3. TRANSPORTE DE SOLIDOS 3.2 CRITERIOS EN LA SELECCIÓN DE EQUIPOS PARA TRANSPORTE DE SOLIDOS. -introducción -clasificación en tipo y función -transporte externo -transporte interno -organización -organización del transporte interno -criterios del transporte interno (técnico y económico) -maquinas de transporte -equipos de transporte Introducción La selección de los equipos de transporte se realiza una vez que se ha definido el proyecto. Para ello se debe tener en cuenta el plan minero a ejecutar, que consiste en una evaluación técnica y económica completa. Los aspectos más relevantes para la realización de una correcta selección de equipos de transporte. Manejo de sólidos a granel, para su transporte y almacenamiento, es un área a menudo descuidada en muchos entornos industriales y académicos. Esto puede tener muchas razones, no por lo que son todo el mundo ha tenido alguna experiencia en el manejo de sólidos a granel. También la importancia de sólidos a granel manipulación en el proceso de generación de valor a menudo no se entiende. Muchas personas simplemente ven que la necesidad de manejar sólidos añade costo, sin proporcionar un valor añadido evidente. Sin embargo, dejando de lado los sólidos a granel manipulación puede destruir rápidamente todo el valor de un producto, por ejemplo, si es endurecida en un silo y tiene que ser lavado para reiniciar las operaciones. La escala de los problemas de funcionamiento que pueden surgir en manejo de sólidos es también absolutamente independiente de los gastos de capital del equipo en cuestión. Puesta rebasamiento, tiempo de inactividad, pérdidas de producción y los costos de rectificación puede incurrir en penas terribles para el diseño pobre.
Manejo de sólidos a granel es un viejo, tal vez la más antigua disciplina de proceso químico ingeniería.
Caracterización de material a granel Propiedades de las partículas Cualquier sólido a granel se compone de dos o más fases, la más destacada de las cuales es la fase dispersa sólidos: las partículas. Las otras fases son el líquido intersticial (generalmente aire) y cualquier humedad residual adsorbe o se concentra en los huecos individuales o capilares. Las partículas se definen por su composición química, su tamaño y forma. Los dos últimos son en casi el 100% de todos los sólidos parámetros distribuidos, ya que el tamaño y la forma de las partículas en un sólido a granel tienden a variar. Tiene que ser declarado firmemente en cualquier discusión de tamaño de partícula para las partículas finas que para todo pero las partículas exactamente esféricas, no hay parámetro de tamaño único que suficientemente describe la partícula. En cambio, cuando se describe partículas finas mediante caracterización diversos técnicas, el método empleado propiedades estudios individuales de una partícula, tales como volumen, dispersión de luz, y relaciona esto con las mismas propiedades de una esfera. Es por lo tanto importante que el método utilizado para describir la distribución de tamaño de partícula de una sólida a granel mide una característica de la partícula que es funcionalmente importante para la sistema estudiado. Tal parámetro para fines de transporte neumático sería el terminal de la solución de velocidad de las partículas.
Clasificación en tipo y función. Según el tipo de sustancia a transportar de la siguiente forma: Transporte: liquido, sólido y gas En función del espacio físico donde se desarrolla el mismo se puede clasificar en: Transporte externo e interno.
Transporte externo
Resulta vital para la determinación de la localización de una planta industrial, como consecuencia de un gasto excesivo en el transporte de los insumos o de un alto costo del transporte de los productos hasta los mercados respectivos.
Transporte interno Hace referencia al transporte dentro de la planta o fabrica, el cual debe estar analizado cuidadosamente. Naturalmente, en los distintos tipos de plantas industriales, según las características de las mismas y el proceso, el costo del transporte interno resultará más o menos significativo. Organización del transporte interno Para organizar el transporte interno de una planta industrial es necesario considerar aspectos técnicos y económicos, que serán los determinantes en la elección de equipo de transporte a utilizar.
Criterios en los aspectos: -Técnicos. -Económicos Técnicos Las características (naturaleza) del material a transportar, tales como tamaño, peso especifico, dureza, abrasividad, humedad, temperatura, etc. -Distancia y dirección del transporte (vertical, horizontal, oblicua) -Cantidad horaria a transportar -Forma de almacenamiento de los materiales -Lugar donde se realiza el transporte (abierto o cerrado) -Seguridad de operarios (de la planta en general y que atienden el equipo de transporte en particular)
-Forma y lugar de carga y de descarga del equipo de transporte
Económicos -La amortización del equipo de transporte (incluyendo su instalación) -El consumo energético del equipo -Los gastos de alistamiento y mantenimiento del equipo -Los gastos de operación del equipo
METODOLOGIA Una metodología sencilla para analizar el transporte en planta está dada por la formulación de las clásicas preguntas: ¿Por qué? , ¿Qué? , ¿Cuánto? , ¿Dónde? , ¿Cómo? y ¿Quién?. La pregunta ¿Por qué?, debe hacerse siempre con el objeto de saber si el movimiento es imprescindible, en algunos casos, un cambio de proceso o una renunciación de máquinas puede resultar más conveniente que efectuar el transporte previsto. La pregunta ¿Qué?, estamos investigando sobre las características del material, tamaño, forma, estado, dureza o fragilidad, etc. situación determinante para elegir el equipo de transporte más adecuado para cada caso. Atiende un aspecto cualitativo del material a transportar. La pregunta ¿Cuánto?, esta indicando la cantidad a transportar por unidad de tiempo y permitirá optimizar el equipo y dimensión del mismo a seleccionar. Por consiguiente atiende un problema cuantitativo del transporte a realizar. La pregunta ¿Dónde?, apunta a establecer los lugares de carga y descarga del material y el recorrido a seguir, así también como el lugar en el que se efectuará el transporte. ¿Cómo? se formula con el objeto de establecer la necesidad o no de equipos y en este ultimo caso, la determinación del más adecuado desde el punto de vista técnica y económica.
El ¿Quién? está analizando el (o los) operario(s) requerido(s) para operar el equipo de transporte. Si realizamos adecuadamente esta metodología el conjunto de preguntas señalado precedentemente permitirán asegurar una buena elección del sistema de transporte interno en planta.
Las máquinas a considerar las clasificaremos en: Máquinas motrices portátiles e instalaciones fijas para el transporte de sólidos. Las primeras de ellas son máquinas que se desplazan por la acción de un motor Las segundas son máquinas en las que el desplazamiento es del material entre puntos determinados
Maquinaria de transporte La necesidad de efectuar, en plantas industriales el transporte de grandes volúmenes de materiales, en forma segura y rápida originó la aparición de diversos tipos de máquinas que permiten asegurar el movimiento de los distintos materiales en forma horizontal, vertical y oblicua.
Carretillas Las carretillas son plataformas con ruedas accionadas por un motor que puede ser eléctrico (con acumuladores) o naftero. En horizontal pueden transportar hasta 2 toneladas de carga a velocidades de hasta 10 km./hora para las eléctricas y de hasta 25 km./hora para las nafteras. En algunos casos cuentan con una plataforma elevable, dando lugar a los denominados autoelevadores, que permiten apilar y acomodar cargas en los depósitos, los autoelevadores según sus características permiten apilar cargas hasta una altura de 10 metros y es el método de transporte más utilizado en la actualidad para el traslado y acomodado de cargas dentro de los depósitos (Figura Nº 3).
Tractor con Remolques Consiste en un tractor que remolca vagonetas, que llevan el material. El volumen en material a transportar depende de la potencia del tractor y de la cantidad de vagones que remolca. Esta es una forma de transporte utilizada solamente en transporte horizontal. En plantas siderúrgicas es utilizado para el transporte del arrabio, el tractor es reemplazado por una pequeña locomotora (loco tractor) y los vagones utilizados son térmicos. El tren circula sobre rieles.
Palas Mecánicas Constan de una base o plato giratorio y un brazo que en el extremo tiene una cuchara o pala. Las palas mecánicas pueden ser a nafta, diesel o eléctricas, y con ruedas u oruga (ver Figura Nº 4). Se utilizan para la manipulación de grandes cantidades de materiales en trozos para carga, descarga y apilado de los mismos.
Grúas Puente Consisten en dos torres que se encuentran unidas por un puente. Las dos torres, que son soportes del puente se desplazan, con ruedas, sobre rieles. El puente cuenta con un carrito (que en la parte inferior tiene un guinche) que se desplaza perpendicularmente a los rieles. Las torres pueden ser altas, como las que se observan en los muelles de los puertos o pequeñas y que circulan por la parte superior de las naves de las plantas industriales (ver Figura Nº 5). Estas grúas cuentan con un habitáculo para el operario que las maneja. Se utilizan para el movimiento de bultos o recipientes que contienen materiales; con lingas se utilizan para la carga y descarga de vehículos, etc. En las plantas siderúrgicas se emplean, por ejemplo para transportar el arrabio líquido, en cucharas, desde los altos hornos a los convertidores.
Transportadores por Gravedad En estos transportadores, los materiales se mueven por efecto de la gravedad. Una regla a tener en cuenta en cualquier planta industrial es que siempre que sea posible debe de utilizarse este efecto, para el movimiento de los materiales, con el objeto de economizar energía. Generalmente estos transportadores son utilizados para alimentación de máquinas con materiales secos en trozos o pulverulentos.
Planos Inclinados Básicamente consisten en planos inclinados (con bordes), con ángulos mayores de 45 grados. Estos pueden ser rectos o en espiral. Canaletas Vibratorias Están compuestas por una especie de canaleta que cuenta con un vibrador magnético, que ayuda a mover el material hasta el borde, y luego cae por gravedad. TRANSPORTADORES MECÁNICOS Transportado de Tornillo (de Rosca o Sin Fin) El transportador de rosca consiste en un eje de acero, sobre el cual se desarrolla una espiral, que gira dentro de un canal. (Ver Figura Nº 6). El eje es propulsado por un motor y el acople se produce a través de engranajes o cadenas. Este transportador se utiliza para el movimiento de materiales abrasivos y no abrasivos, en horizontal y oblicuo con pendiente que no supere los 30º. Puede transportar cereales, carbón, arena, piedra, clinker de cemento, etc; La longitud máxima de transporte no debe superar los 30 metros, pues más allá de esa distancia los esfuerzos de torsión que se producen son muy elevados. El diámetro máximo a utilizar es de 0,60 metros. Este tipo de transporte se utiliza principalmente para movilización de granos en silos de campaña y se los denomina “CHIMANGO”.
Transportador de Rasquetas (o Paletas) El transportador de rasquetas consiste en un canal por el que se desplazan paletas, cuya sección se ajusta a la del canal. El material a transportar se ubica entre las paletas y con el movimiento de éstas se va desplazando. Las paletas se encuentran unidas a una o dos cadenas sin fin, que se mueven como consecuencia de que en los extremos del transportador cuentan con ruedas dentadas, de las cuales la (las) de un extremo es (son) motora (s). Las paletas generalmente son de acero y están dispuestas a distancias iguales a lo largo de la cadena (Figura Nº 7). Las paletas suelen estar suspendidas apoyando los extremos de las mismas con ruedas sobre rieles (Figura Nº 8) o calzas sobre guías. La velocidad de las cadenas se encuentra entre 6 y 60 metros/min., aunque la más frecuente es de 30 metros/min.
Transportador Redler El transportador Redler es similar al de paletas, la diferencia estriba en que la sección de la paleta no es igual a la del canal, sino que cubre solo una parte de la misma. En la Figura Nº 9 se puede observar el transportador y diversos tipos de perfiles de paletas. Este transportador es especialmente indicado para el transporte de materiales sueltos, secos y abrasivos, tales como cemento, harina, arena, clinker, carbón, etc. El movimiento del material se produce por el arrastre de los perfiles que se mueven sobre las partículas y la fricción de estas entre si. Se aplican a transporte en horizontal, vertical o con cualquier ángulo. Cuanto mayor sea la inclinación de transporte se requieren perfiles de mayor sección.
Cinta Transportadora Consiste en una cinta sin fin con dos poleas, una de las cuales es motora (polea de cabeza) y la otra es conducida (polea de cola). Cuenta con rodillos locos debajo de la cinta (banda), denominados de apoyo para los que se encuentran debajo de la cinta cargada y rodillos de retorno para la cinta que regresa vacía. Los rodillos de apoyo se encuentran espaciados entre 1 y 1,5 metros y los de retorno entre 1,5 t 3 metros. La polea motora es accionada por un motor a través de un reductor de velocidad (ver Figura Nº 10). La velocidad de la cinta varia entre 30 y 120 metros/min.
Las cintas se estiran por el uso y para que trabajen correctamente es necesario tensarlas, lo que se hace con diversos aparatos. En la Figura Nº 11 se pueden observar dos formas de tensado de cinta de uso común. En la zona de carga del material a transportar suelen disponerse rodillos de apoyo a menores distancias que las señaladas anteriormente para absorber el peso del material que cae desde la tolva. A efectos de evitar desgastes excesivos de la cinta es necesario tener en cuenta las siguientes recomendaciones: a) Que el material a cargar entre en contacto con la cinta a su misma velocidad e igual dirección. b) El centro de la tolva de carga debe coincidir con el eje de la cinta c) El material en trozos gruesos debe frenarse en la tolva minimizando en lo posible la altura de caída. d) La tolva de carga no debe tocar la cinta (la distancia entre ambas suele cubrirse con una pollera elástica. Las cintas pueden ser de distintos materiales, tales como, tela, cuero, goma, sintético y metal. Pueden utilizarse planas o abarquilladas, en la Figura Nº 12 se esquematizan ambas formas. Los anchos de cinta varían entre 35 y 150 cm. En la Figura Nº 13 se esquematiza las distintas formas de descarga.
Elevador de Cangilones El elevador de cangilones consiste en una cadena (o cinta) sin fin que en sus extremos cuentan con una rueda dentada (o polea). A dicha cadena van unidos cangilones (baldes), a intervalos uniformes. La rueda dentada superior es motora y la inferior es conducida. El accionamiento de la rueda motora está dado por un motor a través de un reductor de velocidad. Los cangilones toman el material a transportar en la parte inferior, con el balde que viene invertido, gira y asciende hasta la cabeza superior donde lo descarga. Es un transportador utilizado para elevar granos, carbón, cenizas, cemento, minerales y rocas en trozos, etc. Efectúa transportes en vertical y con inclinación superior a 45 grados.
Equipos de transporte -Para la selección del equipo de transporte correcto se deben tomar en cuenta los siguientes: -Capacidad del transportador -Longitud de desplazamiento -Elevación -Requisitos de procesamiento -Costos La capacidad requerida es un factor primordial en la selección de un transportador. Los transportadores de banda, que se pueden fabricar en tamaños relativamente grandes, para funcionar a velocidades elevadas, transportan económicamente grandes cantidades de materiales. La longitud de desplazamiento está limitada para ciertos tipos de transportadores. Con bandas resistentes a la tensión, el límite de longitud para los transportadores de banda puede ser de varios kilómetros. Los transportadores de aire se limitan a 305 m; los vibratorios a centenares de metros. Conforme aumenta la longitud del recorrido, la elección de las alternativas se va haciendo cada vez más estrecha.
La elevación de materiales se puede manejar por lo común en forma más económica mediante elevadores de cangilones verticales o inclinados, pero cuando se combinan los desplazamientos ascendentes y horizontales, es posible considerar otros transportadores. Se deben tomar en consideración las características físicas como químicas de los materiales; sobre todo la fluidez. También, son importantes la capacidad de abrasión, la friabilidad y el tamaño de los terrones. Algunos transportadores pueden satisfacer los requisitos de procesamiento con cambios ligeros de diseño. Por ejemplo, un transportador de flujo continuo puede proporcionar el enfriamiento deseado de sólidos simplemente al poner el material en contacto directo con metales conductores del calor. El costo inicial de los transportadores se relaciona con la esperanza de vida, así como también con el índice de flujo escogido. Es necesario efectuar comparaciones de costos sobre la base del estudio específico para cada aplicación del transportador.
Transportadores de tornillo helicoidal Es de los métodos más sencillos y más antiguos para transportar materiales a granel. Consiste en un sistema de aspas helicoidales (hélice laminada a partir de una barra plana de acero) o seccionales (secciones individuales cortadas y formadas en hélice, a partir de una placa plana), montadas en una tubería o un eje y que giran en una de artesa El material colocado en el cuerpo del transportador a través de las aberturas de entrada se mueve a lo largo en un suave movimiento en espiral por la rotación del tornillo. Las entradas, salidas, compuertas, transmisiones y otros accesorios controlan el ritmo de transporte del material y el lugar de descarga
Transportadores de banda Pueden recorrer distancias a velocidades de 5.08 m/s y manejar hasta 5000 ton/h.
-Pueden funcionar a velocidades lentas para la recolección manual. -Elevador de cangilones Son las unidades más sencillas para el transporte vertical de sólidos. Pueden funcionar al aire libre o encerrado
Transportadores vibratorios u oscilantes Son esencialmente de impulso direccional Consisten en una placa horizontal sobre resortes, que vibra gracias a un brazo excéntrico de conexión directa, pesos excéntricos giratorios, un electroimán, un cilindro neumático o hidráulico. Saltos cortos, impulsa material hacia arriba y hacia adelante.
Transportadores de flujo continuo Su principio es que cuando una superficie se arrastra transversalmente a través de una masa de material granular, en polvo o con terrones pequeños, arrastra consigo una sección transversal o de material que es mayor que el área de superficie misma. -Es una unidad completamente encerrada -Tiene una capacidad relativamente elevada por unidad de área de sección transversal. -Puede seguir una trayectoria irregular en un plano simple.
Transporte Neumatico: Fase Densa El transporte neumatico en fase densa se utiliza en todos aquellos sectores que manipulen sólidos granulados o pulverulentos. Su característica principal es la baja velocidad de transporte (entre 3 y 10 m/s), lo que lo hace apropiado a una amplia gama de aplicaciones. Se recomienda principalmente en aquellos casos donde se requieran altas capacidades de transporte (hasta 100 Tn), largas distancias (hasta 500 m ) para una manipulación cuidadosa del producto de tal forma que evite la rotura del producto debido a su fragilidad, o las características de abrasividad.
Tiene aplicaciones en sectores como alimentario, elastómeros, químicas, plásticas, minerales, cerámicas, cemento, tratamiento de residuos y medioambiente. Las características más importantes de un transporte neumatico en fase densa son los siguientes: · Transporte a largas distancias y altas capacidades productivas. · Manipulación cuidadosa del producto, evitando la rotura de partículas. · Sin atascos en mínima velocidad y grandes cargas (relación kg producto/kg gas). . Transporte lento y cuidadoso desde aprox. 1 m/seg. . Debido a su baja velocidad mínimo desgaste con productos abrasivos. . Optimo sistema para transporte de mezclas preparadas sin disgregación de la misma. . Diámetros de tubería de transporte mínimos. . Mínimos costes de energía por la eficiente utilización de la energía a presión. . Funcionamiento seguro incluso en productos a granel húmedo, cohesivo, pegajoso y sin fluidez. . Mínimo desgaste del equipo, reduciendo drásticamente el mantenimiento. . Inyectores de aire para fluidificar materiales reduciendo la fricción. . Inyección de aire por pulsos para impedir que el producto fluya discretamente en forma de gránulos. . Generadores auxiliares de Línea para asistir el transporte a través de la ruta de flujo. . Vibración para el transporte de polvos cohesivos. . Sistemas de cabecera en paralelo para transporte en continuos. Los Sistemas de Transporte de Fase Densa a Presión utilizan normalmente aire comprimido por encima de 1 Bar. Aunque se puede realizar el transporte mediante válvulas rotativas, el medio de impulsión más utilizado es un depósito a presión. Desde
este depósito el material es empujado por presión a su parte inferior, de donde entra el producto a una tubería. Esta tubería llega a una tolva o silo receptor donde el producto se separa del aire mediante un filtro u otro sistema. El producto que entra a través de la tubería, lo hace inicialmente a baja velocidad, y luego se acelera gradualmente hacia la salida. Estos sistemas generalmente operan en batch y su funcionamiento es básicamente el siguiente: 1. Llenado del aparato a presión con producto a través de la válvula de admisión. 2. Presurización del depósito hasta alcanzar la presión de transporte de 1 a 4 bar. aprox. 3. Apertura de la válvula de descarga hasta que el producto ha sido desalojado. Asimismo, accionamiento de los booster de la línea de transporte. 4. Cierre de la válvula y recarga del tanque. Bibliografías Operaciones Básicas De Ingeniería Química”: Brown · “Maquinas De Transporte” N.P. Waganoff · “Manual Del Ingeniero” Hutte · “Movimiento Y Almacenamiento De Materiales” R.F. Biasca
