. Pie de elevador Otra área que es muy importante y puede reducir la capacidad y que es afectada por las fuerzas centrífugas, es el pie de elevador. Para asegurar una eficiente alimentación y reducir el dañado del grano y la emisión de polvo, hay que alimentar el elevador con un adecuado ángulo mínimo de caída, y asegurar así un buen llenado directo del cangilón. También es común encontrar que la sección de entrada al elevador no sea correcta para la capacidad requerida.

El elevador puede ser alimentado tanto por el frente como por la espalda (dragado), o en ambos sentidos, y es muy común encontrar la boca de alimentación en una posición inadecuada, que genera grandes pérdidas de capacidad (Fig.5). Fig.5 Las fuerzas centrífugas también pueden tener un efecto en el llenado del cangilón, pues a determinadas velocidades de correa y posición de la alimentación, la fuerza centrífuga se resiste al llenado del cangilón, disminuyendo así la capacidad de elevación (Fig.6). Cuando se trata de una descarga centrífuga, en el cabezal, esta fuerza hace expulsar el grano del cangilón. En el pie, esta fuerza centrífuga interviene de la misma manera: al mismo tiempo que se intenta llenar el cangilón, la fuerza centrífuga actúa expulsando grano, por lo que se pierde capacidad, sobre todo, cuando el elevador trabaja dragando. Fig.6

Correas y Poleas de elevador Otra área relevante que puede causar pérdidas de capacidad es la correa del elevador, que debe ser la adecuada para la aplicación, debe tener la resistencia y la tensión correctas, para prevenir el resbalamiento de la correa, que va a reducir la capacidad de transporte, aumento del desgaste y posible peligro de incendio y hasta de explosión. Muchas veces la correa parece estar bien, pero bajo carga la correa comienza a resbalar, por falta de la tensión adecuada, con la consecuente pérdida de capacidad.

Fig. 4


Poleas de cabezal El revestimiento o engomado de las poleas del cabezal reduce el resbalamiento, el desgaste y la tensión sobre la correa. Poleas superiores muy pequeñas para la altura del elevador, y para la capacidad de transporte, resultan en una correa sometida a fuertes tensiones superficiales sobre los 180 grados de contacto sobre la polea., que producen en los revestimientos de las correas una elongación permanente y elástica, que hace que el agarre de la polea sobre la polea sea insuficiente y que la correa se estire., afectando su estabilidad. Para corregir este defecto, es necesario poleas más grandes y correas con mayor resistencia a la tracción. Poleas de pie La mayoría de las poleas de pie, para elevadores de granos, son de superficie lisa, pero para productos pegajosos,

como harinas, que se apelmazan y pegan en el lado interior de la correa, y producen un estiramiento de la correa, con un acercamiento del borde del cangilón hacia la caja del elevador, pudiendo llegar a tocarlo y golpear. Para reducir, además, el dañado de granos o pellets, se recomienda una polea tipo jaula, auto-limpiante, con alas, y cuerpo con doble conicidad, pues permite al material sobrante de caer por las alas, expulsarlo para ser elevado nuevamente y también limpiar la espalda de la correa, evitando la acumulación de material entre la polea y la correa (Fig.7). Fig.7

Otras áreas de problema

Hay otros ítems que pueden afectar la capacidad de un elevador, y causar daño a los granos que deben ser corregidos, como ser:

Luz entre caja y cangilón. Las turbulencias de aire dentro de un elevador, causadas por una muy pequeña distancia entre el borde del cangilón y la caja del pantalón, así como mucho polvo pueden afectar la carga del cangilón y la descarga de materiales, sobretodo en harinas y , sin quererlo, ser un peligro de incendio. El pantalón debe estar a plomo (vertical) y bien alineado, dejando una luz libre mínima, entre caja y borde del cangilón, para asegurar que no golpee, y que el pie no se convierta en un “ventilador”, que no deja llenar al cangilón. Las luces recomendadas dependen de la proyección del cangilón y de la altura del elevador. Como regla general se puede aplicar lo siguiente:

- para elevadores de menos de 30 metros de altura: una distancia de 2” (50 mm) entre borde de cangilón y caja. - para elevadores de más de 30 metros de altura: una distancia de 3” (75 mm) entre borde de cangilón y caja.

Bulones de Sujeción. Con respecto a la seguridad, la selección de una sujeción adecuada para adherir con seguridad al cangilón a la cinta, es tan importante como la elección del tipo de cangilón. Los cangilones que se sueltan de una cinta pueden proveer una fuente directa de ignición o bloquear el elevador, causando un resbalamiento de la correa e indirectamente causar fricción / ignición. Obviedades. Es evidente que si la potencia del motor no es la adecuada, no se reponen los cangilones rotos o faltantes, si se dejan los cangilones gastados o deformados y si la tubería de entrada y salida no tienen la sección suficiente, son fuertes causales de falta de capacidad en los elevadores. Falta de mantenimiento. Es esencial un programa especifico de mantenimiento y debe incluir chequeos en la tensión de la cinta, en el estado de la correa, en el estado de los cangilones y en el estado del recubrimiento de la polea del cabezal. La polea del pie, debe ser revisada cuidadosamente, para evitar signos de resbalamiento .Los cojinetes deben ser revisados, junto con el testeo de los equipos de monitoreo. Lo más importante de todo, es que el personal debe estar bien atento del riesgo potencial que representa un elevador a cangilones y estar bien capacitado para encontrar y chequear contra potenciales fallas en el funcionamiento del equipo. Dañado de granos El daño a los granos o a los pellets puede ser causado por diversas formas, además de una pobre descarga del cangilón, como visto anteriormente: alimentaciones muy bajas en el pie, no permiten el llenado correcto del cangilón: un ángulo de salida muy bajo, en el cabezal, así como la falta de una placa deflectora regulable en la salida, permitiría al grano retornar por el pantalón descendente y hacerlo reciclar, con el consiguiente gasto de energía e incremento de granos dañados. CONCLUSIONES Diseñados correctamente, equipados y mantenidos, los elevadores son seguros y altamente eficientes. Casi todos sus problemas tienen solución, y de bajo costo. Se puede eliminar el retorno, hacerlos eficientes, seguros, e inclusive, hasta llegar a duplicar su capacidad. De todas formas, no muchos están alertados que, si son mal usados, los elevadores pueden ser no sólo causa de bajos rendimientos y pérdidas, sino también ser un barril de pólvora esperando a explotar.

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