Capítulo 4
Capacidades, Anchos y Velocidades de Faja Contenido Anchos de faja. Consideraciones del tamaño de trozo. Velocidades de faja. Máximas velocidades generales recomendadas para materiales específicos Capacidades de la faja transportadora. Areas de carga de fajas acanaladas. Areas de carga de faja planas. Tablas de capacidad y su uso.
Anchos de Faja
El ancho de la faja se expresa habitualmente en pulgadas. La anchos tratados en este manual y que están disponibles por los fabricantes de fajas transportadoras en Estados Unidos y son como sigue: 18, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 60, 72, 84, y 96 pulgadas. Generalmente, para una velocidad dada, el ancho y la capacidad de la faja transportadora se incrementan juntos. Sin embargo, el ancho de las fajas más estrechas, pueden determinarse por el tamaño de trozo manejado. Las fajas deben ser lo bastante anchas para que cualquier combinación de trozos comunes y el material más fino, no haga que los trozos estén demasiado cerca del borde de la faja transportadora. También, las dimensiones interiores de los chutes de carga y la distancia entre faldones deben ser suficientes para dejar pasar variadas combinaciones de trozos sin bloquearse. Consideraciones del tamaño de trozo
El tamaño de trozo influye en las especificaciones de la faja y en la elección de los rodillos de transporte. Existe, también, una relación empírica entre el tamaño del trozo y el ancho de la faja. El tamaño máximo recomendado del trozo para varios anchos de faja es como sigue: Para una sobrecarga de 20°, con 10% de trozos y 90% de finos, el tamaño máximo recomendado del trozo es 1/3 del ancho de la faja (b/3). Con todo en trozos y sin finos, el tamaño máximo recomendado del trozo es de 1/5 del ancho de la faja (b/5). Para una sobrecarga de 30°, con 10% de trozos y 90% de finos, el tamaño máximo recomendado del trozo es 1/6 del ancho de la faja (b/6). Con todo en trozos y sin finos, el tamaño máximo recomendado del trozo es 1/10 del ancho de la faja (b/10). Otra manera de determinar el ancho de la faja, para un tamaño de trozo específico se ilustra en la Figura 4.1. Esta simple gráfica muestra el ancho de la faja necesario para un trozo de tamaño dado, para las varias proporciones entre trozos y finos, y para varios ángulos de sobrecarga. Velocidades de faja
Las velocidades convenientes dependen en gran medida de las características del material a ser transportado, la capacidad deseada, y las tensiones de la faja empleadas. Los materiales polvorientos deben ser transportados a velocidades suficientemente bajas para minimizar la formación de polvo, particularmente en los puntos de carga y descarga. Los materiales frágiles también limitan las velocidades de faja. Las velocidades bajas son necesarias para que la degradación de materiales frágiles no ocurra en puntos de carga y descarga, cuando la faja transportadora y el material transportado sean desplazados sobre rodillos.
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Figura 4.1. Anchos necesarios para tamaño de trozo dados. Finos: no mayores que 1/10 del tamaño máximo de trozo.
Los materiales pesados, de filos cortantes deben transportarse a velocidades moderadas. Ésta es una buena práctica debido a la probabilidad de que los bordes afilados desgasten la cubierta de la faja indebidamente, en particular si la velocidad del material en la dirección de la faja es apreciablemente menor a la velocidad de la faja. Se muestran recomendaciones generales para las velocidades máximas de fajas transportadoras en la Tabla 4-1. Bajo una carga y condiciones del trasferencia favorables, para fajas acanaladas con anchos mayores a 30", para materiales finos, arena húmeda, hulla, tierra sin trozos grandes, y piedra chancada; se usan velocidades mayores a las especificadas en la Tabla 4-1. Un incremento en la velocidad, permite disminuciones en el ancho y tensión de la faja . Sin embargo, estos beneficios deben compararse con la posible desventaja del incremento en el desgaste de la faja, la degradación del material, las pérdidas por viento, el impacto de los trozos sobre los rodillos de transporte, y, en general la duración reducida de todos los componentes del transportador. Consulte a una compañía miembro CEMA cuando considere operaciones a altas velocidades. El diseño del área de carga y de la descarga del material sobre la polea motriz, también se debe considerar, al escoger la velocidad de faja. Si el material es fino y está seco y la velocidad de faja es alta, el empolvamiento del material no se puede tolerar. También, si el material es pesado o contiene trozos grandes, o si los bordes de la partícula son angulares y afilados, una velocidad alta de descarga puede causar el desgaste indebido en los chutes de descarga o transferencia. Capacidades de la faja transportadora
Para una velocidad dada, las capacidades de la faja transportadora aumentan como el aumento del ancho de faja. También, la capacidad de una faja depende del ángulo de sobrecarga y de la inclinación de los rodillos laterales del los arreglos acanalados de tres rodillos.
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Tabla 4-1 Las Velocidades de Cinturón de Máximo recomendadas
Material que se transporta Granos u otros materiales no abrasivos de buena fluidez Hulla, arcilla húmeda, mineral suave, capas de desperdicio, piedra chancada fina.
Velocidad de la faja (ppm) 500 700 800 1000 400 600 800 1000 350 500 600
Mineral pesado, duro, de bordes afilados, piedra chancada de cuarzo. Arena de Fundición, preparada o húmeda; arena molida con pequeños núcleos, con o sin 350 pequeñas piezas de fundición (no tan calientes como para dañar la faja) Arena de fundición preparada y materiales húmedos similares (o secos, abrasivos) descargados de la 200 faja por desviadores de bordes de caucho. Materiales no abrasivos 200, salvo pulpa descargados de la faja por medio de madera dónde de desviadores. 300 a 400 son preferibles Fajas Alimentadoras, planas o acanaladas para alimentar materiales finos, no abrasivos o 50 a 100 medianamente abrasivos, de tolvas y recipientes.
Ancho de la faja (pulgadas) 18 24-30 36-42 48-96 18 24-36 42-60 72-96 18 24-36 mayor de 36 Cualquier ancho
Cualquier ancho
Cualquier ancho Cualquier ancho
La sección transversal nominal del material, en una faja es medida en un plano normal a la faja. En un transportador inclinado de pendiente positiva o negativa, el material tiende a formar un ángulo de sobrecarga como el que se mide en un plano vertical. Esto disminuye el área, As, con el coseno del ángulo de pendiente del transportador. Vea la Figura 4.2. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la pérdida real de capacidad es muy pequeña. Asumiendo una alimentación uniforme al transportador, el área de la sección transversal de la carga en la faja transportadora es el factor determinante de la capacidad de la faja transportadora. En este manual, el área de la sección transversal se basa en las dos condiciones siguientes. Primero, la carga del material en la faja acanalada no se extiende de los bordes de la faja. La distancia de los bordes del material cargado a los bordes de la faja se fija como "distancia normal de borde", que se define como 0.055b + 0.9 pulgadas, dónde b es el ancho de la faja en pulgadas. A lo largo de este manual, la distancia normal de borde se asume a menos que se especifique por otro medio. Segundo, la cima de la carga del material es el arco de una tangente al círculo, en los bordes de la carga, al ángulo de sobrecarga. Areas de Carga de Fajas Acanaladas - Distancia Normal de Borde
Refiriéndose a la Figura 4.2, el área de la sección transversal de carga se divide en dos partes. Uno es el área trapezoidal, Ab; el otro es el área del segmento circular As, que se conoce como área de sobrecarga. La suma de estas dos áreas (Ab + As) es igual a At, que es el área total de la sección transversal. 46
Figura 4.2 Area de carga de la sección transversal α = ángulo de sobrecarga, en grados β = ángulo del rodillo, en grados
As = área de sobrecarga, en pulgadas cuadradas Ab = área trapezoidal de la base, en pulgadas cuadradas l = longitud, uno de los bordes del área trapezoidal l1 = longitud, otro de los bordes del área trapezoidal j = altura del área trapezoidal, en pulgadas m = longitud biselada del trapezoide r = radio del arco de sobrecarga, en pulgadas f= proyección horizontal del lado biselado del trapezoide, en pulgadas c = distancia límite, límite del material hacia el límite de la faja, en pulgadas b = ancho de la faja, en pulgadas distancia límite standard c = 0.055b + 0.9, en pulgadas
Basado en un análisis del arreglo de tres rodillos iguales de 8 fabricantes, la longitud de la superficie plana del rodillo central mide 0.371b, donde b es el ancho de la faja en pulgadas. El análisis gráfico a escala completa de una faja del 5 pliegues con cubiertas de 1/8 y 1/32 de pulgada, descansando sobre arreglos acanalados de tres rodillos de igual longitud, indica que la distancia plana en la superficie de transporte de la faja sobre el centro del rodillo es 1/4" mayor que la longitud de rodillo de centro. Así: Area Trapezoidal, Ab l + l1
1.
Area del trapezoide (AECFG) Ab = ------------- j 2
2.
Ancho de la faja, b = l + 2m + 2c
3.
l1 = l + 2f f = m cos β l = 0.371b + 0.25 c = 0.055b + 0.9 b = 0.371b + 0.25 + 2m + 2(0.055b + 0.9) 2m = b - 0.481b - 2.05 m = 0.2595b - 1.025 f = m cos β = (0.2595b - 1.025) cos β 2f = 2(0.2595b - 1.025) cos β l1 = 0.371b + 0.25 + 2(0.2595b - 1.025) cos β
4.
l + l1
0.37 1 b + 0.25 + 0.371 b + 0.25 + 2(0.2595b - 1.025) cos β
------ = ---------------------------------------------------------------------------2 2 = 0.371b + 0.25 + (0.2595b - 1.025) cos β
5.
6.
j = m sin β j = (0.2595b - 1.025) sin β
Area del trapezoide Ab
l + l1
= ------------- j 2
o,
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[0.371b + 0.25 + (0.2595b - 1.025) cos β] * [(0.2595b - 1.025) sin β] Area (sobrecarga) del segmento circular, As 7.
π r 2 2 α
Area del sector completo (ABCD) = -----------360 2
8.
9.
r sin 2α
Area del triángulo (AECD) = ------------2 π r 2 2α
2
r sin 2α
Area del segmento (ABCE) As = ---------- - -----------36O 2 o sin 2 α πα Area As = r2 ----------- - -------------180 2
10.
0.5 l1 l1 r = ----------- = ------------sin α 2 sin α r=
0.371b + 0.25 + 2(0.2595b - 1.025) cos β ----------------------------------------------------2 sin α
0.1855b + 0.125 + (0.2595b - 1.025) cos β = ------------------------------------------------------sin α 11.
0.1855b + 0. 125 + (0.2595b - 1.025) cos β sin 2 α πα As = ------------------------------------------------------ * ------- - ----------sin α 180 2
12.
Ab + As Area total, At (ft ) = ----------144 2
Areas de carga de fajas planas – Distancia límite standard Figura 4.3 Carga en Fajas Planas
Estos valores dados en las tablas son aproximadamente la mitad de la capacidad de una faja abarquillada en rodillos de 20°, cargados a un ángulo de sobercarga de 25°.
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2 π r2 α π r2 α 1. Area del sector (ABCD) = ------------ = ---------360 180 (r cos α) (r sin α) r2 sin 2 α 2. Area del triángulo (CDE) = ----------------------- = -------------2 4 2 r2 sin 2 α r2 sin 2 α Area del triángulo (ACD) = --------------- = -------------4 2 l1
2.
l1 = 2 EC = 2 r sin α
r = -----------2 sin α
Para distancias límites standard, c= 0.055b + 0.9 pulgadas l1 = b –2 c = b – 2 (0.055b + 0.9) = 0.890b – 1.8 0.890b – 1.8 0.445b – 0.9 r = ------------------- = ------------------2 sin α sin α
3.
πα 0.455b – 0.9 sin 2 α As = ------------------- * ------- - -------------sin α 180 2
4.
As Para fajas planas, el área total At (ft2) = --------144
Tablas de Capacidad para Fajas Transportadoras y Su Uso
Las capacidades para fajas transportadoras acanaladas y planas se muestran en las Tablas 4-2 hasta 4-5. Estas tablas están dadas para arreglos acanalados de 20°, 35°, y 45° para las fajas planas; para varios ángulos de sobrecarga que corresponden a las características de desmoronamiento de los materiales a ser transportados; y para velocidades de la faja de 100 ppm. Para hacer mejor uso de estas tablas, deben seguirse los siguientes ocho pasos: 1. Con referencia a las Tablas 3-1 y 3-3, determine el ángulo de sobrecarga del material. El ángulo de la sobrecarga, promedio, será de 5° a 15° menor que el ángulo de reposo. 2. Con referencia a la Tabla 3-3 para determinar la densidad del material en libras por pie cúbico (lb/ft3). 3. Escoja la forma de rodillo adecuado al material y al problema de llevado. Haga referencia al Capítulo 5. 4. Con referencia a la Tabla 4-1, "Velocidades Máximas Recomendadas". Seleccione una velocidad de la faja transportadora conveniente. 5. Convierta el tonelaje deseado por hora (tph) a ser transportado al equivalente en pies cúbicos por hora (t /hr). l
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tph * 2000 ft /hr = ------------------------------densidad del material 3
6. Convierta la capacidad deseada en pie cúbico por hora a la capacidad equivalente a una velocidad de faja de 100 ppm. 100 Capacidad (equivalente) = (ft /hr) * --------------------------------------------Velocidad actual de la faja (fpm) 3
7. Usando la capacidad equivalente encontrada, y haciendo referencia a la Tabla 4-2 hasta la Tabla 4-5, encuentre el ancho de la faja apropiado. 8. Si el material está en trozos, verifique el ancho de la faja seleccionada con las curvas de la Figura 4.1. El tamaño del trozo puede determinar el ancho de la faja, en los casos en que la velocidad de la faja seleccionada puede requerir una revisión. Tabla 4-2 Faja abarquillada de 20° - Distancia standard al borde de tres rodillos iguales = 0.055b + 0.9 pulg
Ancho de la faja (pulg) 18 24 30 36 42 48 54 60 72 84 96
0° 0.089 0.173 0.284 0.423 0.588 0.781 1.002 1.249 1.826 2.513 3.308
At – Sección transversal de carga (pie2) Angulo de sobrecarga 5° 10° 15° 20° 25° 0.108 0.128 0.147 0.167 0.188 0.209 0.246 0.283 0.320 0.359 0.343 0.402 0.462 0.522 0.585 0.509 0.596 0.684 0.774 0.866 0.708 0.828 0.950 1.074 1.201 0.940 1.099 1.260 1.424 1.592 1.204 1.407 1.613 1.822 2.037 1.501 1.753 2.009 2.270 2.537 2.192 2.560 2.933 3.312 3.701 3.014 3.519 4.030 4.551 5.085 3.967 4.631 5.302 5.986 6.687
30° 0° 5° 0.209 537 653 0.399 1041 1258 0.649 1708 2060 0.960 2538 3057 1.332 3533 4250 1.765 4691 5640 2.258 6013 7225 2.812 7498 9006 4.102 10961 13155 5.635 15079 18089 7.411 19850 23806
Capacidad en 100 PPM (pie3 /Hr) Angulo de sobrecarga 10° 15° 20° 769 886 1005 1477 1698 1924 2414 2772 3137 3579 4107 4645 4972 5703 6447 6594 7560 8544 8444 9678 10935 40522 12057 13621 15364 17599 19876 21119 24186 27309 27787 31816 35921
25° 1128 2155 3511 5196 7210 9552 12223 15223 22210 30511 40128
30° 1254 2394 3897 5765 7997 10592 13552 16876 24617 33813 44466
Tabla 4-3 Faja abarquillada de 35° - Distancia standard al borde de tres rodillos iguales = 0.055b + 0.9 pulg
Ancho de la faja (pulg) 18 24 30 36 42 48 54 60 72 84 96
0° 0.144 0.278 0.455 0.676 0.940 1.248 1.599 1.994 2.913 4.007 5.274
At – Sección transversal de carga (pie2) Angulo de sobrecarga 5° 10° 15° 20° 25° 0.160 0.177 0.194 0.212 0.230 0.309 0.341 0.373 0.406 0.440 0.506 0.557 0.609 0.662 0.716 0.751 0.826 0.903 0.980 1.060 1.044 1.148 1.254 1.361 1.471 1.385 1.523 1.662 1.804 1.949 1.774 1.950 2.128 2.309 2.494 2.211 2.429 2.651 2.876 3.107 3.229 3.547 3.869 4.197 4.532 4.440 4.876 5.317 5.766 6.226 5.842 6.415 6.994 7.584 8.189
30° 0.248 0.474 0.772 1.142 1.585 2.099 2.686 3.345 4.879 6.701 8.812
0° 864 1668 2733 4058 5644 7491 9598 11966 17484 24043 31645
5° 964 1857 3039 4508 6266 8312 10646 13269 19378 26641 35058
Capacidad en 100 PPM (pie3 /Hr) Angulo de sobrecarga 10° 15° 20° 1066 1169 1274 2048 2241 2438 3346 3658 3975 4961 5419 5886 6891 7524 8169 9138 9974 10825 11700 12768 13855 14850 15906 17257 21285 23215 25182 29256 31902 34597 38490 41966 45506
25° 1381 2640 4300 6364 8830 11698 14969 18642 27196 37360 49134
30° 1492 2847 4636 6857 9511 12598 16118 21058 29275 40210 52876
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Tabla 4-4 Faja abarquillada de 45° - Distancia standard al borde de tres rodillos iguales = 0.055b + 0.9 pulg
Ancho de la faja (pulg) 18 24 30 36 42 48 54 60 72 84 96
0° 0.170 0.327 0.536 0.795 1.106 1.467 1.879 2.342 3.420 4.702 6.188
At – Sección transversal de carga (pie2) Angulo de sobrecarga 5° 10° 15° 20° 25° 0.184 0.199 0.214 0.230 0.245 0.355 0.383 0.411 0.439 0.469 0.580 0.625 0.670 0.716 0.763 0.860 0.926 0.992 1.060 1.129 1.195 1.286 1.377 1.470 1.566 1.585 1.704 1.825 1.948 2.074 2.030 2.182 2.336 2.492 2.653 2.529 2.718 2.909 3.104 3.303 3.693 3.967 4.245 4.528 4.818 5.076 5.452 5.832 6.220 6.617 6.678 7.172 7.671 8.180 8.701
30° 0.262 0.499 0.812 1.200 1.664 2.204 2.819 3.509 5.117 7.027 9.239
0° 1021 1967 3218 4775 6636 8803 11276 14053 20524 28216 37128
5° 1109 2132 3484 5165 7175 9514 12182 15179 22160 30458 40071
Capacidad en 100 PPM (pie3 /Hr) Angulo de sobrecarga 10° 15° 20° 1198 1289 1380 2299 2467 2638 3752 4023 4299 5558 5955 6360 7717 8265 8824 10229 10953 11690 13094 14017 14957 16312 17458 18626 23807 25473 27171 32713 34997 37322 43032 46029 49081
25° 1475 2814 4581 6775 9397 12445 15921 19823 28910 39706 52210
30° 1572 2996 4873 7204 9987 13224 16915 21059 30705 42165 55437
25° 630 1190 1928 2844 3936 5208 6654 8278 12060 16550 21750
30° 762 1444 2340 3450 4776 6318 8076 10050 14640 20091 26404
Tabla 4-5 Distancia límite standard de capacidad de la faja plana = 0.055b + 0.9 pulg
Anchura de la faja (pulg) 18 24 30 36 42 48 54 60 72 84 96
0°
As – Sección transversal de carga (pie2) Angulo de sobrecarga 5° 10° 15° 20° 25° 0.020 0.041 0.062 0.083 0.105 0.039 0.077 0.117 0.157 0.198 0.063 0.126 0.190 0.255 0.321 0.092 0.185 0.280 0.376 0.474 0.130 0.257 0.387 0.520 0.656 0.169 0.340 0.512 0.688 0.868 0.216 0.434 0.654 0.879 1.109 0.269 0.540 0.814 1.093 1.380 0.392 0.786 1.186 1.593 2.010 0.538 1.080 1.628 2.186 2.758 0.707 1.419 2.139 2.873 3.625
30° 0.127 0.241 0.390 0.575 0.796 1.053 1.346 1.675 2.440 3.349 4.400
0°
5° 123 232 376 555 768 1016 1298 1614 2353 3229 4243
Capacidad en 100 PPM (pie3 /Hr) Angulo de sobrecarga 10° 15° 20° 246 372 498 466 702 942 756 1137 1527 1113 1677 2253 1540 2322 3120 2037 3072 4126 2604 3927 5273 3240 4885 6560 4720 7116 9558 6478 9767 13117 8514 12835 17238
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