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UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO

La Banda Transportadora

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Page 1: La Banda Transportadora

UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO

Page 2: La Banda Transportadora

LA BANDA TRANSPORTADORA

Introducción

Las bandas y rodillos transportadores son elementos auxiliares de las instalaciones

cuya misión es la de recibir un producto de forma más o menos continua y conducirlo a

otro punto. Son aparatos que funcionan solos, intercalados en las líneas de proceso y

que no requieren generalmente ningún operario que manipule directamente sobre ellos

de forma continuada.

Se han inventado muchas formas para el transporte de materiales, materias primas,

minerales y diversos productos, pero una de las más eficientes es el transporte por

medio de bandas y rodillos transportadores, ya que estos elementos son de una gran

sencillez de funcionamiento y una vez instalados en condiciones normales suelen dar

pocos problemas mecánicos y de mantenimiento [1].

Las cintas transportadoras se usan como componentes en la distribución y almacenaje

automatizados. Combinados con equipos informatizados de manejo de palés, permiten

una distribución minorista, mayorista y manufacturera más eficiente, permitiendo

ahorrar mano de obra y transportar rápidamente grandes volúmenes en los procesos,

lo que ahorra costes a las empresas que envía o reciben grandes cantidades,

reduciendo además el espacio de almacenaje necesario [1].

Page 3: La Banda Transportadora

Características generales

Las bandas transportadoras son dispositivos para el transporte horizontal o inclinado

de objetos sólidos o material a granel cuyas dos ventajas principales son:

- Gran velocidad.

- Grandes distancias (10 km).

La Figura 1.1 muestra un esquema general de una cinta transportadora. En él se

pueden ver los distintos elementos que componen una banda.

Figura 1.1.- Esquema de una cinta o banda transportadora

Tipos de bandas

Page 4: La Banda Transportadora

Dependiendo de la movilidad

Se denominan cintas fijas aquéllas cuyo emplazamiento no puede cambiarse. Por el

contrario, las bandas móviles están provistas de ruedas u otros sistemas que permiten

un cambio fácil de ubicación. Generalmente se construyen con altura regulable

mediante un sistema que permite variar la inclinación de transporte.

Dependiendo de la posición

En función de la posición en la que se encuentre la banda o las posiciones que ocupen

sus diferentes módulos o partes, las cintas transportadoras se clasifican según muestra

la Tabla.

1.Tabla 1. Clasificación de las bandas dependiendo de su posición.

Page 5: La Banda Transportadora

Elementos que conforman un transportador

Un transportador motorizado consta regularmente de las siguientes partes:

Bastidor o cama: lámina o estructura conformada diseñada para diversas longitudes y

muchos anchos (Figura 1.2).

Figura 1.2.- Bastidor o Cama.

Polea: es un tubo de hierro con un eje de acero a través del mismo. Las poleas se

colocan en cada extremo de la cama. El eje de la polea gira sobre rodamientos (Figura

1.3), el cual representa el medio de impulso motriz para la banda.

Figura 1.3.- Polea de un Transportador.

Rodamientos: cuando dos piezas de acero se tocan entre sí. no se pueden mover

fácilmente sin estos elementos. Los rodamientos se usan para evitar que el eje de la

polea y el bastidor del transportador rocen entre sí, permitiendo disminuir la fricción

cuando gira el eje(Figura 1.4).

Page 6: La Banda Transportadora

Figura 1.4.- Rodamiento en Flecha de la Polea.

Polea "a" o polea motriz; polea "b" o polea de retorno: La polea motriz es

generalmente más larga ya que ésta realiza el trabajo (Figural.5). Regularmente la

polea motriz gira por medio de un motor, siendo impulsada por medio de catarinas y

cadena de transmisión.

Figura 1.5.- Ubicación de Poleas.

Page 7: La Banda Transportadora

Tipos de bandas

Bandas de PVC con grabado en relieve de la cobertura superior para transportes

inclinados la, en ascenso o descenso cual se muestra en la Figura1.6. La mayoría son

de dos telas, con trama rígida y antiestáticas. También las hay alimentarias, resistentes

a la abrasión o antillama. Recomendadas para aeropuertos y paquetería, bultos de

forma irregular, productos orgánicos a granel, etc.

Figura 1.6.- Banda PVC con gravado en relieve

Bandas de PVC, PU o cobertura superior de tejido de poliéster, atóxicas y resistentes a

aceites y grasas animales y vegetales. Se trata de una gama muy amplia apropiada

para la industria alimentaria, pero también puede recomendarse en otras aplicaciones.

Casi todas son de color blanco y trama rígida, pero también las hay azules y de color

crudo, y algunas son flexibles se observa un ejemplo en la Figura 1.7.

Page 8: La Banda Transportadora

Figura 1.7.- Banda de PVC, PU o cobertura superior

Bandas de PVC o PU lisas de color verde para aplicaciones que requieran una

resistencia fuerte a aceites y grasas minerales, o a la abrasión. Todas son de trama

rígida y su cobertura inferior puede ser de tejido de poliéster, con cobertura grabada o

impregnadas. La mayoría son antiestáticas y resistentes al corte y las de PU son

alimentarias. Su gama de aplicaciones es muy amplia y se puede observan en la Figura

1.8.

Figura1.8.- Bandas de PVC o PU lisas

Page 9: La Banda Transportadora

Consideraciones de diseño.

Los transportadores pueden ser de construcción de acero o de aluminio. Los

transportadores de aluminio son muy ligeros, portables e ideales para montajes

temporales. Los transportadores de acero se utilizan principalmente para sistemas más

permanentes debido a su gran capacidad de carga en la Figura 1.9, se observa una

banda transportadora.

La altura óptima de trabajo es ligeramente debajo de los codos, ya sea para trabajo

con la persona sentada o parada; (nótese que los dedos, a menudo, no trabajan en el

fondo del objeto transportado, es decir, la altura de trabajo puede estar arriba de la

altura del transportador).

En general, cuando un transportador se carga manualmente, éste se coloca a la altura

de las rodillas, cuando la persona se encuentra de pie, y se coloca a la altura de las

caderas, cuando la persona se encuentra sentada. Se debe dejar lugar para los pies y

las piernas abajo del transportador. No se deben usar rebordes, pues hay que elevar

innecesariamente los objetos.

Figura 1.9.- Banda transportadora.

Page 10: La Banda Transportadora

DESARROLLO

En este trabajo se realizo el análisis de una banda o cinta transportadora

implementada en un aeropuerto. Esta banda es la encargada de repartir el equipaje

cuando recién se ha llegado a la terminal.

La banda para su estudio se tomo en cuenta un avión comercial ERJ145 mostrado en la

Figura 1.10, con una capacidad máxima de 50 personas y que como regla solamente

pueden llevar 1 maleta por persona.

Figura 1.10.- Avión comercial ERJ145

El peso de la maleta no debe exceder los 25kg (50lb) y una longitud máxima de 1.58m

(62 pulgadas) tomando esta medida sumando largo+ancho+alto. Los cálculos se

efectúan en base al producto más crítico, es decir, el de mayor peso, definido por lo

permitido en la aerolínea.

Determinar Velocidad del Transportador.

Como datos iníciales tenemos que 50 maletas x Banda x 10 min

Page 11: La Banda Transportadora

50maletas10min

=5maletasmin

5maletasmin

x1.58metros=7.9 metrosmin

7.9metrosmin

+30% (mas eficiencia )=10.27 mmin

=33.69 piesmin

∴Velocidad necesaria=34 PFM

Determinar Capacidad de Carga

25Kilogramosmaleta

x 2 (estriba )=50kilogramosen1.58m

∴31.64 kilogramosmetro

x1metro3.28 pie

x2.2lb1kg

=21.22 lb / pie

Capacidad = 22 lb / pie

Calculo de la Potencia del Motor

Para el cálculo de la unidad motriz del transportador (potencia necesaria para mover la

carga y el cálculo del motorreductor), tomando en cuenta el coeficiente de fricción

Page 12: La Banda Transportadora

dado por el tipo de banda a utilizar y tipo de transportador a utilizar obtenido en la

Tabla 2.

Tabla 2. Características de bandas comerciales

Mediante los dos datos de la tabla anterior se obtiene las características de la banda

necesaria para este proyecto, las características de la banda son:

FEBOR 15 NF PVC color negro 01

Ancho de 3000 mm

Peso 2,6kg/m2

El coeficiente de fricción es de 0.4

Para determinar la potencia del motor necesaria se utiliza la siguiente ecuación:

HP=(W+w ) (f )(s)33000

Page 13: La Banda Transportadora

Donde:

W = peso de carga (lb)

w = peso de banda (lb)

f = coeficiente de fricción

s = velocidad (FPM)

La potencia para el retorno de la banda se considera despreciable, por lo tanto

tenemos:

(22 lbpie ) (39.37 pie )=866.14 lb

(2.6 kgm2 ) (0.9m)=2.34 kgm

=(1.57 lbpie ) (39.37 pie )=61.81 lb

HP=(866.14 lb+61.81lb ) (0.4 )(34 FPM )

33000

HP=0.38HP (1.5 factor de servicio )

HPideal=0.5736HP≈0.75HP

Calculo del Motorreductor

La relación de reducción necesaria la obtenemos respecto a la Figura 1.11.

VL=2πnr12

Page 14: La Banda Transportadora

∴n=12VL2πr

=12(33.69 ft

min )2π (0.333 ft )

=193.22RPM

Diámetro de la Catarina

D=V

π x RPM=

33.69ftmin

π x 193.22RPM=0.55 ft

El diametrocomercial mas cercanoesel de 0.66 ´ ´

Relación de Transmisión

RT=RPM entradaRPM salida

= 1800 rpm193.22 rpm

=9.3

Flecha

El eje tiene las siguientes características:

Con lo que se estima en el siguiente diagrama de cargas

El torque ejercido por la catarina ( T ) se calcula mediante la siguiente formula, en la

que se hace uso de la potencia del motor ( P ) y la velocidad ( rpm ) requerida por la

banda transportadora ( n ).

T=63000(P)

n

Page 15: La Banda Transportadora

T=63000(P)

n

T=63000 (0.75HP )193.22 RPM

T=244.53 lb . pulg

Este torque aplicaría cuando el motor se encuentra en el mismo ángulo que el motor,

pero el motor se encuentra ubicado de la siguiente manera:

Y esta posición modifica el torque que la transmisión aplica sobre el eje, con lo cual se

hace uso de la siguiente ecuación:

M T=Tcosθ

M T=(244.53lb . pulg ) cos20=229.8 lb . p

Ahora tomando en cuenta la carga máxima que soporta este eje es de 866.14 lb la

distribución de la carga queda de la siguiente manera:

Page 16: La Banda Transportadora

Usando la siguiente formula se obtiene el momento de flexión máximo para la flecha

(eje):

M=W 1 x L

2

M=¿¿

Tomando en cuenta que el material utilizado es un acero ASTM-A501, el cual tiene un

límite de fluencia (Sy) de 36 Ksi y su esfuerzo ultimo (Sut) de 58 Ksi.

Con estos datos es posible calcular el diámetro del eje, por el método de cargas

estáticas mediante la siguiente ecuación.

D=[ 32 . nS y x (M 2+T 2 )12 ]13

Para el diseño de este engrane se considera como factor de seguridad “n” un valor de

2.

D=¿¿

D=0.74∈¿

En producto comercial tenemos un eje cuyo diámetro es de ¾ de pulgada

Calculo del circulo de Morh

d= 0.74

r= 0.37

Page 17: La Banda Transportadora

A= 0.43008403

I= 0.01471963

J= 0.02943925

σx = 0

τxy = 23.0376097

σy = 6146.63033

σpromedio =

3073.31516

R = 3073.40151

σmax = 6146.71667

σmin = -0.0863439

θp = -0.21474093

θs = 44.7852591

CALCULO DE COJINETES

Mediante el diámetro del eje calculado se busca en la página de SKF un rodamiento

para un diámetro de 0.75 in, como resultado se tiene.

Page 18: La Banda Transportadora

La transmisión ejerce la torsión en dos ejes, el primero el eje de xy y el segundo en el

eje xz, por lo que hay que calcular un diagrama de cortantes contemplando estos dos

esfuerzos.

Calculo para el plano xy

Page 19: La Banda Transportadora

∑ Fb=0

RBxy=13.94

RAxy=230.58

Calculo para el plano xz

∑ Fb=0

RBxz=12.29

RAxz=217.54

Para ubicar estos dos resultados (xy, xz) dentro de un mismo diagrama de cortantes

Page 20: La Banda Transportadora

CALCULO DE UNA BANDA TRANSPORTADORA PARA LAS SIGUIENTES CONDICIONES

Material: Trigo Capacidad: 250Ton/hr Longitud entre centros: 25m = 82,021pies Altura descarga: 3m = 9,842pies Angulo de rodillo: 20° Angulo de abrazamiento: 200° Sistema de impulso: Simple Tipo de empalme: Mecánico Recubrimiento de la polea matriz: Recubierto con goma Tipo de servicio: Liviano

a) CARACTERISTICA DEL MATERIAL A TRANSPORTAR

TrigoDensidad= 47lb/pie3

Material medianamente abrasivoTamaño = ½

Page 21: La Banda Transportadora

DESARROLLO

1- Buscando ancho y velocidad de correa

Peso especifico 47lb/pie3

Capacidad 200Ton/hr

a)

Peso especifico 47lb/pie3

Capacidad 200Ton/hr

Decimo C = 260Ton/hr y peso especifico = 47lbs/pie3

C´= 260 x (47/50) = 244,4 como es inferior a la capacidad que se esta manejando.

Enlace la velocidad real es (250/244,4) x 460 = 471 pie/min Ancho correa 26” Velocidad de la correa = 471 pie/min

2- Clasificación de polines y rodillo

Diámetro de poline 4 y 5 A(serie C.E.M.A)Diámetro del eje Hasta 5/8”

3- Separación de Polines

Ancho de la correa 26pulgDensidad del material 47/pie3 x (43,48lb/ pie3 )

Se tiene

Separación rodillo de ida 5 piesSeparación de rodillo de retorno 10pies

4- Calculo de la cantidad de polinesSe utilizan 3 polines de impacto a 0,5mt de separación entre ellos:

Page 22: La Banda Transportadora

Cantidad de polines ida : n = L/separación

Lc = 25mt = 82,021piesLt = b x c

Lt = 26” x 0,9 = 23,4” 1.95pies

Separación de polines de impacto = 0,5mt = 1,65pies, i = N° polines de impacto.

L* = Lc – 2Lt – (i -1)* separación polines de impactoL* = 82,021 – 2* 1.95 – (3-1)*1.65 = 74,8pies

5- Cantidad de polines de ida

N = L* / separación = 74,8 / 5 = 14,96 ≈ 15 polines ida

6- Cantidad polines de retorno

n´ = L*/separación = 82,021/10 = 8.20 ≈ 9 polines retorno

7- Separación real

n = Lc/n´ = 82,021/5 = 9,11pies

8- Buscando peso de los componentes

Ancho de la correa 26pulgDensidad 47lb/ pie3

Se tiene:

Peso de polines de ida 17lb/conjuntoPeso de polines de retorno 11lb/conjunto

Page 23: La Banda Transportadora

9- Peso aproximado de la correa para calcular el factor “G”

Ancho de la correa 26pulgDensidad 47lb/ pie3

Se tiene 3,18lb/ pie3

10- Calculo factor “G”

G = (n+c) * peso * polin ida + n´ * peso * polin retorno + 2 * peso correa 82,021

G = 11,3lb/pies

11- Factores a considerar

F = Factor de fricción de rodillo > F=0,0360M = Factor de pérdida > es 0P = Pérdida por rose en correas auxiliares para un ángulo 7° y Lc = 82,021 pies > P = 0,0693832

nt = n1 * n2 * n3

n1 = Rendimiento de cadena y piñonn2 = Rendimiento reductorn3 = Rendimiento motor

nt = 0,95 * 0,95 * 0,85 > nt = 0,77%

Potencia necesaria en el motor con:

G : 11,3lb/pie H:3mt = 9,84pie

F 0,0360 M 0

Page 24: La Banda Transportadora

S 460pie/min P 0,0693832

L 82,021pies C 250ton/hr

N = (G*F*S*L/33000 + L*F*C/884 + H*C/884) * (1+M)*(1*P)*1/nt[Hp]

N=(0,46098+0,83505+2,78)*(1+0)*(1+0,0693832)*1Hp/0,77

N=4,9695[Hp]

Selección de un motor reductor con una 5,5cu = 4kW

12- Selección de la correa

Tensión efectivaTe = Pot.Motor * nt * 33,000 / S

Te = 5,5 * 0,77 * 33,000 / 460

Te = 303,81lb

Luego Te = T1 * T2 T1 = T2*c u * a

donde alfa = 200°

obtengo: T1 = 1,42 te lb = 431,68lbT2 = 0,42 te lb = 127,68lb

13- Tensión de inclinación

Ts = peso correa * h > P.correa = 3.18lb/pie

Ts = 3,18 * 9,84252 H = 9,84252pies

Ts = 31,29lb

Comparación de Ts con T2

Page 25: La Banda Transportadora

Ts < T2 entonces Tmax = 431,68lbs

Obtención de la correa adecuada

T.selección: Tmax * Fseg

Factor de seguridad = 11

Tselección: 431,68 * 11 = 4748,5lb

P.I.W = Tmax/ancho correa = 4948,5/26 = 184,019lb/pulg

14- Según catalogo de caucho técnico.

Según catalogo decimos:Empalme mecánicoP.I.W : 184,019lb/pulgcon lo cual se selecciona la correa transportadora

Modelo Cautec 220No de telas 2Tensión más trabajo 230 P.I.WEmpalme MecánicoEspesor de la carga 30mmPeso de la carga 3,0kg/m2

15- Resistencia al Impacto

Emax = h(m) m(kg) = 1 – 10

Emax = 1 * 8.07*10 – 3 Por lo tanto cumple las condiciones

16- Soporte de carga: (ancho máximo)

Densidad = 47lb/ pie3 = 0,752865T/m3

Nota: Ancho máximo de la correa para soportar la carga adecuada entre los rodillos es de 750mm(30”)

Page 26: La Banda Transportadora

17- Acanala miento en vacio:

Ancho mínimo de correa para conformar adecuadamente en vacio sobre los polines de carga.

Con angulo de polines > 20°Modelo: Cautec 220 se tiene ancho mínimo 400mm(16”)

ESPESOR APROXIMADO DE CUBIERTAS

Tipo de Material Tamaño Máximo (mm)Espesor de cubierta

Tipo de cubiertaSuperior(mm) Inferior(mm)

Grano 75 1,5 - 3,0 1,5 N

Grano N: Normal

Densidad 1,15kG/m2/mm.espTemperatura de operación 20° a 80°CPolímero base Caucho natural y SBR

Peso de la correa

Peso cubierta = peso unitario caucho * (espesor superior + espesor inferior) * ancho

Peso de la carcasa = peso unitario(kg/m) * ancho (m)

- Peso cubierta = 1,15kg/m2 /mm * (3+1,5)mm * 0,664 = 3,41(kg/m2)- Peso carcasa = 3,0 [kg/m2] * (26” * 0,0254) = 1,9812kg- Peso correa = (3,41 + 1.9812) * 51 = 274,95 [kg/m2]

El peso de la correa real lo comparo con el peso propuesto peso real = 5,3912kg ; propuesto: 4,73kg, nos excedemos, pero se compensa con la diferencia de la potencia del motor.

18- Calculo de un sistema motriz

Sea el diámetro del tambor motriz = 14” = 35,56cmVelocidad de correa = 471pie/min = 143 6m/min

Revolución del tambor = n = V / π * d = 143,6/n * 0,254 = 128,5 ≈ 129 rpmH = 19r.p.m

Page 27: La Banda Transportadora

19- Motor reductor seleccionado

n = 400 r.p.m

pot = 4kW

Sistema de transmisión según catalogo

i = n2 / n1 = 400/129 = 3

Z1 = 19

Z2 = 57

Factor de selección 1,25Potencia selección u * 1,25 =5Paso cadena ¾” (19,05mm)Lubricante por Goteo

20- Calculo de número de eslabones

Calculo de número de eslabones y longitud de la cadena

(L) = Z1 + Z2 / 2 + 2.C/P + ((Z2-Z1/2*n)/C)2 * P = eslabones longitud

En la que C = distancia entre centros propuesta(mm)

P Peso de cadena(mm)Z1 Número de dientes del piñon motrizZ2 Número de diente del piñon conducido

C = 900(mm) distancia entre centro recomendada

L = 19 + 57 / 2 + 2900/19,05 + ((57-19/2 * n) * 19,05 ) / 900 = 133,2 eslabones

La distancia entre centro real para la longitud de la cadena L. calculada por el método anterior.

Page 28: La Banda Transportadora

Será en general superior a la contemplada originalmente, la distancia entre centro se obtendrá mediante la siguiente formula.

C = P / 8 [2 * L – Z1 – Z2 + √(2 * L – Z2 – Z1)2 n/3.88 (Z2 – Z1)2

L Número de eslabonesP Paso de cadenaZ1 Número de diente de piñon motrizZ2 Número de diente de piñon conducido

entonces C = 19,05/8 [2 * 134 – 57 – 19 + √(2 * 134 – 57 – 19)2 n/388 (57-19)2

C = 906,6(mm)