Embed Size (px)
Citation preview
El transporte de material mediante
cintas transportadoras, data de
aproximadamente el a�o 1795. La
mayor�a de �stas tempranas
instalaciones se realizaban sobre
terrenos relativamente plano, as� como
en cortas distancias.
El primer sistema de cinta
transportadora era muy primitivo y
consist�a en leather, canvas, or rubber
belt traveling over a flat or troughed
wooden bed. �ste tipo de sistema no fue
calificado como exitoso, pero provoc�
incentivar a los ingenieros para
considerar los transportadores como un
r�pido, econ�mico y seguro m�todo
para mover grandes vol�menes de material de una locaci�n
a otra.
Durante los a�os �20, la instalaci�n de la compa��a H.
C. Frick, demuestra que los transportadores de cinta pueden
trabajar sin ning�n problema en largas distancias. �sta
instalaci�n se realiz� bajo tierra, desde una mina
recorriendo casi 8 kil�metros. La cinta transportadora
consist�a de m�ltiples pliegues de algod�n de pato con
cubierta de goma natural, que eran los �nicos materiales
utilizados en esos tiempos para su fabricaci�n. Although
outmoded by today's standards, los sistemas de manejo de
�stos materiales son seleccionados de preferencia para
trabajo pesado, lo cual permite realizar una mejor
elecci�n.
Durante la Segunda Guerra Mundial, los componentes
naturales de los transportadores se volvieron muy escasos,
permitiendo que la industria de goma se volcara a crear
materiales sint�ticos que reemplazaran a los naturales. La
ventaja b�sica de los transportadores de cinta sobre otros
tipos de transporte (como lo son camiones, trenes,
transporte a�reo, etc.) es su variada aplicabilidad a los
diferentes requerimientos de la industria. Diferentes
estudios indican que hoy, los transportadores de cinta se
han convertido en el primer m�todo utilizado para el
transporte de material.
CAPACIDAD
Las cintas transportadoras no
tienen competencia en cuanto a
capacidad de transporte. A una
velocidad de 5 m/s, y un ancho
de cinta de 1600mm, �sta puede
descargar m�s de 100 toneladas
m�tricas por minuto de
material, esto quiere decir
1000Kg/m3 de material.
ADAPTACI�N A LOS DIFERENTES TERRENOS
Los transportadores pueden
seguir la naturaleza
ordinaria del terreno,
debido a la habilidad que
poseen para atravesar
pasos relativamente
inclinados (pendientes y
gradientes, de hasta 18�,
dependiendo del material
transportado). Con el
desarrollo de tensiones
elevadas, materiales sint�ticos y/o miembros reforzados de
acero, un tramo del transportador puede extenderse por
millas de terreno con curvas horizontales y verticales sin
ning�n problema.
UNA CAMA DE CAMINO
El sistema de transportadores de
cintas opera en su propia cama de
rodillos, los cuales requieren un
m�nimo de atenci�n. Su reparaci�n
o reemplazo, es simple y f�cil, y
el costo de su mantenci�n
rutinaria es m�nimo.
BAJO PESO DE LA ESTRUCTURA DEL TRANSPORTADOR
El bajo peso de carga y de la estructura del transportador
por metro lineal se consigue con un dise�o estructural
simple que permita atravesar terrenos escabrosos o
pendientes muy pronunciadas. La estructura del
transportador requiere una peque�a excavaci�n,
permitiendo el afianzamiento a tierra de �sta, de la forma
que se estime como la m�s conveniente. Debido a que la
estructura es compacta, requiere un m�nimo de protecci�n.
MULTIPLES COMPUERTAS Y PUNTOS DE DESCARGA
Estas caracter�sticas son
importantes en la miner�a o en
excavaciones, en donde dos o
m�s operaciones de cavado
pueden dirigirse a un mismo
punto central de carga. En el
final de la descarga, el
material puede ser disperso en
diversas direcciones desde la l�nea principal. El material
tambi�n puede ser descargado en cualquier punto a lo largo
del transportador mediante la maquinaria complementaria
para �ste efecto.
EXTENSI�N Y MOVILIDAD
Las l�neas
modulares de los
transportadoras
de cintas, pueden
ser extendidos,
acortados o
reubicados con un
m�nimo de
trabajo y
tiempo.
CONTROL
El dise�o propio de los
sistemas de transportadores,
ha requerido reducir el
control a botones de
accionamiento en los diferentes tramos del transportador, y
que adem�s pueden ser controlados desde estaciones
permanentes de control.
FUNDAMENTOS DEL DISE�O DE CINTAS.
INTRODUCCI�N
Muchos ingenieros y diferentes usuarios de los
transportadores de cinta, est�n familiarizados con la
teor�a y los fundamentos de la transmisi�n por correa. Un
an�lisis de los aspectos generales de los transportadores
de cintas, permite determinar que la transmisi�n por
correa provee de una base para el dise�o de los
transportadores de cintas y elevadores de cintas. En ambos
transportadores la transmisi�n por correa, es transmitida
por fricci�n entre la cinta y los tambores o poleas de
accionamiento. Ciertamente otros elementos del dise�o, que
tambi�n colaboran con el sistema de transmisi�n, son
determinantes tanto en la potencia de la transmisi�n como
en la cantidad de material transportado. La similitud entre
ambos casos permite analizar y discutir si los fundamentos
del dise�o de cintas est�n restringidos espec�ficamente
tanto a los transportadores como elevadores.
DEFINICIONES
� Tensi�n en una correa es una fuerza actuando a lo largo
de la cinta, tendiendo a elongarla. La tensi�n de la
correa es medida en Newtons. Cuando una tensi�n es
referida a una �nica secci�n de la cinta, es conocida
como una tensi�n unitaria y es medida en Kilonewtons
por metro (kN/m).
� Torque es el resultado de una fuerza que produce
rotaci�n alrededor de un eje. El torque es el producto
de una fuerza (o tensi�n) y de la extensi�n del brazo
que se est� utilizando y es expresado en Newton por
metro (N*m).
� Energ�a y trabajo est�n relacionados muy cercanamente
debido a que ambos son expresados en la misma unidad. El
trabajo es el producto de una fuerza y la distancia a
recorrer. La energ�a es la capacidad de ejecutar un
trabajo. Cada uno es expresado en Joules, en el que un
Joule equivale a un Newton-metro. La energ�a de un
cuerpo en movimiento es medida en Joules.
� La potencia es la relaci�n entre la realizaci�n de un
trabajo o transmisi�n de energ�a. La unidad mec�nica
de potencia es el watt, que es definido como un Newton-
metro por segundo.
La potencia empleada en un periodo de tiempo produce
trabajo, permitiendo su medici�n en kilowatt-hora.
CONSIDERACIONES B�SICAS DE DISE�O
a) TENSI�N.
Una cinta transportadora es simplemente un medio para
llegar a un fin, un medio para el transporte de material
desde un comienzo A, hasta un punto final B.
Para efectuar el trabajo de mover material desde A hasta B,
la correa requiere potencia que es proporcionada por un
tambor motriz o una polea de conducci�n. El torque del
motor transforma en fuerza tangencial, llamada tambi�n
tensi�n efectiva, a la superficie de la polea de
conducci�n. �ste es el �tir�n� o tensi�n requerida por
la correa para mover el material de A a B, y es la suma de
lo siguiente:
� La tensi�n debe vencer la fricci�n de la correa y
de los componentes en contacto con ella.
� La tensi�n debe vencer la fricci�n de la carga, y
� La tensi�n debe aumentar o disminuir debido a los
cambios de elevaci�n.
b) FLEXIBILIDAD.
Las figuras a y b, ilustran que la correa debe ser
dise�ada con una suficiente flexibilidad transversal en
la zona de carga propiamente tal.
Para una cinta transportadora vac�a, la cinta debe hacer
suficiente contacto con el centro de los rollos de los
polines o no funcionar� correctamente. En la figura a, la
correa es demasiado tiesa para hacer contacto con el centro
de los rollos y, por esto, se aumentan las posibilidades
de causar da�o considerable a los bordes de la cinta.
En la figura b, el contacto es suficiente como para guiar
la cinta a lo largo de los polines.
Cuando el dise�o de la cinta indica restricciones de
carga, �stos deben ser respetados y chequeados, mediante
sistemas que que eviten la sobrecarga, como lo ser�a una
carcaza protectora. Para cada material a transportar,
existen valores referenciales establecidos de carga, as�
como m�todos para el c�lculo de �stos.
Figure a) Cinta tiesa, trabajo inapropiado. Figure b) Cinta flexible, trabajo apropiado.
c) OTRAS CONSIDERACIONES.
La mayor�a de los transportadores son relativamente
simples en dise�o y bajos en tensi�n. Sin embargo, como
los transportadores han pasado a ser m�s extensos, m�s
complejos y han aumentado su tensi�n, la investigaci�n
se torna primordial para poder obtener ventajas
industriales, y �sta generalmente se realiza en uno o m�s
de los siguientes puntos:
1. Aceleraci�n y roturas, problemas de tensi�n.
2. Costo en tiempo y distancia.
3. Curvas verticales y terrenos irregulares.
4. Trough to flat transition distances.
5. Cambios de longitud.
6. Problemas en las dos poleas conductoras.
7. M�ltiples perfiles de los transportadores.
8. Graduar el espacio entre polines.
DEFINICI�N Y CLASIFICACI�N DE LOS ELEMENTOS DE CINTAS
TRANSPORTADORAS.
Transportador es un elemento o maquinaria de car�cter
preferentemente electromec�nico, destinado a trasladar
productos o materias primas entre dos o m�s puntos,
alejados entre s�, ubicados generalmente, dentro de una
misma planta elaboradora.
� Uso de los transportadores.
Los principales usos de los transportadores se dan
mayormente en la miner�a, construcci�n, industria
alimenticia, industria motriz entre otros.
� Tipos de transportadores.
Existen variados tipos de transportadores, y una
variaci�n de los mismos, pero los principales que podemos
nombrar son:
� Cinta transportadora.
� Elevador de capachos.
� Tornillo helicoidal.
Figura esquem�tica de los componentes de una cinta
transportadora.
Componentes de una cinta transportadora
Definici�n de componentes pertenecientes a las cintas
transportadoras:
a) Estructura soportante: la estructura soportante de una
cinta transportadora est� compuesta por perfiles
tubulares o angulares, formando en algunos casos
verdaderos puentes que se fijan a su vez, en soportes o
torres estructurales apernadas o soldadas en una base
s�lida.
b) Elementos deslizantes: son los elementos sobre los
cuales se apoya la carga, ya sea en forma directa o
indirecta, perteneciendo a estos los siguientes;
� Correa o banda: la correa o banda propiamente tal,
que le da el nombre a �stos equipos, tendr� una gran
variedad de caracter�sticas, y su elecci�n
depender� en gran parte del material a transportar,
velocidad, esfuerzo o tensi�n a la que sea sometida,
capacidad de carga a transportar, etc.
� Polines: generalmente los transportadores que poseen
�stos elementos incorporados a su estructura b�sica
de funcionamiento, son del tipo inerte, la carga se
desliza sobre ellos mediante un impulso ajeno a los
polines y a ella misma.
c) Elementos motrices: el elemento motriz de mayor uso en
los transportadores es el del tipo el�ctrico, variando
sus caracter�sticas seg�n la exigencia a la cual sea
sometido. Adem�s del motor, las poleas, los engranajes,
el motorreductor, son otros de los elementos que
componen el sistema motriz.
c) Elementos tensores: es el elemento que permitir�
mantener la tensi�n en la correa o banda, asegurando el
buen funcionamiento del sistema.
d) Tambor motriz y de retorno: la funci�n de los tambores
es funcionar como poleas, las que se ubicaran en el
comienzo y fin de la cinta transportadora, para su
selecci�n se tomar�n en cuenta factores como:
potencia, velocidad, ancho de banda, entre otros.
C�LCULOS GENERALES DE UNA CINTA TRANSPORTADORA.
1. CUBICACI�N DEL MATERIAL.
2. C�LCULO DE LA HOLGURA DE LA BANDA.
La holgura de la banda se ubica en los costados de la
banda (en figura aparece como D), �sta permite tener
un margen de espacio utilizado para impedir que el
material a transportar rebalse.
D = 0,055xB + 0,9pulg.
Siendo: D= holgura de la banda (plg.)
= ancho de la banda (plg.)
3. C�LCULO DEL ANCHO PLANO DE LA BANDA (material).
El ancho plano de la banda es donde se ubicar� el material
al ser transportado.
Siendo: = ancho de la banda (plg.)
4. C�LCULO DEL �REA DEL MATERIAL A TRANSPORTAR.
Siendo: = �rea del material (m2)
= altura del material (m)
= base del material (m)
5. C�LCULO DE LA CINTA COMPLETAMENTE CARGADA.
Siendo: = cinta completamente cargada (m3)
= largo de la cinta (m)
= �rea del material (m2)
6. C�LCULO DE LA VELOCIDAD NECESARIA.
Para el c�lculo de la velocidad necesaria, deberemos tener el dato de la capacidad volum�trica de nuestra cinta transportadora. Dato que por lo dem�s siempre es conocido ya que es la cantidad de material a descargar por hora.
Primero calcularemos la velocidad en n�mero de veces
que la cinta deba ser llenada o cargada.
Siendo: = n�mero de veces que la cinta debe ser
cargada por hora.
= capacidad (m3)
= volumen total (m3)
Ahora se calcular� la velocidad en m/h.
Siendo:
= velocidad (m/h)
= n�mero de veces que la cinta debe ser
cargada por hora.
= largo de la cinta (m)
Para efectos de c�lculo la velocidad deber� ser trabajada en m/s, por lo tanto se realizar� la conversi�n necesaria.
7. C�LCULO DEL PESO A TRANSPORTAR.
El c�lculo del peso a transportar nos permitir�
obtener la capacidad que deber� transportar nuestra cinta
en toneladas/hora.
Siendo:
= peso a transportar (ton/h)
= peso espec�fico material (Kg/m3)
= capacidad volum�trica cinta por hora (m3/h)
= coeficiente correcci�n de concavidad y
sobrecarga.
= coeficiente correcci�n de inclinaci�n.
Para el coeficiente Z1, es posible obtener su valor
mediante el conocimiento del �ngulo de sobrecarga
din�mica del material a transportar.
En cuanto al coeficiente Z2, su nombre claramente lo
indica siendo �ste, el valor angular de inclinaci�n de la
cinta transportadora.
Ambos valores Z1 y Z2, pueden ser extra�dos del texto
�PIRELLI, manual para la construcci�n de cintas
transportadoras�.
8. DEFINICI�N Y SELECCI�N DE POLINES.
a) Polines de carga: el pol�n de carga de mayor
utilizaci�n es el de tres rodillos de un mismo largo, con
una inclinaci�n de rodillos usualmente de 20�, 35�, o
45�. Al mismo tiempo, los polines de 20� son los m�s
utilizados en la mayor�a de los casos, con los polines de
35� y 45�, usualmente son utilizados s�lo con granos y
materiales livianos. Sin embargo, m�s recientemente los
polines de �ngulos mayores, especialmente los de 35�,
est�n siendo utilizados con mayor frecuencia en diferentes
aplicaciones dentro de las industrias. Las dos principales
razones para el uso de los polines de �ngulos mayores
(35� y 45�) son para obtener una mayor capacidad de
transporte y mayor control sobre el derrame de material,
especialmente en inclinaciones. Generalmente en la
construcci�n de cintas transportadoras se selecciona el
polin de menor �ngulo debido a que se proporciona mayor
manejo sobre el material con un m�nimo control de derrame
de �ste.
La siguiente figura muestra un polin de carga est�ndar,
que permite la selecci�n de �ste conociendo sus
dimensiones, sin duda alguna la selecci�n del pol�n
deseado se podr� realizar con cualquier cat�logo de
polines que entregue los datos t�cnicos necesarios para
ello.
ANCHO
CORREA
MODELO
A
B
C
D
G
H
PESO
(KG) DI�METRO RODILLO
b) Polines de impacto: los polines de impacto se encuentran
en variados modelos, y su dise�o est� adaptado para el
impacto que se produce en la recepci�n del material, su
�ngulo de inclinaci�n ser� el mismo del polin de carga,
permitiendo una uniformidad en el transporte.
La siguiente figura muestra al igual que la anterior
los datos t�cnicos necesarios para la selecci�n del polin
de impacto.
ANCHO
CORREA
MODELO
A
B
C
F
G
H
PESO
(KG) DI�METRO RODILLO
c) Polines de retorno: los polines de retorno como su
nombre lo indica, permiten el retorno de la banda mediante
el apoyo de �sta.
La siguiente figura muestra al igual que las
anteriores los datos t�cnicos necesarios para la
selecci�n del polin de retorno.
ANCHO
CORREA
MODELO
A
C
D
G
PESO
(KG) DI�METRO RODILLO
9. C�LCULO DE LA DISTANCIA ENTRE POLINES.
Para la determinaci�n de la distancia entre polines, se
utilizar� la siguiente tabla la cual nos entrega el
espacio recomendado entre polines de:
ESPACIO SUGERIDO DE RODILLOS DE CARGA Y DE RETORNO
ANCHO DE
BANDA PLG.
PESO DEL MATERIAL EN LB/PIE3RODILLOS DE
RETORNO35 50 75 100 125 150
14182430364248546072
51/251/2555
41/241/241/244
55
41/241/241/241/2444
31/2
55
41/241/2444
31/231/231/2
55444
31/231/231/233
41/241/244
31/231/231/2333
41/241/244
31/23333
21/2
101010101010
9 a 109 a 109 a 109 a 10
FUENTE: EUZKADI
Cabe destacar que la distancia sugerida entre rodillos
puede variar dependiendo del criterio del dise�ador.
10. DETERMINACI�N DE LA ALTURA A TRANSPORTAR EL MATERIAL.
Para la determinaci�n de la altura, dato necesario
para el c�lculo de la potencia motriz, s�lo deberemos
aplicar trigonometr�a b�sica, siendo el resultado de
�sta el valor a utilizar.
Para aquellos casos en que la cinta tenga una
inclinaci�n de 0� o inferior, �ste valor deber� ser
omitido.
11. C�LCULO DE LA POTENCIA EN EL TAMBOR MOTRIZ.
Siendo:
= potencia tambor motriz. (Kw)
= factor en funci�n del largo de cinta.
= factor de rozamiento.
L= largo de la cinta.(m)
= peso de la banda.(Kg/m)
= peso de los polines de carga.(Kg/m)
= peso de los polines de retorno.(Kg/m)
= peso da transportar.(Tons/h)
= velocidad.(m/s)
= altura a transportar el material.(m)
= recargo.(Kw)
Los factores C4 y pueden ser extra�dos del
cat�logo �TRANSILON, bandas transportadoras y para
procesamientos�.
12. C�LCULO DE LA POTENCIA MOTRIZ NECESARIA.
Siendo:
= potencia motriz necesaria. (Kw)
= potencia tambor motriz. (Kw)
= rendimiento (89% = 0.89).
Con el c�lculo de la potencia motriz necesaria podemos realizar la selecci�n de nuestro motor mediante cat�logo. 13. C�LCULO DE LA POTENCIA EFECTIVA.
El c�lculo realizado anteriormente, (potencia motriznecesaria), nos permiti� realizar la selecci�n del motor que vamos a utilizar, �ste motor nos entregar� una potencia diferente a la obtenida por c�lculo (generalmente mayor), por esto se debemos calcular la potencia efectiva de �ste motor dada por la siguiente f�rmula.
Siendo:
= potencia efectiva. (Kw)
= potencia entregada por el motor. (Kw)
= rendimiento (89% = 0.89).
14. C�LCULO DE LA FUERZA PERIF�RICA EN EL TAMBOR.
Siendo:
= fuerza perif�rica en el tambor. (N)
= potencia efectiva. (Kw)
= velocidad. (m/s)
15. C�LCULO DE LA TENSI�N M�XIMA EN LA BANDA.
Siendo:
= tensi�n m�xima en la banda. (N)
= fuerza perif�rica en el tambor. (N)
= factor en funci�n del �ngulo de
abrazamiento, y tipo de tambor.
Siendo:
= factor en funci�n del tipo de correa.
= tensi�n m�xima en la banda. (N)
= ancho de la banda. (mm)
Para �ste c�lculo debe cumplirse que
Los factores C1 y C2 pueden ser extra�dos del cat�logo
�TRANSILON, bandas transportadoras y para
procesamientos�.
16. DETERMINACI�N DE LA DISTANCIA DE TRANSICI�N.
17. C�LCULO DEL DI�METRO M�NIMO DEL TAMBOR DE
ACCIONAMIENTO.
Siendo:
= di�metro m�nimo del tambor. (mm)
= potencia efectiva. (Kw)
= velocidad. (m/s)
= �ngulo de abrazamiento. (�)
= ancho de la banda. (mm)
el resultado obtenido por c�lculo puede ser comparado
con los di�metros recomendados en diferentes cat�logos de
cintas, que seg�n las especificaciones antes obtenidas
permiten una selecci�n con mayor rapidez, lo ideal es que
ambos datos (cat�logo y calculado), se aproximen en su
valor.
18. C�LCULO DEL N�MERO DE REVOLUCIONES DEL TAMBOR DE
ACCIONAMIENTO.
Siendo:
= revoluciones del tambor de
accionamiento. (1/min)
= velocidad. (m/s)
= di�metro tambor seleccionado. (mm)
19. C�LCULO DE LA RELACI�N DE REDUCCI�N.
Siendo:
= relaci�n de reducci�n.
= revoluciones por minuto de
entrada. (1/min)
= revoluciones por minuto de
salida. (1/min)
20. C�LCULO DEL TORQUE EN EL EJE DEL TAMBOR MOTRIZ.
Siendo:
= torque en el eje del tambor motriz. (Kp*m)
= potencia. (HP)
= revoluciones por minuto de salida. (rpm)
Con los datos de relaci�n de reducci�n ( ), y torque
en el eje del tambor motriz ( ), podemos realizar la
selecci�n del motorreductor que m�s se acerque a las
especificaciones calculadas.
21. C�LCULO DEL DI�METRO DEL EJE DEL TAMBOR MOTRIZ.
Siendo:
= momento de inercia. (cm4)
= momento torsor. (Kg/cm)
= longitud eje. (cm)
= �ngulo de torsi�n permisible. (rad)
= modulo de elasticidad del acero. (Kg/cm2)
Para obtener el di�metro del eje debemos recordar que
para el c�lculo del momento de inercia podemos utilizar
diferentes f�rmulas, es as� como el di�metro estar� dado
por la siguiente ecuaci�n:
Por despeje tenemos que el di�metro ser� igual a:
Siendo:
di�metro del eje. (cm)
= momento de inercia obtenido en la f�rmula
anterior. (cm4)
22. C�LCULO DE LA SUJECI�N DEL MOTOR.
mediante despeje tenemos:
Siendo:
= momento. (Kp*m)
= potencia. (HP)
= revoluciones por minuto de salida. (rpm)
