Mec 3340 Transporte Continuo

MAQUINAS DE ELEVACION Y TRANSPORTE

1. EMPLEO DE TRANSPORTADORES CONTINUOS. El transporte de bienes y materiales juega un rol importante para la correcta selección de los sistemas de transporte. Un sistema de manejo de materiales no consiste sólo en las correas transportadoras, camiones, montacargas, elevadores de cangilones, tornillos sin fin y otros. Detrás de esta especialidad hay una gran variedad de conceptos, variables, equipos, instalaciones y prioridades que se deben contemplar cuando se evalúa un sistema. Las correas o los elementos de transporte son sólo los medios de conexión entre distintas entidades, como equipos, plantas de proceso, acopios, depósitos, etc., que a su vez presentan diversas restricciones para su alimentación, operación y descarga Los transportadores continuos se clasifican desde diversos puntos de vista, por ejemplo:  Transportadores continuos para transporte vertical como ser elevadores de cangilones.  Transportadores horizontales de mercaderías y materiales conocidos como cintas transportadoras, rastras y bandas articuladas.  Transportadores continuos de bienes exclusivos como transportadores de rodillos, transportadores de tornillo sin fin, transportadores neumáticos, etc.

1.1. BIENES O MATERIALES A TRANSPORTAR. La clase de materiales así como sus propiedades físicas son los factores principales para la determinación de la estructura y los datos constructivos de instalaciones de transporte. Por eso debe conocerse el proyecto de la instalación total. Los materiales se dividen en bienes en forma de piezas o mercaderías y bienes que se pueden verter o echar, denominados materiales a granel. Las mercaderías son normalmente bienes de regular tamaño, de una sola pieza, empaquetadas y de más o menos una misma masa. Aquí se cuentan: Cajas, bultos, paquetes, piezas de maquinaria, piezas de construcción, bloques, partes y otros. La particularidad de estos bienes es resultado del dimensionamiento, la forma, el peso específico y otros. Los materiales a granel son los diversos bienes o materiales que son troceados, granulados o en forma de polvo como ser: Tierra, cal, arena, cemento, cereales y otros. Las propiedades se determinan con ayuda de sus características físicas como ser: Peso específico, humedad, granulometría, ángulo de talud natural, ángulo de deslizamiento, grado de abrasión y otros. Conocer las características de las partículas y granos de los materiales a transportar es conocer sus partes y composición de sus medidas. Debe determinarse el tamaño máximo de grano a (que es la medida diagonal más grande entre aristas. Ver gráfico 1.1.)

1


Gráfico 1.1. Dimensión del grano.

De la uniformidad de partículas de la composición se tienen dos grandes grupos de materiales: los materiales clasificados y los no clasificados. Para materiales clasificados se tiene: a max : a min  2,5 (1) Para granos se tiene: a k



1 2

( a max

 a min ) mm (2)

Para materiales no clasificados se tiene: a max : a min  2,5 (3) Para la determinación de a k se usa el largo máximo entre cantos de las partes o partículas del material. Si en una prueba de tamaño de 0,8 a max hasta amax de una cierta porción de material amax es mayor al 10% entonces a k= amax. Si de la porción menos del 10% es menor entonces ak= 0,8 amax. Véase tabla 1.1.

El peso específico se entiende por el peso de una unidad de volumen  de un determinado material. La tabla 1.2. muestra la clasificación de los materiales a granel y su peso específico. Angulo de talud natural: Si se dejase caer material a granel sobre una superficie plana, éste formaría un talud natural formando un cierto ángulo con la superficie. Ver gráfico 1.2.

Grafico 1.2. Angulo talud natural

Es el ángulo de talud natural y varía según los diferentes tipos de materiales. Cada material tiene su propio ángulo de talud. Se pueden determinar 2 tipos de ángulos:  = ángulo de talud en reposo  b = ángulo de talud en movimiento

2


Gráfico 1.1. Dimensión del grano.

De la uniformidad de partículas de la composición se tienen dos grandes grupos de materiales: los materiales clasificados y los no clasificados. Para materiales clasificados se tiene: a max : a min  2,5 (1) Para granos se tiene: a k



1 2

( a max

 a min ) mm (2)

Para materiales no clasificados se tiene: a max : a min  2,5 (3) Para la determinación de a k se usa el largo máximo entre cantos de las partes o partículas del material. Si en una prueba de tamaño de 0,8 a max hasta amax de una cierta porción de material amax es mayor al 10% entonces a k= amax. Si de la porción menos del 10% es menor entonces ak= 0,8 amax. Véase tabla 1.1.

El peso específico se entiende por el peso de una unidad de volumen  de un determinado material. La tabla 1.2. muestra la clasificación de los materiales a granel y su peso específico. Angulo de talud natural: Si se dejase caer material a granel sobre una superficie plana, éste formaría un talud natural formando un cierto ángulo con la superficie. Ver gráfico 1.2.

Grafico 1.2. Angulo talud natural

Es el ángulo de talud natural y varía según los diferentes tipos de materiales. Cada material tiene su propio ángulo de talud. Se pueden determinar 2 tipos de ángulos:  = ángulo de talud en reposo  b = ángulo de talud en movimiento

2


Se tiene que  b = (0,5 a 1)  Para fines de cálculo  b = 0,7  aprox.

Rozamiento: Para la construcción del medio de transporte y sus accesorios, las cifras de coeficientes de rozamiento sobre las diferentes bases o superficies juegan un rol importante. En la tabla 1.3. se muestran los coeficientes de rozamiento y el ángulo de talud natural de algunos materiales. Debe considerarse también el efecto de desgaste producido por la abrasión del material en movimiento constante inutilizando las superficies de la instalación de transporte. Debe tomarse en cuenta cuando se utilizan materiales abrasivos como: Cemento, tierra, cascajo, arena, coque, bauxita, ripios y otros materiales obtenidos de procesos mineros (minerales chancados, lixiviados y otros). 1.2. TRANSPORTADORES DE BANDA. Los transportadores de bandas sin fin, fin, son transportadores de materiales y piezas o bultos, horizontales o inclinados, que tienen como su nombre lo dice un órgano de tracción o de soporte una banda o cinturón sin fin, soportada soportada por rodillos. Descripción esquemática de la máquina:

Grafico 1.3. Cinta transportadora

Este tipo de transportadoras continuas están constituidas básicamente por una banda sinfín flexible que se desplaza apoyada sobre unos rodillos de giro libre. El desplazamiento de la banda se realiza por la acción de arrastre que le transmite uno de los tambores extremos, generalmente el situado en “cabeza”. Todos los componentes y accesorios del conjunto se disponen sobre un bastidor, casi siempre metálico, que les da soporte y cohesión. Se denominan cintas fijas a aquéllas cuyo emplazamiento no puede cambiarse. Las cintas móviles están provistas de ruedas u otros sistemas que permiten su fácil cambio de ubicación; generalmente se construyen con altura regulable, mediante un dispositivo que permite variar la inclinación de transporte trans porte a voluntad.

3


Grafico 1.4. Esquema de los componentes de una cinta transportadora.

Los transportadores de banda son muy utilizados para el transporte de piezas y materiales sueltos. Se utilizan para grandes capacidades de transporte hasta 20000 t/h y para distancias muy largas hasta 17 km. Son de construcción sencilla, poco cuidado, mínimo desgaste, relativa reducción de accionamiento. Las cintas transportadoras son elementos auxiliares de las instalaciones, cuya misión es la de recibir un producto de forma más o menos continua y regular para conducirlo a otro punto. Por otra parte, las cintas son elementos de una gran sencillez de funcionamiento, que una vez instaladas en condiciones suelen dar pocos problemas mecánicos y de mantenimiento. Son aparatos que funcionan solos, intercalados en las líneas de proceso y que no requieren generalmente de ningún operario que manipule directamente sobre ellos de forma continuada.

1.2.1. TRANSPORTADORES DE BANDA DE GOMA. Este tipo de transportadores utiliza bandas del tipo textil recubiertas de goma. Las más tradicionales son de tejido de algodón recubiertas de goma. En la actualidad se encuentran una variedad de materiales sintéticos como el rayón, dacrón, poliester y otros que mezclados con el algodón forman tramas y urdimbres de elevada resistencia a la tracción. De la misma manera lo recubrimientos son más resistentes a la la abrasión, la temperatura y los agentes químicos. Dependiendo de los fabricantes se tienen diferentes resistencias a la tracción. Para cintas de minería de gran longitud medidas en km. se utilizan bandas con núcleo de cable de acero-

1.2.1.1. DETERMINACION DEL NÚMERO DE TELAS. La tracción máxima de la banda F 1 en desplazamiento o frenado, juntamente con la calidad de confección y el ancho de la banda, además de un valor de seguridad determinan el número de telas. Se tienen las siguientes relaciones: z



F 1  v z B  k z

v z



 B  z

 ges

  z   b

4


 z



F 1 Ages

 b



s E D

E E

V b



 B  ges

Donde: z = Número de telas telas (mínimo 2) B = Ancho de banda m F1= Tracción máxima en la banda N kz= Tensión de estabilidad de tiro KN/cm Ver tabla A1 en tablas adicionales (Ej. kz=1 kN/cm para algodón) vz= Coef. Seguridad en lado de tracción (5 a 10)  B  Estabilidad de rotura KN/m2  z  Tensión de tiro KN/m2  b  Tensión de retorno KN/m2  ges  Tensión total KN/m2 vb  Coef. Seguridad en lado de retorno (3 a 5) Ages= Sección de telas de la banda m2 SE= Resistencia o fuerza de la banda D = Diámetro de tambor motriz EE= Modulo E de la banda: E E=70 KN/mm2 para materiales sintéticos EE=2 a 10 KN/mm2 para gomas

1.2.1.2. DIAMETRO DEL TAMBOR PARA BANDAS TEXTILES. Los diámetros de tambor se encuentran normalizados, por ejemplo según la norma DIN 22101 se tienen los siguientes datos: D= 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1400, 1600, 1800,2000 mm. En nuestro medio debemos adecuar a los materiales existentes, pues generalmente son construidos con tuberías o en algunos casos planchas cilindradas. El diámetro se puede determinar de la siguiente relación: D 

360  F u p    a  B

Donde: Fu = Esfuerzo del tambor KN p = Valor adicional de transporte Para algodón pB= (20 a 40) KN/m2 Para sintéticos pB= (30 a 60) kN/m2 a = Angulo de abrazamiento B = Ancho de la banda m D = Diámetro tambor m El diámetro mínimo se puede establecer a partir de: D min  x  z

5


Dmin = Diámetro mínimo de tambor en m x = Multiplicador de tabla 1.6 z = Número de telas

1.2.3. CALCULO DEL TRANSPORTADOR DE BANDA. 1.2.3.1. CAPACIDAD DE TRANSPORTE. El volumen de transporte se calcula a partir de: I v

 3600  v  A  k

Donde: Iv = Capacidad volumétrica o volumen de transporte en m 3/h v = Velocidad de transporte en m/s A = Sección del material transportado en m 2 k = Factor para transportadores inclinados. Ver tabla 1.8.      Se puede usar la relación aproximada: donde δ es el ángulo de inclinación del transportador. La capacidad másica de transporte se determina con: I G

 I v   s

Donde: IG = Capacidad de transporte en t/h  s

 Peso específico del material t/m 3

Las anteriores dos ecuaciones solo se usan para materiales sueltos a granel. Para bultos y cajas se tiene: Qst



3600  v lt

Qst = Capacidad de transporte en piezas/h lt = Tamaño de bulto o caja en m Luego se tiene que: I G

IG = Capacidad de transporte en t/h Gst = Peso del bulto en kg



Qst  Gst

1000

6


El área o la sección de material suelto transportado se puede determinar por: Para correa plana: Según el dibujo 1.5.

Grafico 1.5. Área o sección (A) de correa plana 2

 b  A   b   tan  1     tan  1 2 2  2  1

b

1

Donde  1    3 y b  0,9  B  0,05

en m (Según normas DIN)

Para correa cóncava: Según el dibujo 1.6. para sección trapezoidal:

Grafico 1.6 Correa cóncava. .

2

1  b  b  b  A     tan  1   b     tan  2  2  4  2 

 b  A     2 

2

 tan   3 tan     4   1

POTENCIA DE ACCIONAMIENTO: Existen varios métodos para la determinación de la potencia de accionamiento en las cintas transportadoras sin fin. Se toma en cuenta la fuerza en el tambor de accionamiento Fu. Para instalaciones de transporte de materiales sueltos y paquetes se tiene: F u

I  I  H   fg es  L  g   Gm  G   G g 3,6  v  3,6  v 

7


Fu = Esfuerzo en el tambor motriz en N f ges = Coeficiente de rozamiento de partes móviles del transportador Gm = Peso lineal de la banda más rodillos de envío y reenvío en kg/m IG = Capacidad de transporte en t/h v = Velocidad de transporte m/s L = Longitud de transporte (proyección horizontal) en m H = Desnivel de transporte (+ para transporte ascendente) (– para transporte descendente) Donde: f ges  f  C f  Valor de rozamiento de transportador y rodillos de carga Tabla 1.4. C = Valor determinado de grafica en función a longitud de transporte.Tabla 1.5

 2  Gb  Gro  Gru

Gm

Gb = Peso lineal de la banda en kg/m GRO= Peso de los rodillos en ramal superior cargado (envío) en kg/m. GRU= Peso de los rodillos en ramal inferior de retorno (reenvío) en kg/m. La potencia para accionar la cinta: Pv



F u

v

 ges

Pv = Potencia de accionamiento en kw Fu = Esfuerzo en el tambor motriz en N v = Velocidad de transporte m/s  ges  Rendimiento total de la instalación La potencia de arranque: Panl

 Pv  1,1.....1,2  PB

Panl = Potencia de arranque en kw Pv = Potencia de accionamiento en kw PB = Potencia de aceleración

 

  3,6  v  2  v 1000  t A   ges L   Gm

P B



I G

t A = Tiempo de arranque en s Para la elección del motor se admite: Pmot

Pmot = potencia del motor eléctrico



Panl

1,2....1,5

 Pv

8


DETERMINACIÓN DE ESFUERZOS DE TRACCION EN LA BANDA: En una cinta transportadora son de interés a determinar el esfuerzo máximo F4 y el esfuerzo mínimo F1, en el ramal cargado y en el ramal de retorno respectivamente. A continuación se muestra estas tensiones en el grafico siguiente:

Siendo:

F  F F F 4

MAX

1

MIN

 e 

y

F u

 F 4  F 1 Luego:

F 1

 F u 

1 e



1

y F 4

1   F u  1     e  1 

µ= coeficiente de fricción entre banda y tambor motriz α= ángulo de abrazamiento de la banda en el tambor motriz La tensión debida al peso propio del órgano de transporte en el ramal vacío o de reenvío es:    ∗  ∗    

Luego Fu se puede expresar también como: Considerar:

      

= (4 ……7)

9

10


1.2.4. TRANSPORTADORES CON BANDA DE ACERO. En algunos casos las bandas textiles son reemplazadas por bandas de acero, especialmente cuando el material a transportar se encuentra a elevadas temperaturas. Por ejemplo para el transporte de escoria, carbón o mineral de hierro en estado incandescente. También cuando se utiliza el transportador integrado a un horno de panadería y otros usos. En estos casos las bandas de acero tienen un ancho de hasta 1 m y espesores que van de 0.6 a 1.5 mm. y el ángulo de inclinación del transportador disminuye en unos 5º respecto a uno de banda textil. En cuanto al diámetro del tambor se considera que: D= (0.8…..1.2) s Siendo: D= Diámetro del tambor en m. s= espesor de la banda en mm En este tipo de transportadores aproximadamente igual a 1 m/s.

la

velocidad

máxima

recomendada

es

1.2.5. TRANSPORTADORES TIPO MALLA METÁLICA Y OTROS. Estos transportadores se utilizan para el transporte de bienes en forma de pedazos o piezas grandes o pequeñas, dependiendo del tamaño de malla. Se usa bastante en los hornos de panificación, bañadores de chocolate, lavadores/enjuagadores de vegetales, clasificadores y otros. Los elementos transportadores en estos casos son: Mallas metálicas de acero al carbono o inoxidables, mallas de materiales plásticos o bandas articuladas. TABLAS PARA CALCULO DE CORREAS TRANSPORTADORAS: TABLA No. 1.1. CLASIFICACION DE LOS MATERIALES Característica del material Trozos grandes Trozos medios Trozos pequeños Granos Polvos Característica material Liviano Medio Pesado Muy pesado

Tamaño de material en mm Más de 160 60……..160 10………60 0,5………10 Menos de 0,5

del Peso específico  t/m3 Hasta 0,6 0,6……1,1 1,1…….2,0 más de 2,0

Ejemplo Aserrín, turba Cereales, carbón, escoria Arena, grava, piedras Mineral de hierro y otros


TABLA No. 1.2. PESOS ESPECIFICOS Y ANGULOS DE PENDIENTE Material

Pendiente  en 1º

Peso esp.   t/m3

Aluminio en trozos Aluminio oxido de Aluminio polvo de Afrecho Amonio sal de Arroz Asfalto quebrado Avena Azúcar en bruto Azúcar granulada Azúcar refinada Azúcar caña Brea seca Cal en polvo Café en grano Cebada Cemento Cemento klinker Cobre mineral Escombros Guano Grava clasificada Grava sin clasificar Harina de pescado Heno Hierro mineral Hueso roto Hueso molido Jabón copos Ladrillo Madera viruta Madera aserrín Maíz grano Maíz harina Maíz seco Piedras pequeñas Piedras grava Pirita Sal fina Sal trozos Tierra seca Tierra húmeda Tiza en polvo Trigo Trigo harina Trigo triturado Turba seca Vidrio roto Yeso polvo Yeso en pedazos

18……..20 20 20 22 22 18 22 15 18 20 20 20 22 23 15 15 20…22 18 ---12…15 18…20 25 -18…20 20 22 15 -22 25 15 22 17 20…22 --15…18 15…16 20 22 23 18 22 --12…15 23 18

0,95………1,05 0,95……….1 0,7……0,8 0,25…...0,30 1 0,7……0,8 0,7 0,40 0,9………..1,05 0,8..…..0,9 0,8..….0,9 1,1…..1,3 0,8……1,0 0,5……0,70 0,45…..0,65 0,60 1,35…..1,60 1,2……1,3 2,4 0,60 0,8……1,0 2,5 1,8 0,55…..0,65 0,15 2,40 0,55…..0,65 0,85……1,0 0,15.….0,35 1,80 0,2……0,30 0,3……0,35 0,7……0,75 0,6……0,65 0,3……0,50 1,5……1,70 1,80 2,50 1,2……..1,3 1,2…….1,45 1,4……1,80 1,7……2,50 1,1……1,20 0,75 0,55………0,65 1,2 0,35 1,3……1,6 0,95…..1,0 1,35

11


TABLA No. 1.3. ANGULO DE TALUD Y COEFICIENTE DE ROZAMIENTO

Material Antracita Avena Arena seca Aserrín Arena moldeado Arena c/grava Barro seco Carbón Ceniza seca Cal en piedra Cemento Escoria/carbón Grava Hierro mineral Tierra seca Trigo Trigo harina Turba Yeso

Angulo de

talud 1º

Coeficiente Rozamiento

Movimient o  b 27 28 30 -30 30 40 35 40 30 35 35 35 30 30 25 49 40 --

Reposo En acero

En madera



45 35 45 30 45 45 50 50 50 -50 45 45 50 45 35 55 45 40

0,84 0,58 0,8 0,8 0,71 1,00 0,75 1,00 0,84 0,56 0,65 1,00 0,63 1,20 1,00 0,58 0,65 0,75 0,78

0,84 0,78 ------1,00 1,00 0,7 -----0,58 -0,80 --

reposo  o

En goma -0,50 0,56 0,65 0,61 --0,7 --0,64 0,66 0,60 --0,50 0,85 -0,82

TABLA No. 1.4. VALOR f EN FUNCION DE TIPO DE INSTALACION f= 0,017 f= 0,020 f=0,023…….0,027

Para instalaciones traslado con rodillos, carga ligera y bajo rozamiento Para instalaciones normalmente conducidas con carga mediana. Condiciones desfavorables, instalaciones polvorientas, sobrecargadas y alto rozamiento.

TABLA No. 1.5. FACTOR C EN FUNCION DE TAMAÑO Y LONGITUD BANDA Longitud transportador m 3 10 20 40 100 200 500 1000 2000

Factor C 9 4,5 3,1 2,4 1,7 1,45 1,2 1,2 1,05

12


13

Tabla No. 1.6. MULTIPLICADOR x: Banda B50 B60 B80 Z90 R100 R125 RP160 RP200 RP250 RP315 RP400 RP500 Multiplicador 0.09 0.10 0.11 0.10 0.10 0.10 0.15 0.175 0.20 0.225 0.25 0.275

Tabla No. 1.7. ANCHOS DE BANDA NORMALIZADOS Ancho de banda En mm 400 500 650 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2250 2500 TABLA No. 1.8. FACTOR k DE CORRECCION PARA PENDIENTES Angulo de pendiente   1º 1º 5º 10º 15º 20º

Factor k 1 0,98 0,96 0,90 0,80

2. TRANSPORTADORES DE RASTRAS. 2.1. GENERALIDADES. Los transportadores de rastras llamados también scrapper sirven para el transporte de materiales en tramos rectos (lineales), horizontales e inclinados mediante paletas o raspadores; son diseñados para manejar materiales difíciles de transportar; son excelentes para el manejo de vidrio caliente, clinker caliente o lodos. Se diseña conforme a especificaciones del material a transportar. El gráfico siguiente muestra una instalación típica de este tipo de transportadores.

Gráfico 2.1.Transportador de rastras


Entre las catalinas motriz (1) y de tensado (2) (ruedas dentadas para cadena) se mueve una o dos cadenas de eslabones (3). Perpendicularmente a la cadena van unidos raspadores o paletas, de diversas formas, (4) que arrastran el material a lo largo de un canal (5). La carga (6) es fácil y puede abrirse en cualquier punto. Para la descarga basta con abrir el fondo (7) y colocar una puerta corrediza. Entre la paleta y el fondo del canal existe un cierto juego o luz para limitar el contacto de la paleta con el canal evitando el roce y el consiguiente desgaste de los mismos. Este tipo de transportadores se emplea para materiales trozados, granos y pulverulentos. Se utiliza bastante en la industria siderúrgica, minería y la industria química. No es recomendable para materiales pegajosos y húmedos ó para delicados y horneados. Su construcción y fabricación es sencilla y sus costos de adquisición bajos. La posibilidad de usar el transportador en dos direcciones (tramo superior e inferior) y descarga en cualquier lugar de la instalación son ventajas para el empleo de transportadores de rastras. Las desventajas son el elevado consumo de energía y el rápido desgaste del raspador (rastra) y del canal por materiales duros y muy abrasivos. Estos transportadores alcanzan longitudes de hasta 100 m. Se conoce que en la industria del carbón se han alcanzado longitudes de hasta 200 m. La capacidad de transporte alcanza las 300 t/h y la velocidad de transporte está por debajo de 1 m/s. El ángulo de inclinación de transporte alcanza los 40º.

2.2. ELEMENTO TRACTOR, RASPADOR Y CANAL. Los transportadores de rastras tienen como órgano tractor o de tracción cadenas de rodillos o de eslabones con rodillos de apoyo (guiadores). Rastras o raspadores de hasta 400 mm son normalmente accionados por una sola cadena, para anchos mayores se utilizan dos cadenas. Los cables de acero se usan muy rara vez como órgano de tracción. Las formas pueden ser diversas: rectangulares, trapezoidales, cuadradas ocirculares. Ver fig.anexos. (a) y (b) se utilizan con un solo ramal de carga, (c) es utilizada para dos ramales de carga (superior e inferior) mientras (d) se usa como remolque por cable de acero. Los raspadores se fabrican con planchas de metal de 4 a 6 mm de espesor. 3/16 a ¼ de pulgada. También se encuentran raspadores de fundición gris que son moldeados junto con los eslabones de cadena. Las paletas tienen anchos de 200 hasta 1200 mm. Para una altura de paleta h1 se tiene: h1  0, 25  0, 40   b

14


Las rastras van fijadas a la cadena de forma simétrica aunque a veces es necesaria una disposición asimétrica. Para un transportador de una sola cadena, ésta se sitúa en la parte media del transportador. El canal se diseña y dimensiona de acuerdo a la forma de la paleta (cuadrada, rectangular, etc.) y se usa para su construcción planchas de 3 a 6 mm. El juego o luz entre le raspador y el canal varia entre 3 y 6 mm, dependiendo del tamaño del material.

2.3. ACCIONAMIENTO Y DISPOSITIVO DE TENSIÓN. Para el accionamiento se tiene una rueda dentada (catalina) motriz que está acoplada a un reductor de velocidad y un motor eléctrico. Para el dispositivo tensor del transportador se utilizan generalmente tesadores de tornillo.

2.4. CÁLCULO. Capacidad de transporte. Se utilizan las relaciones determinadas en el capítulo 1 de cintas. El valor del factor k para transportes inclinados se determina en función del ángulo de la pendiente o inclinación.

Luego: I v  3600  v  A  k donde: Iv = Capacidad volumétrica o volumen de transporte en m 3/h v = Velocidad de transporte en m/s A = Sección del material transportado en m 2 k = Factor para transportadores inclinados. Ver tabla a continuación:  en 1º

k1

k2

0 5 10 15 20 25 30 35 40

1 0,92 0,85 0,74 0,63 0,55 0,5 -

1 0,91 0,84 0,80 0,73 0,59 0,50

I G

 I v   s

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Donde: IG = Capacidad de transporte en t/h  s

 Peso específico del material t/m 3

Determinación del Área A de arrastre: A

 AR  

AR= Sección del canal del transportador A= Sección media del material a transportar   Grado de llenado (0,5….0,6) , para material en trozos (0,7 …0,8)

Para un canal rectangular se tiene: A  B  h    m  h 2  

B= Ancho del canal h= Altura del canal transportador m



B h

 ( 2,4..... 4) Relación ancho de canal/altura de canal

El paso entre raspadores lt debe poder dividirse entre el paso de la cadena simple t k y para doble articulación por 2tk sin tener resto. Por lo general se tiene: lt= (3…..6) h1 Lt =paso entre raspadores (distancia entre raspadores) h1= altura raspador. Un ancho tentativo de canal puede determinarse como: B  f k  a k

ak= tamaño de grano o de pedazo o partícula. f k= valor determinado en tabla siguiente

Transportador Material tamizado Material no tamizado 1 cadena f k= 3……4 f k= 2……2,25 2 cadenas f k= 5……7 f k= 3……3,5

16


Potencia de accionamiento: La potencia Nv será: N v



F u

v

 ges

Fu se determina a partir de: F u

I  I  H   fg es w  L  g   Gm w  G   G g v v 3 , 6 3 , 6    

El valor de f gesw se obtiene de la tabla siguiente: Tipo de material Trozos (carbón) Granulado Polvo ( carbón)

Transp. con rodillos f gesw 0,3……..0,38 0,21.…..0,28 0,3……..0,43

Transp. sin rodillos f gesw 0,37……..0,45 0,30……..0,35 0,37……..0,50

El peso lineal del tramo superior e inferior del elemento móvil del transportador se determina por: Gmw

 2q

Siendo q    GG GG= peso lineal del material a transportar.   Valor para: 1 cadena = (0,5….0,6) ; 2 cadenas = (0,6…..0,8)

Para el cálculo de las tensiones deben determinarse las pérdidas particulares. Una de ellas la fuerza de tensión mínima será: F k min

 3.....10 KN

Las otras pérdidas particulares a determinarse son: f g= rozamiento del material en paredes y fondo del canal f = rozamiento del elemento móvil (cadena de rastras) f us= Pérdidas en el piñón de tensado f u= Pérdidas en arco de tensado El factor fg se multiplica con el esfuerzo necesario para mover el material:

17


GG  g

Material Trozado Granulado Polvo

Factor f g 0,6 0,4 0,6…..0,7

El factor de rozamiento f solo se multiplica con el esfuerzo necesario para mover cada lado o ramal de la cadena de rastras. qg

Tipo rastra Factor f Con rodillos 0,1….0,13 Sin rodillos 0,25 Las pérdidas en la catalina o piñón de tensado se determinan por el factor f us

 1,1

El valor de pérdida en un arco de tensado por cambios en la dirección de transporte se determina por: f u

 e fr 

Donde f r = 0,3 valor determinado para cadenas   Angulo de abrazamiento

Las pérdidas en la estrella motriz se determinan por: F wa

 0,03.....0,05F k min  F k max 

Para el cálculo de la cadena se tiene: F max th

 F max stat 

6v z

2

2

 L

 t k

 GG  C  q   g

Fmaxth= Máxima tensión calculada N Fmaxstat= Máxima tensión determinada con las tensiones estáticas N v= Velocidad de transporte m/s L= Longitud de transporte m

18


z = Número de dientes de piñón o número de aristas de estrella motriz tk= Paso de la cadena m ( Normalizado) GG= Peso lineal de la carga =

I G

3,6  v

q = Peso lineal de la cadena kg/m C = Factor de corrección debido a la longitud del transportador: Longitud

Factor C 2 L  25m 1,5 L  25......60m 1,0 L  60m Para 2 cadenas se aplica la siguiente relación:

 th F max

 1,15 

F max th

2

F’maxth= Fuerza máxima calculada para cada cadena (ramal de cadena)

Determinación de tensiones en el transportador : De acuerdo al gráfico siguiente se pueden determinar las siguientes tensiones: F k min

 F k 1 si h  L  f r

F k min

 F k 2 si h  L  f r

Para el primer caso se tendrá: F k 2

 F k 1  L  q  f  g  q  g   H

F k 3

 f us  F k 2

F k 4

 F k 3  L  q  f  G G  f g   g  q  G G   g  H

F wa

 0,03......0,05  F k 1  F k 4  (Resistencia en la estrella o piñón motriz)

F u

Siendo f us=1,1

 F k 4  F k 1  F wa

19


3. ELEVADORES DE CANGILONES. 3.1. GENERALIDADES. Son transportadores verticales de materiales con tazas o baldes, denominados cangilones, como órganos de transporte. Van adosados a bandas o cadenas (dobles o simples) que sirven de órganos de tiro. El accionamiento y tesado se realizan con tambores, rodillos o ruedas dentadas. El gráfico siguiente muestra una instalación típica con sus partes. 1. Tapa o sección superior o cabezal desmontable. 2. rodamientos esféricos auto alineables. 3. boca de descarga reforzada en el fondo. 4. con placa reformada acuñada al árbol de accionamiento 5. soportes de rodamientos reforzados e integrados a la tapa 6. sección inferior de la tapa superior en placa 4 a6,5 mm. 7. secciones intermedias con pliegues de refuerzo para darle rigidez y sellado. Fabricado en lamina de 1,5 a 3 mm espesor. 8. espacios amplios entre cangilones y caja. 9. cangilones de acero para materiales pesados. 10. cadena tipo pesado de acero troquelado sin rodillos. 11. construcción autosoporte con refuerzos plegados. 12. puertas de inspección a bisagras-intermedias. 13. sección inferior o bota en placa 4 a 6,5 mm de espesor. 14. puertas frontales y traseras de acción rápida para reparaciones o limpieza en la sección inferior o bota. 15. catalina o piñón de tensado. 16. fondo o base con placa de apoyo para fijarse en la cimentación. 17. soportes de rodamientos con tensores de tornillos o contrapesos. 18. boca de carga con brida para conectar la tolva de alimentación.

3.1.1 ELEVADORES VERTICALES O INCLINADOS. Los elevadores se usan como transportadores verticales o inclinados en ángulos mayores a 60º. Los materiales transportados son diversos como ser: Cemento, harina, cereales, carbón, grava, arena y otros. Pueden alcanzar elevaciones grandes y tiene la ventaja de ocupar un área tan pequeña como la base. La altura del elevador de cangilones está limitada por la resistencia del órgano de tracción (banda o cadena).

3.2. ORGANO DE TRACCION Y CANGILONES. Como órgano de tracción se utilizan bandas con tejido textil con v = 1...3,5 m/s y cadenas de transmisión o de eslabones con v = 0,3…….1,2 m/s.

20


Los cangilones se sujetan a la banda con pernos especiales de cabeza plana y en algunos casos especiales vienen vulcanizados en la misma banda. El ancho de la banda se determina a partir de: B  b B  30 ...... 100  mm Donde B= ancho de la banda. mm bB= Ancho del cangilón mm El cálculo de la banda se determina del mismo modo que en los transportadores continuos de banda, tomando en cuenta que el número mínimo de telas deberá se z= 4, esto por los agujeros para los pernos, que se realizan en la banda, que reducen la sección útil de la misma. Los anchos de banda normalizados más corrientes son: B= 150,200,250,300,400,500,650,800,100,1200 mm. Para fijar los cangilones en las cadenas de eslabones, se utilizan eslabones portantes especiales, que tienen angulares o soportes perforados, para los pernos de sujeción de los cangilones. Los pasos de cadena normalizados son: tk= 100,125,160,200,250,320,400,500 mm Los anchos de cangilones normalizados más usados son: bB= 80,100,125,160,200,250,315,400,500,630,800,1000 mm Las instalaciones de elevadores de cangilones con banda pueden alcanzar capacidades de hasta 1000 m 3/h y en algún caso han alcanzado una altura de 250 m. Mientras que los elevadores con cadenas llegan a una capacidad de transporte de hasta 150 m3/h y alturas de hasta 50 m. La forma de los cangilones depende del material a transportar: Cangilones profundos…………………materiales secos y livianos. Cangilones aplanados…………………materiales húmedos y pesados.

3.3. ACCIONAMIENTO Y DISPOSITIVO DE TENSION. El grupo motor reductor de accionamiento se dispone en la tapa superior o cabezal, conectado al árbol del tambor motriz. Se utilizan cajas reductoras de engranajes o poleas y correas. El diámetro del tambor motriz para banda se determina como: Dt r

 100....150  z

Dtr = Diámetro tambor motriz mm z= número de telas. Los diámetros de tambor normalizados son: Dtr = 320, 400, 500, 630, 800, 1000,1250 mm.

21


El dispositivo de tensión se fija en las dos caras de la base o sección inferior del elevador y actúa presionando el árbol del rodillo libre o de tensión. Pueden ser del tipo tornillo o contrapesos.

3.4. CARGA DEL MATERIAL. El carguío se realiza mediante tolvas o utilizando otro transportador. A continuación se detallan dos métodos: -Con la base llena de material que está reunido en la sección inferior. Los cangilones o baldes que pasan por la parte inferior del rodillo de tensión, recogen el material. Es ideal para polvos, granos y materiales en trozos pequeños. La velocidad para trozos grandes está limitada a menos de 1 m/s. También se pueden usar cangilones con cadenas pero con paso de baldes pequeño a alta velocidad en lugar de bandas. -Con la base parcialmente llena de material se necesita de un transportador auxiliar a fin de mantener la base con una cantidad mínima de material, esto se utiliza con materiales pesados, duros y en trozos grandes como ser terrones de tierra, carbón, grava y otros.

3.5. DESCARGA. La descarga del cangilón puede realizarse por gravedad o por fuerza centrífuga. La forma del cangilón la construcción del cabezal determinan el tipo de vaciado de la carga. Para la descarga centrífuga se necesitan alta velocidad tangencial. Se necesitan velocidades mayores a 1,5 m/s. Para la determinación de la forma de descarga se utiliza la siguiente consideración teórica: Ver gráfico 3.1. r i= radio interno o radio del tambor motriz. r s=radio del punto profundo r a= radio exterior l= distancia al polo del rodillo F res

 G  g  F z

G= peso contenido de cangilón Fz= Fuerza centrífuga Fres= Fuerza resultante La fuerza centrífuga es: F z  m  Para es caso presente: vs

F z

v

G

2

r vs

2

r s

 Velocidad tangencial o en la circunferencia del punto profundo.

El tamaño y dirección de F res cambian con el movimiento sobre el disco.

22


Grafico 3.1. Fuerzas en la circunferencia del tambor motriz.

Se tendrá entonces: l r s



Gg F z



g  r s

2    r s  n2

Reemplazando valores se tendrá: l 

895 n

2

Donde : l= distancia o posición del polo del disco m n= rpm

Para descarga centrífuga: l  r i  , el polo permanece dentro del disco. La descarga se considera como tiro parabólico. Descarga por gravedad: l  r a  , el polo está fuera del borde del cangilón y el material resbala por el borde interior del cangilón. Una descarga por gravedad con desvío del órgano tractor solo es posible con cadenas de eslabones. En la descarga por gravedad con bandas, se debe aprovechar la “espalda” del cangilón anterior para que pueda resbalar el material descargado por el cangilón posterior.

23


3.6. CÁLCULO. Caudal o volumen transportado: I v

 3,6  v 

V B t B

 m3/h

v= velocidad de transporte m/s VB= Contenido del cangilón dm 3 tB= paso entre cangilones   grado de llenado (0,5…..0,9) Ver tablas.

Esfuerzo de accionamiento:  f ges  H  q  G G   g  G G  g  H Fu= Esfuerzo motriz en la periferia N H= Altura de elevación m Q=Peso de banda y cangilones vacioskh/m GG= Peso lineal de la carga kg/m f ges= Valor total pérdidas. Tabla 3.1. F u

TABLA 3.1. VALOR TOTAL PÉRDIDAS DEL ELEVADOR. f ges Tipo Banda

Cangilón Profundo o plano puntiagudo Profundo o plano puntiagudo

Banda Cadena Cadena

v=0,5 m/s 0,28….0,32

v=1,0 m/s 0,32……0,35

v=1,5 m/s 0,34….0,375

0,22….0,23 0,255…0,275

0,25…….0,26 0,255….0,275 0,29…….0,31 0,31……0,38

0,18……0,19

0,20…….0,21 0,21…….0,22

La potencia de accionamiento:

  I  H  g H  f  g   G    I G  3,6  v   2  q  3600  3600   f= coeficiente de instalación (0,03….0,08) Fvges= Esfuerzo de tensión 1000….3000 N Ps= Potencia absorbida por cangilones kw N v

Ps



f k  ws

Fv ges  

  Ps   1 g  H    ges

 GG  v

100

f k= Factor mínimo por distancia entre cangilones en función de t f tabla 3.2. ws= Trabajo específico del cangilón Nm/N Tabla 3.3. t f

 0,224 

t B e B

v

24


tf = sucesión relativa de cangilones s tB= paso de cangilones m eB= distancia de descarga de cangilón m TABLA 3.2. FACTOR MINIMO POR ESPACIAMIENTO CANGILONES tf 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Fk 0,25 0,38 0,47 0,55 0,61 0,64 0,68 0,70 0,71 0,73

TABLA 3.3. TRABAJO DE CANGILONES w s Materiales Polvos/cemento Velocidad v m/s 0,5 1 1,5 2

Granos

ws

ws

Aridos Arena/grava ws

0,4 O,8 3 10

1,04 2,08 5 12,5

2,5 4,2 7,5 15

Trozos pequeños ws

Trozos grandes ws

2,9 6,25 12,5 20

4 10 22,5 37,5

Luego: F u

 f  GG  g  H  1   GG

F      GG  2  q  vges    g  H   

F kws H

  

Para instalaciones con banda puede utilizarse la siguiente fórmula:

 I  H  g  1 kw  G  Ps   3600    ges Este valor deberá ser multiplicado por un factor fbr= 1,05….1,2 por los movimientos de la banda durante el funcionamiento. El valor menor para grandes alturas. N v

En el esfuerzo de accionamiento se toman en cuenta los siguientes esfuerzos: F u

FH= esfuerzo de elevación

 F H  F A  F s  F BA  F BU

25


F H

 GG  g  H

Fs= Esfuerzo del cangilón F s

 f k  ws  GG  g

F a

 GG  v  v1  v 

Fa= esfuerzo de carga v= velocidad de la banda m/s v1= velocidad media de carga FBA=Fuerza necesaria para dar la vuelta a la banda en tambor motriz F BA

 2    2    B  F 1  F 2  

S G D

  Factor de ayuda’ para textil   0,09 y para alma de acero   0,12  = Factor de ayuda”para textil  =140

y para alma de acero  = 200

B= ancho banda de cangilones cm F1= Fuerza de entrada del tambor motriz N F2= Fuerza de entrada del tambor motriz N SG= Espesor de la banda en cm D= diámetro tambor motriz cm FBu=Fuerza necesaria para dar la vuelta a la banda en tambor tensado F BU

 4      B  F v  

S G D

Fv= Esfuerzo de tensión en cada ramal N Para bandas Fvges= 2 Fv Para cadenas Fvges= 4 Fv Tabla 3.4. Cucharones planos según DIN 15231 cargas ligeras Ej.: harina, sémola

Ancho bB(mm)

Largo eB(mm)

Altura hB(mm)

80 100 125 160 200 250 315 400 500

75 90 106 125 140 160 180 200 224

67 80 95 112 125 140 160 180 200

Peso del cucharón (Kg) a un espesor de Volumen del plancha en (mm) cucharón (Lt) 0.88 1 1.5 2 3 4 0.130 0.150 0.10 0.200 0.220 0.330 0.16 0.280 0.320 0.480 0.640 0.28 0.480 0.700 0.960 0.50 0.650 0.950 1.30 1.90 0.80 0.860 1.30 1.75 2.60 1.25 1.80 2.40 3.60 4.80 2.00 3.25 4.90 6.50 3.15 6.60 8.80 5.00

26


Tabla 3.5. Cucharones redondos planos según DIN 15232 para cargas livianas Ej.: Cereales

Ancho Largo Altura bB(mm) eB(mm) hB(mm) 80 100 125 160 200 250 315 400 500

75 90 106 125 140 160 180 200 224

80 95 112 132 150 170 190 212 236

Peso del cucharón (Kg) a un espesor de plancha en (mm) 0.88

1

0.14 0.21 0.30

0.16 0.24 0.34 0.50 0.68 0.94

1.5 0.36 0.51 0.75 1.02 1.40 1.95

2

0.68 1.00 1.40 1.90 2.60 3.55

3

4

2.10 2.80 3.85 5.20 5.30 7.10 7.20 9.60

Volumen del cucharón (Lt) 0.17 0.30 0.53 0.90 1.40 2.24 3.55 5.60 9.00

Tabla 1.6. Cucharones de profundidad media según DIN 15233 para material pegajosos Ej.: Azúcar no refinado

Ancho Largo Altura bB(mm) eB(mm) hB(mm) 160 200 250 315 400 500 630 800 1000

140 160 180 200 224 250 280 315 355

160 180 200 224 250 280 315 355 400

Peso del cucharón (Kg) a un espesor de plancha en (mm) 2

3

1.23 1.66 2.24

1.86 2.57 3.36 4.56 6.06

4 3.46 4.48 6.08 8.15 11.5 16.1

5

7.85 10.3 14.4 20.2 27.5 38.2

6

8

17.3 24.3 33.3 44.3 46.0 61.2

Volumen del cucharón (Lt) 0.95 1.50 2.36 3.75 6.00 9.50 15.0 23.6 37.5

27


Tabla 3.7. Cucharones anchos con espaldar plano según DIN 15234 para cargas pesadas en forma de polvo o material grueso Ej.: Arena, Cemento, Carbón Ancho Largo Altura bB(mm) eB(mm) hB(mm) 160 200 250 315 400 500 630 800 1000

(125) 140 (140) 160 (160) 180 (180) 200 224 250 280 315 355

160 180 180 200 200 224 224 250 280 315 355 400 450

Peso del cucharón (Kg) a un espesor Volumen del de plancha en (mm) cucharón (Lt) 2 3 4 5 6 8 1.17 1.78 1.2 1.38 2.08 1.5 1.59 2.41 3.24 1.9 1.85 2.80 3.76 2.36 3.0 2.15 3.26 4.37 2.49 3.77 4.96 3.75 4.44 5.95 7.72 4.75 5.09 6.82 8.59 6.0 7.03 9.40 11.8 9.5 12.8 16.1 19.4 15 17.6 22.1 26.6 23.6 30.6 36.9 49.6 37.5 42.0 50.3 67.0 60

Tabla 3.8. Cucharones anchos con espaldar ovalados según DIN 15235 para cargas fácilmente deslizables Ej.: Papa Ancho Largo Altura bB(mm) eB(mm) hB(mm) 160 200 250 315 400 500 630 800 1000

140 160 180 200 224 250 280 315 355

200 224 250 280 315 355 400 450 500

Peso del cucharón (Kg) a un espesor Volumen del de plancha en (mm) cucharón (Lt) 2 3 4 5 6 8 1.51 2.28 1.5 2.04 3.07 4.15 2.36 2.74 4.14 5.56 3.75 5.59 7.41 9.46 6 7.72 10.4 13.0 9.5 14.1 17.7 21.4 15 19.2 24.1 29.0 23.6 32.5 39.3 52.5 37.5 44.5 53.5 71.2 60

28


29


4. TRANSPORTADORES DE TORNILLO SIN FIN. 4.1. GENERALIDADES. Son equipos utilizados para el transporte de materiales en tramos horizontales e inclinados, con un canal estático como órgano de transporte y una hélice helicoidal (tornillo) como órgano de tiro. La hélice puede ser construida con palastro lleno, con espiral cortada o paletas y con hélice de banda o cinta. Estos transportadores son los mas antiguos medios de transporte de materiales conocidos por el hombre concebido a saber por el sabio griego Arquímedes. Son fáciles de construir y constan de tres partes: -El canal transportador -El tornillo transportador o hélice. -El grupo de accionamiento. El giro del tornillo helicoidal arrastra el material a lo largo del canal, trasladándolo desde la tolva de carga, hasta la boca de descarga.

Fig.4.1. FORMA DE LA HELICE TORNILLO HELICOIDAL

El transporte se realiza en una caja cerrada protegiendo la carga del polvo, lluvia, gases o pérdidas. El transporte de materiales, pulverulentos, tóxicos, mal olientes, explosivos y peligrosos se realiza sin la mayor dificultad. Son apropiados para llevar materiales, pulverulentos, granulados y terrones pequeños. Los transportadores de espiral cortada o de paletas se usan para transportar y mezclar cereales, granos y otros materiales ligeros. Los transportadores helicoidales de cinta o de banda se utilizan par materiales húmedos y pegajosos, como melazas, alquitrán y asfalto, los cuales de otra forma se pegarían al eje.

Fig.4.2. Partes componentes de un transportador de tornillo sin fin.

30


Los transportadores pueden ser utilizados en tramos rectos o inclinados (  25º), además pueden realizar trabajos de mezclado, lavado, tamizado, calentado o enfriado. Son útiles cuando la capacidad de transporte varía entre 1 a 700 m 3/h, con longitudes de hasta 60 m y velocidades de hasta 0,6 m/s con velocidades de rotación entre 10 y 250 rpm.

4.2. CÁLCULO. Para tornillos enteros: I v

 60 

  D 2 4

 s  n    k

Iv= Volumen de carga transportado m 3/h D= Diámetro del tornillo transportador en m s = Paso del tornillo transportador m n = rpm del tornillo transportador min -1   Grado de llenado del transportador I G

 I v  

IG= Capacidad del transportador t/h Tipos de material Materiales pesados escurridizos Materiales pesados poco escurridizos Materiales livianos poco escurridizos Materiales livianos no escurridizos



0,125 0,250 0,320 0,4…..0,5

k = Factor para transportadores inclinados. Angulo de inclinación  0º 5º 10º 15º 20º 25º

Factor k 1 0,9 0,8 0,71 0,66 0,50

Diámetros y pasos normalizados: D mm s mm

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 100 125 160 200 250 300 350 400 450 500 560

Para tornillo tipo banda:

31


I vB

 0,7  I v

Siendo: IvB= Capacidad de transporte volumétrico para tornillos de banda m3/h Para materiales en trozos debe considerarse la distancia entre cantos o aristas de la partícula: Para materiales clasificados: D  12  a k

Para materiales no clasificados: D  4  a max

Cálculo del accionamiento. La resistencia particular de los materiales en los transportadores no se determina fácilmente, por lo que la potencia debe determinarse con ayuda de un valor total de pérdidas. Para tornillo lleno: N a



N v



I G

360 N a

  L  f ges  H 

 ges

Donde: L= Longitud del transportador m. H= Desnivel a vencer m (+para ascenso y – para descenso). f ges= Valor total de pérdidas. Na= Potencia de accionamiento kW. Nv= Potencia total o plena del motor de acc. kW. Tipos de material Que fluyen libremente, liviano y no escurridizos como Harina, huesos y cereales. De grano fino o pequeños trozos que no fluyen libremente y son poco escurridizos como ser pedazos de carbón, sal gruesa, aserrín. Que fluyen difícilmente, espesos y de tamaño grande como ser arena, cenizas.

Velocidad v

f ges

v=0,3……0,5 m/s

1,80

v= 0,2…...0,3 m/s

3,10

v= 0,1 m/s

Para tornillos con hélice de banda se tiene: N vB

 1,2  N v

NvB= Potencia plena del tornillo de banda kW. Esfuerzo axial: F a



M ant r  tana r

  

4,40

32


Fa= esfuerzo axial en kN. Mant= Momento torsorkNm M ant

 9,55 

N a n

r = radio de aplicación de la fuerza de empuje m r  0,7...0,8 

D

2

ar = Angulo de inclinación del tornillo sobre el radio r   Angulo para coeficiente de rozamiento entre material y gusano tan    

4.3. TRAZADO DEL PALASTRO: Para el trazado del palastro es necesario conocer el diámetro del árbol. Este árbol generalmente consiste en una tubería o cañería negra sin costura de hierro forjado, aunque en algunos casos se pueden usar ejes macizos de hierro forjado o acero. El diámetro del árbol del tornillo se calcula a partir de: d  m 4

N n

mm Siendo: m= 136 para tuberías negras m= 120 para árboles macizos de hierro forjado m= 105 para árboles macizos de acero N= potencia del tornillo en CV n= rpm del tornillo sin fin. A 

  D2  s 2

B 

  d 2  s 2

a

 R  r 

r 

a  B

D  d

2

A  B

Donde: a= Altura del palastro m. D= Diámetro del tornillo transportador m. d = Diámetro del árbol (cañería negra) m.

Fig.4.3.Trazado del palastro

33


5. TRANSPORTADORES NEUMÁTICOS: 5.1. GENERALIDADES. El transporte neumático se utiliza para el transporte de cierta calidad de productos característicos por ejemplo: Granos y polvos, a través de un sistema de tuberías horizontales, inclinadas y verticales mediante la fluidificación del material transportado en un flujo continuo de aire, a cierto caudal y presión. El flujo de aire puede ser de presión (impulsión) o de succión (aspiración). Existen sistemas de flujo mixto. Ver los gráficos siguientes:

34


Son de gran aplicación en la industria para mover materiales secos, livianos, pulverulentos y de trozos pequeños como ser cemento, cereales, harinas, arenas y otros. Muy usado en instalaciones como molinos para mover granos y harinas y en las fábricas de cemento. Pueden alcanzar volúmenes de transporte de hasta 500 m 3/h, longitudes de hasta 2 km y alturas de 100 m con velocidades del aire de hasta 40m/s. A continuación se muestran dos esquemas aplicados en la industria alimenticia:

35


5.2. CÁLCULO. Para el proyecto de instalación de un transportador neumático debe determinarse el caudal o la capacidad de transporte, las propiedades o cualidades del material transportado, la longitud del conducto y el desempeño del mismo. Las principales cantidades a ser calculadas son el caudal volumétrico de aire V L en m3/s, la presión del aire en bar así como el diámetro del conducto o tubería D en m. Los datos requeridos que pueden ser determinados son: La averiguación de cantidades calculadas como la longitud reducida o equivalente Lred, la relación de mezclas , la velocidad del aire vL y la velocidad de los sólidos (Horizontal) v Srequerida.

5.2.1. LONGITUD EQUIVALENTE O REDUCIDA. La longitud reducida establece la suma de la longitud de la instalación y las longitudes equivalentes por accesorios. Lred

  Lir   Lik   Lis [m]

Lred= Longitud reducida [m] Lir = Longitud de partes de la instalación [ m] Lik = Largo equivalente de curvas [m] (tabla 5.1.) Lis = Longitud equivalente de esclusa, ciclones y accesorios ( 8- 10 m)

5.2.2. VELOCIDAD DEL AIRE. V s

 C 1

 G  L

a k

[m/s]

Vs = Velocidad de los sólidos [m/s]

G = Peso especifico del material a trasportar [t/m 3] L = Peso especifico del aire [kg/ m3] L= 1.2 kg/ m 3 a presión atmosférica Para instalaciones por succión L es menor y para instalaciones a presión es mayor. Inst. presiónLwp=1.6 a 2 kg/ m 3 Inst. succiónLws= 0.8 a 0.95 kg/ m 3

36


ak = Tamaño medio del material transportado. [m] c1 = coeficiente de tamaño ver tabla 5.2.

La velocidad en la red de las tuberías no es constante. vl

vl



1  l

 C 2  G  C 3 Lred 2 [m/s]

vl = velocidad del aire [m/s] en el sitio con casi presión atmosférica

G = Peso especifico del material a trasportar [t/m 3] C2 = coeficiente para el grano (tabla 5.3.) C3 = coeficiente (2 a 5) 10-5 pequeños valores para materiales secos y pulverulentos Lred= Longitud reducida [m]

5.2.3. RELACIÓN DE MEZCLAS Y DIÁMETRO DE CONDUCTO. La relación de mezclas y velocidades del aire con el material establece una relación entre el peso del material y el peso específico del aire.  

I G

3,6 LV L

= Relación de mezclas IG = capacidad de transporte t/h

L = Peso especifico del aire [kg/ m3] L= 1.2 kg/ m 3 a presión atmosférica VL = caudal volumétrico del aire m 3/s Luego: V L  También:

V L

I G

3,6 L 



 4

D 2 v L

[m3/s] [m3/s]

37


Entonces el diámetro del conducto en metros será: D



4V L

[m]

 v L

5.2.4. PRESIÓN DEL AIRE EN LA TUBERÍA. Instalación a presión:

Instalación a succión:

P A

P E

 P E 1 

 Lred v L

 P A 1 

 Lred v L

2

[bar]

D

D

2

[bar]

P A = presión absoluta al principio de la instalación bar PE = Presión al final de la instalación [bar]

= resistencia de la tubería y se expresa como = Para transporte por succión = 1.5x10-7 = constante adimensional Para transporte por presión =[j] ver Tabla 5.5. j



 l red v L

2

D

Para tramos con desnivel H, la presión esta dada en función de la altura en metros. Se determina que: P H



H  Lm 

10 4

[bar]

Lm = Peso especifico medio del aire en trayecto de ascenso y/o descenso en Kg/m3 En instalaciones a presión: P A



El signo [+] será para ascensos. El signo [-] será para descensos. Instalaciones de succión.

1

 Lred v L D

2

 P H [bar]

38




P E

1

 Lred v L

2

D

 P H [bar]

El signo [-] será para ascensos. El signo [+] será par descensos.

5.2.5. POTENCIA DEL SOPLADOR/VENTILADOR. Para instalaciones a presión: PG = P A + Pv Para instalaciones de succión: PG = (P0 –PE) +Pv P0= Presión del soplador [bar] Pv= perdidas de presión En instalaciones a presión: Perdidas entre obturador y dosificador: Pv 0.3 [bar] En instalaciones de succión perdidas: Pv = 0.02 [bar]

 = coeficiente para: Presión: perdidas de presión: = 1.2 Succión: perdidas en las toberas: =1.1 P0= presión atmosférica 1 [bar] Luego: N V 

wiV 0

 ges

[Kw]

Nv = potencia de accionamiento en Kw. Wi= trabajo especifico isotérmico del aire  Para presión = de la fórmula : wi

 230 Po lg

PG Po

[kNm/m3]

 para succión: de la tabla 5.6. Vo= 1.1 VL

= rendimiento del compresor = 0.8 para compresores lobulares. = 0.6 para compresores centrífugos.

39


TABLAS PARA EL TRANSPORTE NEUMATICO (DIN) TABLA 5.1. Longitud equivalente L ik en m para curvas a 90º. Tipo de material Polvos Granulados Pedazos pequeños clasificados Pedazos grandes clasificados

4 4….8 -----

Relación r/D 6 5….10 8….10 ---

10 6….10 12….16 28….35

20 8….10 16….20 38….45

---

---

60…80

70….90

TABLA 5.2. Valor coeficiente C 1. Valor C1 10 c1 10 + 34000 a k c1 170

Tamaño de partícula ak ak  0.00001 m 0.00001
TABLA 5.3. Valores para coeficiente C 2. Material Polvos Granulados Tamaño pequeño clasificados Tamaño grande clasificados

Tamaño partícula ak mm 0.001…..1 1…..10 10…..22 40…..80

C2 10…..16 17…..20 17…..22 22…..25

TABLA 5.4. Valor de la relación de mezclas  Lred en m Tipo de equipo Aspiración Presión

 50 20 70

100 Relación de mezclas  10 50

200

 500

7.5 30

5 15

40


TABLA 5.5. Constante adimensional para transporte por presión =[j]. J x 106 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100

 x 10-7 0 5 3.5 2.8 2 1.8 1.5 1.3 1.2 1.1

TABLA 5.6. Trabajo especifico isotérmico del aire W i PG (bar) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Wi= (kNm/m3) 50 50 50 49 48 46 42 35 28

Otra opción es determinar valores mediante grafica de anexo D de tablas adicionales.

41


TABLAS ADICIONALES A.-TABLAS PARA EL CÁLCULO DE CINTAS TRASPORTADORAS. TABLA A1.- Peso de un m2 de banda textil sin cubierta de goma kg/m 2.Tipo de banda

B50 B60 B80 Z90 R125 RP160 RP200 RP250 RP315 RP400 RP500

Espesor de cada tela en mm

Nº de telas z

2 3.0 3.2 4.0 3.2 3.7 4.0 4.3 4.7 4.8 6.0 6.5

1.2 1.5 1.65 1.3 1.15 1.3 1.4 1.6 1.85 2.15 2.5

3 4.3 4.7 5.9 4.8 5.6 5.9 6.4 7.0 7.2 9.0 9.7

4 5.8 6.3 7.9 6.3 7.4 7.9 8.5 9.3 9.6 12.0 13.0

5 7.2 7.9 9.9 7.9 9.3 9.9 10.7 11.6 12.0 15.0 16.2

6 8.6 9.4 11.8 9.5 11.1 11.8 12.8 13.9 14.4 18.0 19.4

B=Algodón fibra natural con: kz=500, 600, 800, 1000 N/cm. Z=Mezcla de fibra natural y sintética con k z=1100 N/cm. RP=Mezcla de fibras sintéticas con k z=1250 N/cm TABLA A2.- Espesor de recubriendo de goma para bandas según del material a transportar.Material

Recubrimiento de goma Cara de carga mm

Arena, carbón fino Carbón en piedra, carbón vegetal, coque Trozos grandes de carbón, piedras, Piedras de cantos filos,tierra,

Recubrimiento de goma Cara de tracción mm

2 3

1 2

4….5

2

5….8

2….3

TABLA A3.-Capacidad de transporte para banda cóncava de 3 rodillos con v= 1m/s. Concavidad Ancho banda mm 650 800 1000 1200 1400 1600 1800

20º

25º

30º m3/h

37.5º

45º

125 -

140 225 -

155 240 395 580 800 1065 1365

260 425 625 870 1150 1470

440 655 910 1205 1540

Instalaciones con otras velocidades deben ser recalculadas.

42


TABLA A4.-Valores para rozamiento f para rodillos con rodamientos.Tipo de servicio

Condiciones de trabajo.

Favorable Normal

Recorrido limpio y seco sin polvo deslizante Recorrido caliente con pequeño contenido de polvo deslizante y humedad normal Recorrido no caliente y libre, con gran contenido de polvo deslizante, alta humedad y otros que ocasionen un trabajo desfavorable del descanso.

Desfavorable

TABLA A5.- Valores empleados para

f para rodillos rectos (planos) 0,018 0,022

f para rodillos inclinados (cóncavos) 0,020 0,025

0,035

0,040

1 (e   1)

Coef. Rozamiento











180º

190º

200º

210º

220º

0,20 0,25 0,30 0,35 0,40

1,15 0,84 0,64 0,50 0,40

1,06 0,77 0,58 0,46 0,36

0,99 0,71 0,54 0,42 0,33

0,93 0,67 0,50 0,38 0,30

0,88 0,63 0,47 0,36 0,28



TABLA A6.- Coeficiente de rozamiento  .Condiciones de servicio de la superficie del tambor Servicio seco Servicio húmedo limpio. Servicio húmedo pringoso engrasado

Tambor de acero reluciente 0,35…0,4 O,1 0,05…0,1

Superficie de Superficie goma de cerámica 0,40…0,45 0,4…0,45 0,35 0,35…0,4 0,25…0,3 0,35

43


TABLA A7.- Peso de rodillos guía/reenvío por estación. Ancho banda mm

500

650

800

1000

1200

1400

Nº de rodillos por estación 3 3 3 3 1 1 1 3 3 3 3 1 1 1 3 3 3 3 3 1 2 3 3 3 1 1 1 2 3 3 1 1 2 2 3 3 1 2

Disposición de rodillos Cóncavos Cóncavos Cóncavos Cóncavos Planos Planos Planos Cóncavos Cóncavos Cóncavos Cóncavos Planos Planos Planos Cóncavos Cóncavos Cóncavos Cóncavos Cóncavos Planos En V Cóncavos Cóncavos Cóncavos Planos Planos Planos En V Cóncavos Cóncavos Planos Planos En V En V Cóncavos Cóncavos Planos En V

Diámetro mm

Largo mm

Peso en kg.

63,5 63,5 89 89 63,5 63,5 89 89 89 108 108 63,5 89 108 89 89 108 108 133 89 89 89 108 133 89 108 133 89 133 133 108 133 108 133 133 159 133 133

190 200 190 200 550 600 600 240 250 240 250 750 750 750 290 315 290 315 315 950 500 380 380 380 1150 1150 1150 600 465 465 1400 1400 710 710 530 530 1600 800

5,7 6 8,7 9 3,2 3,7 6 9,9 10,2 12,6 12,9 4,4 7,1 8,3 11,1 11,7 13,8 14,4 22,2 8,6 10,3 12,9 15,9 24,6 9,1 11,6 18 11,8 27,8 28,5 13,3 21,4 15,8 24,8 31,5 51,3 24 27,8

44


TABLA A8.- Coeficiente total Condiciones de servicio Favorable Normal Desfavorable

f ges f ges

f ges

Para rodillos con buje 0,07…0,09 0.09…0,11 0,11…0,15

Para rodillos con rodamiento 0,023 0,035 0,052

B TABLAS PARA TRANSPORTADORES DE CADENAS.TABLA B1.-Valor k para transporte inclinado. Angulo de inclinación  Hasta 10º De 10º a 20º Más de 20º TABLA B2.- Valor

Pedazos grandes. Granos. Polvos.

Cadena de transporte 1,00 0,95 0,90

f R

Condiciones de servicio Favorable Normal Desfavorable

TABLA B2.- Valor

Banda o placa plana 1,00 0,90 0,85

Cojinetes tipo buje 0,07 0,09 0,12

Cojinetes tipo rodamientos 0,02 0,03 0,045

f ges .-

Transportador de cadena con rodillos 0,30….0,38 0,21….0,28 0,30….0,43

Transportador de cadena sin rodillos 0.37….0,45 0.30….0,35 0.37….0,50

45


C.- TABLAS PARA CALCULO DE ELEVADOR DE CANGILONES.TABLA C1.- CUALIDADES DE LOS MATERIALES PARA EL TRANSPORTE CON ELEVADORES.Material

Arena de moldeo Arena húmeda Arena seca Argamasa con cal Argamasa con cemento Argamasa con yeso Aserrín Avena Azúcar Barro “húmedo” Barro “seco” Basalto Bricket de carbón Cal Caliza Caliza conchífera Carbón en trozos Carbón vegetal Cebada Cemento Cenizas Cenizas de carbón Centeno Escoria horno alto Granito Grava húmeda Grava seca Harina Leguminosas Lignito Malta Mármol Patatas Piedra pómez Pizarra Polvo de carbón Remolacha recortes Tierra Trigo Yeso Zanahorias

Peso esp.  s en t/m3 1,2 2,1 1,6 1,7 2,0 1,2 0,25 0,55 0,7 2,0 1,6 3,0 1,0 0,9 2,6 2,6 0,9 0,3 0,7 1,2 0,9 1,0 0,7 1,5 2,6 2,0 1,7 0,5 0,85 0,7 0,55 2,7 0,75 1,2 2,7 0,7 0,3 1,7 0,75 1,3 0,65

Coeficiente Velocidades de llenado max.  recomendadas v en m/s. 0,8 2,5 0,4 2,5 0,7 2,5 0,7 2,0 0,7 2,0 0,7 2,0 0,8 3,0 0,8 3,0 0,8 2,7 0,4 1,8 0,7 2,0 0,5 1,0 0,5 1,8 0,8 2,5 0,5 1,2 0,7 1,4 0,5 1,5 0,6 2,5 0,8 3,0 0,8 2,5 0,7 2,5 0,5 2,0 0,8 3,0 0,5 2,0 0,5 1,3 0,7 2,5 0,7 2,5 0,9 3,5 0,7 2,9 0,5 1,9 0,7 3,0 0,5 1,2 0,6 2,0 0,5 1,8 0,5 1,2 0,7 2,7 0,7 3,0 0,7 2,4 0,7 3,0 0,8 2,7 0,5 2,0

46


TABLA preliminar C1.- CUALIDADES DE LOS MATERIALES PARA EL TRANSPORTE CON ELEVADORES.Material Cenizas Basalto Piedra pómez Arena pómez Lignito Tierra Arena de moldeo Cebada Yeso Granito Avena Escoria horno alto Carbón vegetal Leguminosas Cal Caliza Patatas Grava húmeda Grava seca Cenizas de carbón Polvo de carbón Barro “húmedo” Barro “seco” Malta Mármol Harina Argamasa con yeso Argamasa con cal Argamasa con cemento Caliza conchífera Bricket de carbón Centeno Zanahorias Aserrín Arena seca Arena húmeda Pizarra Carbón en trozos Arcilla Trigo Cemento Azúcar Remolacha recortes

0,9 3,0 1,2 0,7 0,7 1,7 1,2 0,7 1,3 2,6 0,55 1,5 0,3 0,85 0,9 2,6 0,75 2.0 1,7 1,0 0,7 2,0 1,6 0,55 2,7 0,5 1,2 1,7

0,7 0,5 0,5 0,7 0,5 0,7 0,8 0,8 0,8 0,5 0,8 0,5 0,6 0,7 0,8 0,5 0,6 0,7 0,7 0,5 0,7 0,4 0,7 0,7 0,5 0,9 0,7 0,7

Velocidadmáxima. recomendada v en m/s. 2,5 1,0 1,8 2,7 1,9 2,4 2,5 3,0 2,7 1,3 3,0 2,0 2,5 2,9 2,5 1,2 2,0 2,5 2,5 2,0 2,7 1,8 2,0 3,0 1,2 3,5 2,0 2,0

2,0 2,6 1,0 0,7 0,65 0,25 1,6 2,1 2,7 0,9 2,0 0,75 1,2 0,7 0,3

0,7 0,7 0,5 0,8 0,5 0,8 0,7 0,4 0,5 0,5 0,7 0,7 0,8 0,8 0,7

2,0 1,4 1,8 3,0 2.0 3,0 2,5 2,5 1,2 1,5 1,8 3,0 2,5 2,7 3,0

Peso esp.  s en t/m3

Coeficiente de llenado 

47


C2.-CARACTERISTICAS DEL FLUJO DE MATERIALES A GRANEL. Para el movimiento de los materiales a granel más difíciles, debe tomar en cuenta si estos están compuestos por gránulos grandes, polvos finos o mezcla de ambos, que fluyan libremente o no lo hagan en absoluto, que tengan una densidad a granel de por ej. 0,5 ó 5ton/m 3, se apelmacen, que produzcan obstrucciones, que formen costras, manchen, que se fluidicen con un gas, que se aglomeren, que se desintegren o se separen fácilmente. Con estas característicasse debe entonces elegir un equipo adecuado, que lo transporte, lo alimente, lo llene, lo descargue, lo pese, lo vierta y lo manipulelas veces que se requiera. La siguiente tabla nos muestra algunas definiciones. TABLA C2: CONSIDERACIONES PARA DETERMINACION FLUJO DE MATERIALES A GRANEL

Materiales húmedos y pegajosos

Materiales desmenuzables

Partículas grandes

Mezclas de ingredientes distintos

Materiales abrasivos

Productos que no fluyen libremente

Materiales peligrosos

Materiales que fluyen libremente

Productos sensibles a la contaminación

Materiales que se fluidizan

Productos que se apelmazan, forman costras, manchan o producen obstrucciones

48


D. GRAFICAS PARA DETERMINACION DE ALGUNOS FACTORES.

An gu lo de inc lin aci ón

Determinación factor medio k para rastras

49


GRAFICA DE CAÍDA PARABÓLICA EN LA DESCARGA DE CINTAS.

GRAFICA PARA DETERMINAR TRABAJO ISOTÉRMICO TRANSPORTE NEUMÁTICO.

50


GRAFICA PARA DETERMINACION DE PESO LINEAL DE BANDAS ARTICULADAS.

N E δ N Ó I C A N I L C N I E D O L U G N O Á 1

FACTOR MEDIO K GRAFICO PARA DETERMINACION DE FACTOR MEDIO PARA TRANSPORTE RASTRA. 1 MATERIAL LIVIANO 2 MATERIAL PESADO

51


52


BIBLIOGRAFIA: -FÖRDERTECHNIK 2 Dpl.-Ing- Hans JürgenZebisch Editorial Vogel-VerlagWürzburg. -TRASPORTI MECCANICI Vittorio Zignoli Editorial Ulrico Hoepli Milano. -APARATOS DE ELEVACION Y TRANSPORTE HellmutHernst Editorial Blume .Madrid. -TRANSPORTE NEUMATICO DE MATERIALES PULVERULENTOS Engineering Equipment Users Association Editorial Labor Barcelona

53

Mec 3340 Transporte Continuo

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