UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO
BANDA TRANSPORTADORA ALUMNOS: GERARDO LINERO – LEIMAN MENESES MAQUINAS ELECTRICAS
2012
INGENIERIA ELECTROMECANICA
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
automatizados. Combinados
se
usan
como
con equipos
componentes
informatizados
en
la
distribución
de manejo de
palés,
y
almacenaje
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].
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
automatizados. Combinados
se
usan
como
con equipos
componentes
informatizados
en
la
distribución
de manejo de
palés,
y
almacenaje
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].
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 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 s egún muestra la Tabla.
1.Tabla 1. Clasificación de las bandas dependiendo de su posición.
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 d e acero a través del mismo. Las poleas se c olocan 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).
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 Poleas.
1.5.-
Ubicación
de
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.
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
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.
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 e n la aerolínea.
Determinar Velocidad del Transportador.
Como datos iníciales tenemos que 50 maletas x Banda x 10 min
( )
Determinar Capacidad de Carga
() Capacidad =
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 dado por el tipo banda a utilizar y tipo de transportador a utilizar obtenido en la Tabla 2.
Tabla 2. Características de bandas comerciales
de
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 l a siguiente ecuación:
)() ()( Donde: W = peso de carga (lb) w = f
peso de banda (lb)
= coeficiente de fricción
s = velocidad (FPM)
La potencia para el retorno de la banda se considera despreciable, por lo tanto tenemos:
⁄( ) ⁄( ) ⁄ ⁄( ) )()( ) ( ( ) Calculo del Motorreductor La relación de reducción necesaria la obtenemos respecto a la Figura 1.11.
⁄ ( ) Diámetro de la Catarina
⁄ Relación de Transmisión
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 ).
() () ) (
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:
( ) 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:
Usando la siguiente formula se obtiene el momento de flexión máximo para la flecha (eje):
) ( )( 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.
⁄ ( ) ⁄ Para el diseño de este engrane se considera como factor de seguridad “n” un valor de 2.
⁄ ⁄ [ ( ) ] En producto comercial tenemos un eje cuyo diámetro es de ¾ de pulgada
Calculo del circulo de Morh d=
0.74
r=
0.37
A=
0.43008403
I=
0.01471963
J=
0.02943925
σx
τxy σy
0
=
23.0376097
=
6146.63033
=
σpromedio
3073.31516
=
3073.40151
R= σmax
=
6146.71667
σmin
θp
=
θs
=
=
0.0863439 0.21474093 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.
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
∑ Calculo para el plano xz
∑ Para ubicar estos dos resultados (xy, xz) dentro de un mi smo diagrama de cortantes
CALCULO
DE
TRANSPORTADORA
UNA PARA
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
Trigo
Densidad= 47lb/pie3 Material medianamente abrasivo Tamaño = ½
BANDA LAS
DESARROLLO 1-
Buscando ancho y velocidad de correa Peso especifico Capacidad
47lb/pie3 200Ton/hr
a) Peso especifico Capacidad
2-
Decimo C = 260Ton/hr y peso especifico = 47lbs/pie3
C´= 260 x (47/50) = 244,4 como es i nferior a la capacidad que se esta manejando.
Enlace la velocidad real es (250/244,4) x 460 = 471 pie/mi n
Ancho correa 26”
Velocidad de la correa = 471 pie/min
Clasificación de polines y rodillo Diámetro de poline Diámetro del eje
3-
47lb/pie3 200Ton/hr
4 y 5 A(serie C.E.M.A) Hasta 5/8”
Separación de Polines Ancho de la correa Densidad del material
26pulg 47/pie3 x (43,48lb/ pie3 )
Se tiene Separación rodillo de ida Separación de rodillo de retorno
5 pies 10pies
4-
Calculo de la cantidad de polines Se utilizan 3 polines de impacto a 0,5mt de separación entre ellos: Cantidad de polines ida : n = L/separación Lc = 25mt = 82,021pies Lt = b x c Lt = 26” x 0,9 = 23,4” 1.95pies
Separación de polines de impacto = 0,5mt = 1,65 pies,
i =
N° polines de impacto.
L* = Lc – 2Lt – (i -1)* separación polines de impacto L* = 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 Densidad
26pulg 47lb/ pie3
Se tiene: Peso de polines de ida Peso de polines de retorno
9-
17lb/conjunto 11lb/conjunto
Peso aproximado de la correa para calcular el factor “G”
Ancho de la correa Densidad
26pulg 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=0,0360
M = Factor de pérdida > es 0 P = 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 piñon n2 = Rendimiento reductor n3 = Rendimiento motor nt = 0,95 * 0,95 * 0,85 > nt = 0,77% Potencia necesaria en el motor con: G : 11,3lb/pie F
H:3mt = 9,84pie
0,0360
M
0
460pie/min
P
0,0693832
82,021pies
C
250ton/hr
S L
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 efectiva Te = 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 = 431,68lb T2 = 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 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 =
14-
Tmax/ancho correa = 4948,5/26 = 184,019lb/pulg
Según catalogo de caucho técnico. Según catalogo decimos: Empalme mecánico P.I.W : 184,019lb/pulg
con lo cual se selecciona la correa transportadora Modelo No de telas Tensión más trabajo Empalme Espesor de la carga Peso de la carga
15-
Cautec 220 2 230 P.I.W Mecánico 30mm 3,0kg/m2
Resistencia al Impacto Emax = h(m) m(kg) = 1 – 10 Emax = 1 * 8.07* 10 –
16-
3
Por lo tanto cumple las condiciones
Soporte de carga: (ancho máximo) Densidad = 47lb/ pie 3 = 0,752865T/m3 Nota: Ancho máximo de la correa para soportar la carga adecuada entre los rodillos es de 750mm(30”)
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)
Grano
75
Espesor de cubierta Superior(mm)
Inferior(mm)
1,5 - 3,0
Tipo de cubierta
1,5
N
Grano N: Normal Densidad Temperatura de operación Polímero base
1,15kG/m2/mm.esp 20° a 80°C 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” = 35,56cm
Velocidad de correa = 471pie/min = 143 6m/min Revolución del tambor = n = V / π * d = 143,6/n * 0,254 = 128,5 ≈ 129 rpm H = 19r.p.m
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 Potencia selección Paso cadena Lubricante por
20-
1,25 u * 1,25 =5 ¾” (19,05mm) Goteo
Calculo de número de eslabones Calculo de número de eslabones y longitud de l a cadena (L) = Z1 + Z2 / 2 + 2.C/P + ((Z2-Z1/2*n)/C)2 * P = eslabones longitud En la que C = distancia entre c entros propuesta(mm)
P Z1 Z2
Peso de cadena(mm) Número de dientes del piñon motriz 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.
