Cema Oficial
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TRANSPORTADORES
DE BANDA
para MATERIALES A GRANEL
SÉPTIMA EDICIÓN
Segunda impresión
Todos los derechos reservados. Este libro no podrá ser reproducido de ninguna forma sin la
autorización por escrito de la Asociación de Fabricantes de Equipos Transportadores
Incluye índice.
1. Transportadores de banda 2. Manejo de sólidos a granel
ISBN: 978-1-891171-77-2
Hernando Osses TEC RAPOL f.vergara@tecrapol.com 56956089672 Order #6101 July 22, 2022
TABLA DE CONTENIDOS
PREFACIO.............................................................................................................................. IX
AGRADECIMIENTOS............................................................................................................. XI
INTRODUCCIÓN.................................................................................................................... XII
III
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TABLA DE CONTENIDOS
IV
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TABLA DE CONTENIDOS
V
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TABLA DE CONTENIDOS
VI
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TABLA DE CONTENIDOS
VII
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TABLA DE CONTENIDOS
APÉNDICE A Unidades................................................................................................737
APÉNDICE B Nomenclatura ................................................................................................... 739
APÉNDICE C Factores Kx, Ky y Kt del método histórico de CEMA ...................................... 759
APÉNDICE D Normas de instalación de transportadores de banda
para el manejo de materiales a granel ........................................................... 771
APÉNDICE E Procedimiento de prueba de Ai’ de rodillo de
transportador de banda ................................................................................... 783
APÉNDICE F Procedimiento de prueba de Kis’ de rodillo de transportador
de banda .......................................................................................................... 789
ÍNDICE .................................................................................................................................................. 795
VIII
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PREFACIO
El objetivo de este libro es ser el recurso definitivo para los ingenieros con experiencia en transportadores para el diseño,
instalación, operación, seguridad y mantenimiento de transportadores de banda para materiales a granel. Los métodos
que se detallan en este libro pueden ayudar en gran medida a los ingenieros con experiencia en transportadores a diseñar
sistemas transportadores de material a granel eficientes y confiables, con un nivel de calidad que refleje un enfoque en el
diseño y la operación, que cumpla con las expectativas del usuario.
Los ingenieros con experiencia en transportadores pueden utilizar la información y los principios de la ingeniería
establecidos en este documento para diseñar sistemas transportadores de banda para materiales a granel virtualmente
de cualquier ancho, longitud, configuración y capacidad, y predecir su desempeño dentro de un rango aceptable. Los
interesadostambién pueden adquirir una comprensión básica de la ingeniería, la selección de componentes, los equipos y
accesorios relacionados y las aplicaciones de los transportadores de banda.
La información presentada en este libro está destinada a cubrir los principios básicos del diseño de los transportadores
de banda, e incluye fórmulas, tablas, gráficos y recomendaciones que son necesarios para diseñar la mayoría de los
transportadores de banda. El material se dispone en el orden más conveniente para un ingeniero con experiencia en el
diseño de transportadores. Como siempre, la responsabilidad de la máxima seguridad, confiabilidad y funcionalidad de
cualquier sistema transportador recae en quienes lo diseñan y fabrican.
Si bien las fórmulas, recomendaciones y datos se basan en prácticas de la industria y se consideran fidedignos, CEMA no
asume, ni puede asumir, ningún papel o responsabilidad en cuanto a la seguridad, la confiabilidad o la funcionalidad de
cualquier sistema transportador o componente no diseñado por CEMA. Las fórmulas y los principios de este libro son sólo
de guía y son aplicables al diseño de un alto porcentaje de transportadores que se operan en condiciones razonablemente
normales. Sin embargo, el diseño de un transportador es tanto un arte como una ciencia, y algunos transportadores
operarán bajo condiciones que se encuentran más allá del alcance de este libro. Estos desafíos de diseño requieren
una amplia experiencia para una solución satisfactoria. En estos casos, se deberá consultar a un diseñador o ingeniero
calificado y autorizado de una compañía miembro de CEMA, así como en el caso del diseño de transportadores que sean
fundamentales para un proceso, transportadores muy anchos o rápidos y sistemas transportadores complejos.
Las unidades de fuerza se expresan en lbf (kgf). Cuando se requiere una clara distinción entre fuerza y masa, las unidades
de masa seexpresarán en lbm (kgm). En los casos necesarios o habituales, los Newtons (N) se utilizan para la fuerza. El peso
unitario del material a granel se cita como densidad aparente a lo largo de este texto, aunque la intención de los cálculos
de ingeniería es utilizar el peso específico. Por lo tanto, el símbolo γm para el peso por unidad de volumen se utiliza en lugar
del típico símbolo ρ de masa por unidad de volumen.
Las ecuaciones son planteadas, siempre que sea posible, en términos fundamentales de ingeniería. Este enfoque se adapta
a las preferencias del usuario en cuanto a las unidades. Los ejemplos utilizan valores dimensionales, aunque el redondeo
de los valores de las variables de entrada puede crear pequeñas diferencias en los resultados entre lo que se muestra en el
texto y los obtenidos por el trabajo manual de los ejemplos. Los valores de tensión final de la trayectoria típicamente se
redondean a números enteros. Las reglas de redondeo pueden variar entre los diferentes capítulos debido a las prácticas
comunes de los diferentes grupos de componentes.
IX
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Pa DESCARGO DE RESPONSABILIDADES
Estas recomendaciones proporcionadas por CEMA son generales y no pretenden ser un sustituto de la
asesoría profesional. Los usuarios deben buscar asesoramiento, supervisión o consejo de ingenieros
calificados y autorizados, asesores de seguridad y de otros profesionales calificados.
Todo uso de esta publicación, de la información incluida en este documento, o de otra publicación de
CEMA se efectuará con el acuerdo y el entendimiento expreso de que el usuario y la compañía del usuario
asumen toda la responsabilidad por el diseño, seguridad, especificaciones, conveniencia y adecuación
de cualquier sistema transportador, componente del sistema, dispositivo mecánico o dispositivo eléctrico
diseñado o fabricado utilizando esta información.
El usuario y la compañía del usuario entienden y aceptan que CEMA, sus compañías miembros, sus
funcionarios, agentes y empleados no son y no serán responsables, bajo ningún aspecto, de ninguna teoría
de responsabilidad debido al uso o consulta de estas recomendaciones. El usuario y las compañías del
usuario aceptan proteger, indemnizar y eximir y liberar de responsabilidades a CEMA, sus compañías
miembro, sucesores, cesionarios, funcionarios, agentes y empleados de todo reclamo de responsabilidad,
costos judiciales, honorarios de abogados (incluidos los honorarios de abogados relacionados con juicios y
apelaciones) o los daños que surjan de alguna manera por el uso de esta información.
CEMA y sus compañías miembro, sucesores, cesionarios, funcionarios, agentes y empleados no ofrecen
declaraciones ni garantías de ningún tipo, ni expresas ni implícitas, sobre la información contenida en este
documento, incluidas, entre otras, declaraciones o garantías de que la información y las recomendaciones
contenidas en este documento se ajustan a leyes, reglamentos, directrices u ordenanzas federales, estatales
o locales.
X
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AGRADECIMIENTOS
La Asociación de Fabricantes de Equipos Transportadores (CEMA, por sus siglas en inglés) agradece a los miembros de
la Conferencia de Ingeniería, la Sección General de Manejo de Materiales a Granel, la Sección de Manejo de Unidades
de Transporte y a las muchas otras personas que contribuyeron con su tiempo, esfuerzo y recursos para la planificación
y la elaboración de este libro; a las compañías miembros que ponen a disposición el tiempo y el talento de sus ingenieros,
dibujantes y especialistas en marketing; a las compañías que no son miembro, a las asociaciones técnicas y a las sociedades
profesionales por su ayuda para hacer de este libro una realidad.
CEMA y todos sus miembros desean expresar su agradecimiento a R. Todd Swinderman, PE, por su trabajo en la
organización, la redacción y la producción de esta 7° Edición del Libro de Transportadores de Banda. Estamos muy
agradecidos por su extraordinario esfuerzo y dedicación, sin la cual no se habría completado este libro. Además, queremos
agradecer a Allen V. Reicks, PE, por sus contribuciones, por su trabajo en el capítulo 4 y los cálculos con el Método
Universal en el capítulo 6. Agradecemos a Andrew Jennings y Yijun Zhang por su contribución en el método de cálculo de
pérdida de indentación en una muestra grande en el capítulo 6.
CEMA agradece a FLSmidth por su autorización para utilizar su fotografía para la portada.
Por último, nos gustaría agradecer a nuestros colaboradores en Brasil, la Associação Brasileira de Normas Técnicas
(ABNT) y la Associação Brasileira da Indústria de Máquinas e Equipamentos (ABIMAQ) por sus contribuciones a la
publicación, así como por la traducción y publicación del libro en portugués, lo que contribuirá a que este libro tenga
mayor difusión en la comunidad internacional.
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Pa INTRODUCCIÓN
El desarrollo de los transportadores de banda, capaces de transportar prácticamente cualquier material a granel en miles
de toneladas por hora en un flujo continuo y uniforme, ha sido una de las innovaciones más importantes de la industria
moderna. Su historia se remonta a 1830 cuando los aserraderos aplicaban bandas planas deslizantes en artesas de acero
para alejar los desperdicios del aserradero y otros materiales de las operaciones de molienda. En la década de 1850, la
industria de granos evolucionó con los primeros transportadores diseñados para reducir la fricción de deslizamiento del
caucho en una artesa de acero mediante la sustitución de la artesa con una serie de poleas, con discos a los extremos,
separadas por barras dobladas para formar una copa para acanalar una banda de cuero. Estos transportadores de banda
acanalada de cuero se utilizaron con éxito en muchos elevadores de granos durante la década de 1860 a 1880, cuando
las mejoras en el diseño de las poleas de las barras de la banda dieron paso a bobinas de madera con ejes apoyados en
cojinetes.
No fue hasta 1891 que los transportadores de banda de caucho se utilizaron para el manejo de materiales a granel pesados
que previamente se consideraban transportables sólo con equipos móviles y con la gravedad. Antes de esto, las plantas de
procesamiento de minerales siempre se construían en la ladera de una colina, lo que eliminaba la necesidad del transporte
horizontal mediante transportadores banda. En 1891, Thomas Edison experimentó con transportadores de banda plana
similares a los utilizados en la industria de manejo de granos para trasladar el mineral pesado y abrasivo a su mina de
hierro y realizar un complejo procesamiento en Ogdensburg, Nueva Jersey. El material de las bandas era simplemente
lona de algodón. Pronto se hizo evidente que las bandas de algodón y los rodillos de madera no se adaptaban al mineral
pesado y abrasivo. Se requería la sustitución de la banda y los rodillos en ciclos de uno a dos meses.
Ese mismo año, Thomas Robins (padre) se acercó a Edison y lo convenció de probar una banda de lona de algodón
con una cubierta de caucho de 1/8". Edison estuvo de acuerdo, y la nueva banda resultó ser la solución contra el
desgaste. Los dos inventores comenzaron a trabajar juntos, y Robins persuadió a Edison de probar una banda acanalada
utilizando rodillos en forma de carrete para formar el acanalado. Esto resultó ser un fracaso ya que el borde superior de
la bobina se movía a una velocidad mayor que la base de la artesa, lo que causaba daños en la parte inferior de la banda
debido a la resistencia a la fricción. La solución recomendada por Robins fue dividir la bobina en tres poleas cilíndricas
independientes, cada una soportada por un cojinete en los extremos de su eje. Estas dos innovaciones, las cubiertas de
caucho de la banda y los tres rodillos de tensión, se convirtieron en la base para el diseño de los transportadores de banda
modernos y el origen de la compañía Hewitt-Robins, miembro fundador de CEMA, en 1933.
En los años siguientes, la demanda de mayores capacidades, longitudes superiores, ángulos de transporte más pronunciados
y eficiencia energética han derivado en nuevas innovaciones y tecnologías. Esta séptima edición cubre los transportadores
de banda con capacidades que llegan a las 44,000 tons por hora (44,000 TMPH), longitudes superiores a 30 millas
(48 kilómetros), curvas horizontales e inclinaciones verticales. Además, se indican los costos por tonelada-milla para el
transporte de diversos materiales, con base en la experiencia probada en diferentes sitios operativos. La información
técnica incluida en este libro es, en reglas generales, de naturaleza conservadora. Las variaciones en los requisitos de
aplicaciones específicas o los requisitos de servicio extremo siempre deben ser abordados por el personal de ingeniería de la
compañía miembro cuya gran experiencia supera lo cubierto en este texto.
En la primera edición de este libro, la Asociación de Fabricantes de Equipos Transportadores (CEMA, por sus siglas en
inglés) estableció sus objetivos de poner a disposición la experiencia y los conocimientos técnicos de sus miembros como
contribución en el diseño y la construcción de transportadores de rendimiento superior, y también de proporcionar datos
básicos y fundamentos del diseño para su aplicación en los problemas comunes relacionados con los transportadores de
banda con el fin de lograr un desempeño exitoso. Adhiriéndose a estos mismos objetivos, CEMA se complace en ofrecer
esta séptima edición, 2° impresión de Transportadores de Banda para Materiales a Granel.
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APLICACIONES GENERALES Y ASPECTOS ECONÓMICOS DE
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LOS TRANSPORTADORES DE BANDA
Introducción Pág. 2
Transporte de distintos tipos de materiales
Amplio rango de capacidades Pág. 3
Adaptabilidad al recorrido Pág. 4
Transporte en ángulos pronunciados
Capacidades de carga, descarga y apilamiento Pág. 6
Sub-procesos Pág. 7
Confiabilidad y disponibilidad Pág. 8
Ventajas ambientales
Seguridad Pág. 9
Bajos costos de mano de obra
Bajos costos de energía
Bajos costos de mantenimiento Pág. 10
Transporte de larga distancia
Aspectos económicos de los transportadores
Estudios de viabilidad Pág. 12
Reducción de costos después de la compra
Resumen Pág. 13
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APLICACIONES GENERALES Y ASPECTOS ECONÓMICOS DE
1
LOS TRANSPORTADORES DE BANDA
INTRODUCCIÓN
El tema de los transportadores de banda es de interés primordial para ingenieros, gerentes y demás
personas encargadas de la selección de equipos para el manejo de materiales a granel. Este libro es,
principalmente, un manual, aunque el Capítulo 1 se incluye para familiarizar al lector con los múltiples
usos de los transportadores de banda y sus ventajas en condiciones muy diversas de operación.
Los transportadores de banda han alcanzado una posición dominante en el transporte de materiales
a granel debido a las ventajas inherentes tales como su aspecto económico y seguridad de operación,
confiabilidad, versatilidad y su gama de capacidades prácticamente ilimitada. Además, son adecuadas
para llevar a cabo numerosas funciones de procesamiento relacionadas con su propósito tradicional de
proporcionar un flujo continuo de material entre operaciones. Recientemente, de conformidad con los
requisitos ambientales ha proporcionado un incentivo más para la selección de transportadores de banda
con respecto a otros medios de transporte.
Los bajos requisitos de mano de obra y de energía son fundamentales con respecto a los transportadores
de banda en comparación con otros medios de transporte. Los drásticos aumentos en los costos
operativos continúan haciendo de los transportadores una opción muy favorable para aplicaciones
no consideradas anteriormente. Los fabricantes de transportadores de banda han anticipado
constantemente las necesidades de la industria, con mejoras en los diseños y con componentes que han
superado todos los requisitos conocidos. La confiabilidad y la seguridad son excepcionales ya que se
dispone de bandas más fuertes y duraderas, así como de componentes con excelentes mejoras y controles
eléctricos y dispositivos de seguridad altamente sofisticados.
En este capítulo se ilustran y describen algunas de las ventajas de los transportadores de banda que
mejoran una amplia variedad de funciones dentro de la planta y/o que las realizan de una manera más
innovadora que con otros medios de transporte de materiales a granel. Además, se incluyen ejemplos de
sistemas transportadores de banda de distancias relativamente largas, los que se utilizan ampliamente,
ya que combinan importantes beneficios como confiabilidad, seguridad y bajo costo por tonelada de
transporte de material.
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APLICACIONES GENERALES Y ASPECTOS ECONÓMICOS DE
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LOS TRANSPORTADORES DE BANDA
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APLICACIONES GENERALES Y ASPECTOS ECONÓMICOS DE
1
LOS TRANSPORTADORES DE BANDA
ADAPTABILIDAD AL RECORRIDO
Los sistemas transportadores de banda proporcionan los medios de transporte de materiales a través
de las distancias más cortas entre los puntos de carga y descarga necesarios mediante la utilización de
diversas y virtualmente combinaciones infinitas de tramos rectos y curvos. Los transportadores de banda
acanalada convencionales pueden seguir el terreno existente en pendientes del 30 al 35 por ciento, en
comparación con los límites efectivos del 6 al 10% para el traslado en camiones o del 2% en rieles.
Muchos diseños de transportadores y especialmente de bandas se ofrecen para el transporte en ángulos
pronunciados de hasta 90 grados. También pueden transportar el material y generar electricidad que
puede ser utilizada para impulsar otro equipo en la planta. Pueden ser provistos con confinamientos,
que evitan el escape de polvo a la atmósfera circundante y están protegidos de la intemperie. Tales
confinamientos son económicos y adaptables a requisitos especiales.
Los transportadores de banda proporcionan un flujo continuo de material y al mismo tiempo evitan
confusiones, demoras y riesgos de seguridad asociados con el ferrocarril y el tráfico motorizado en
plantas y otras zonas congestionadas. Los caminos que deben recorrerse pueden ser bastante flexibles
y la longitud de las rutas puede extenderse varias veces, según sea necesario. En algunas operaciones de
minería a cielo abierto, los miles de pies de largo de los transportadores se desplazan lateralmente en el
banco para seguir el progreso de la excavación en la superficie.
La tecnología ha avanzado sustancialmente en el diseño y la aplicación de los transportadores de
banda horizontal curva. A medida que la longitud total del transportador aumenta, también aumenta
la probabilidad de que se requieran estaciones de transferencia de material de un transportador a otro
para librar obstáculos en su recorrido en línea recta. Las curvas horizontales eliminan las limitaciones
del transportador en línea recta y reducen el costo de instalación y de funcionamiento del transportador.
Los transportadores horizontales curvos utilizan bandas transportadoras convencionales acanaladas y
componentes estándar. La banda cargada y vacía pasa a través de los trayectos de transporte y retorno
de la curva horizontal en equilibrio y sin restricciones mediante rodillos de superelevación. Las curvas
horizontales también pueden combinarse con curvas verticales convexas y/o cóncavas para adaptarse
al transportador con la alineación del perfil más económico. Los transportadores curvos aumentan
más aún la confiabilidad, disponibilidad y las ventajas del entorno del transportador de banda estándar
eliminando la infraestructura y los requisitos de control del polvo en las estaciones de transferencia.
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LOS TRANSPORTADORES DE BANDA
Estos ángulos máximos varían generalmente de 10 a 30 grados, según el material a granel. Recientes
avances en el transporte en ángulos pronunciados han aumentado este ángulo de inclinación mejorando
así el recorrido flexible en que los transportadores de banda estándar pueden operar ahora.
Simplemente, hacer la cubierta de la banda irregular aumentará su capacidad para trasladar materiales
con una inclinación ligeramente mayor. La mayoría de los fabricantes de bandas moldean patrones de
hasta 1 in (25 mm) de altura para la cubierta superior. Los patrones moldeados para ciertos materiales
solo aumentan las recomendaciones de inclinación máxima en 5 grados sobre la cubierta de una banda
lisa. Los separadores más largos pueden colocarse en caliente o frío o fijarse mecánicamente sobre
la cubierta superior de las bandas después de la fabricación. Estos separadores más largos permiten
aumentar el ángulo de transporte a aproximadamente 45 grados. La capacidad de transporte disminuye
rápidamente a medida que el ángulo aumenta. Los separadores están disponibles en diversos tamaños,
formas y configuraciones, y la mayoría permite que la banda funcione en posición acanalada o plana.
Las bandas con separadores suelen limitarse a transportadores cortos donde se necesitan pocos o ningún
rodillo de retorno y cuando el material no se adhiere a la superficie o cuando el remanente es aceptable.
Para mejorar el sistema de los separadores, se pueden agregar paredes laterales corrugadas de forma
transversal a la banda con separadores para formar divisiones completamente rectangulares. Estas
paredes laterales y con rigidez transversal de la banda permiten que esta quede plana sin necesidad de
usar rodillos acanalados de carga. Las paredes laterales también incrementan la capacidad de carga de
transporte sobre el diseño que solo tiene separadores y permiten transportar cargas en inclinaciones de
hasta 90 grados.
Una familia de transportadores conocida como transportadores de “conductos” o “tubos”, bandas
“plegadas” y bandas “suspendidas” envuelve completamente al material con la banda, lo que aumenta
el ángulo de inclinación admisible. En cada caso, el área interna de la banda cerrada es fija y, por lo
tanto, solo es capaz de subir material en inclinaciones más pronunciadas si el área interna se encuentra
completamente cargada de material. A un ángulo pronunciado, estos transportadores no tienen la
capacidad de descargar completamente el extremo trasero de la carga cuando no hay material adicional
que “empuje” la carga hacia arriba.
Los transportadores sandwich belt, en principio, encierran completamente el material y aplican presión
para asegurarlo. Los transportadores sandwich belt tienen una cubierta y bandas de transporte accionadas
por separado. La banda de la cubierta comprime el material contra la banda de transporte, lo que permite
alcanzar ángulos de transporte más pronunciados. Esto asegura que no se produzcan deslizamientos ni que
el material vuelva hacia atrás, incluso cuando se transporta en sentido vertical. Se ofrecen sistemas que sólo
utilizan transportadores de banda y componentes estándar y, por lo tanto, tienen una alta disponibilidad y
requieren bajo mantenimiento. Estos sistemas permiten que la alta velocidad de las bandas ofrezcan una
alta capacidad. Consulte a los fabricantes correspondientes miembro de CEMA de transportadores de
banda de ángulo pronunciado para obtener más información y aplicaciones específicas.
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APLICACIONES GENERALES Y ASPECTOS ECONÓMICOS DE
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LOS TRANSPORTADORES DE BANDA
de forma cóncava, en sustitución de los rodillos convencionales en el sistema. Tanto la sección de carga
como la sección de retorno pueden ser soportadas por presión de aire y el transportador entero puede
ser encapsulado. El mantenimiento se simplifica mediante la eliminación de la mayor parte de los
componentes rotativos en el sistema. Los transportadores soportados por presión de aire son alternativas
atractivas para aplicaciones donde el polvo o la contaminación son problemas críticos.
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APLICACIONES GENERALES Y ASPECTOS ECONÓMICOS DE
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LOS TRANSPORTADORES DE BANDA
Las barcazas y los barcos de autodescarga equipados con transportadores de banda pueden descargarse
en todos los puertos, incluidos aquellos que no disponen de equipo de descarga del lado del muelle. Las
capacidades de descarga de estos sistemas son generalmente mayores que las de varios descargadores de
cangilones, y requieren menos tiempo y menos mano de obra y otros costos operativos.
Los nuevos desarrollos en el diseño de chutes han reducido el polvo y los derrames asociados con
frecuencia a la transferencia de materiales a granel de banda a banda en las pilas de almacenamiento
y en medios de transporte de material a granel. Los chutes telescópicos se utilizan cuando la altura de
descarga varía y cuando con frecuencia se utilizan chutes curvos para reducir el polvo y los derrames en
puntos de transferencias fijas.
SUB-PROCESOS
A diferencia de los sistemas de descarga de alta capacidad, ciertos materiales, como la arena para
fundición, pueden barrerse de las bandas en lugares específicos en cantidades controladas por los
requisitos de la aplicación. Aunque los transportadores de banda se utilizan generalmente para
transportar y distribuir materiales, también se utilizan con equipos auxiliares para llevar a cabo
numerosas funciones durante las diversas etapas de procesamiento.
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APLICACIONES GENERALES Y ASPECTOS ECONÓMICOS DE
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LOS TRANSPORTADORES DE BANDA
En muchos casos, estas operaciones no sólo se llevan a cabo de manera más eficaz en relación con los
transportadores de banda, sino que son el único medio práctico.
CONFIABILIDAD Y DISPONIBILIDAD
La confiabilidad de los transportadores de banda se ha comprobado durante décadas y prácticamente en
todos los tipos de industrias. Los transportadores individuales pueden manejarse y mantenerse para que
presenten menos de un 2% de interrupciones no planificadas debido a fallas mecánicas o eléctricas.
Diversos sistemas de transporte complejos habitualmente operan a un 90% de disponibilidad mecánica y
eléctrica. Los operadores pueden tener un efecto importante en la disponibilidad de los sistemas
transportadores, de modo que su capacitación es crítica para lograr un exitoso funcionamiento de bajo
costo. Los transportadores pueden funcionar de forma continua durante largos periodos de tiempo.
Prestan servicio a unidades de proceso vitales cuyo éxito depende de la operación continua, tales como el
manejo de carbón en centrales eléctricas y el transporte de materias primas a granel en plantas de acero,
plantas de cemento, fábricas de papel, y hacia y desde barcos en puertos, donde el tiempo de inactividad
es muy costoso. Los transportadores de banda a menudo se controlan por ordenador y se supervisan de
forma remota. Tanto los transportadores como los materiales que se transportan pueden estar alojados
de manera tal que estén protegidos de elementos que impedirían la circulación de camiones y otros
medios de transporte.
VENTAJAS AMBIENTALES
Los transportadores de banda pueden ser más aceptables a nivel medioambiental que otros medios de
transporte de materiales a granel. Se ha descubierto que la emisión de polvo de los transportadores es
menor que el 5% de los niveles generados por camiones. Los transportadores funcionan de manera
silenciosa, con frecuencia en sus propios confinamientos, los que pueden ser elevados o subterráneos
para reducir los problemas ambientales y de seguridad. En las transferencias, el polvo puede contenerse
dentro de chutes de transferencia o puede recogerse con equipos adecuados, si fuera necesario. Los
sistemas transportadores de banda terrestres pueden diseñarse para integrarse con el paisaje, lo que
da como resultado una operación silenciosa, sin contaminación y que no produce daños. Las galerías
tubulares son cada vez más populares debido a su importante capacidad de expansión, características
ambientales y estéticas. Además, la posibilidad de adquirir componentes para ensamblar reduce los
costos de construcción en campo. Los transportadores soportados por presión de aire se utilizan en
diversas aplicaciones con material de pequeño tamaño en las que controlar el polvo y el ruido es una
prioridad. Los transportadores soportados por presión de aire se cierran totalmente de forma fácil.
Son muy adecuados para un gran número de aplicaciones de carga y tienen menos componentes para
mantener que los transportadores convencionales. Además, los transportadores soportados por presión
de aire ofrecen ahorro de energía en recorridos horizontales extensos.
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LOS TRANSPORTADORES DE BANDA
SEGURIDAD
Los transportadores de banda pueden operar con un grado de seguridad extremadamente elevado.
Requieren poco personal para la operación y estos están expuestos a menos riesgos que con otros medios
de transporte. Comúnmente se requieren dispositivos de seguridad eléctricos como los interruptores
de parada de emergencia por tensión de cuerda, los interruptores de arranque y parada de la banda,
los interruptores de velocidad cero y los interruptores de chutes tapados para proporcionar protección
tanto al personal como a los equipos. La protección de los peligros de los puntos o de toda la longitud
del transportador es práctica y rentable debido a la construcción modular de la mayoría de los
transportadores.
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APLICACIONES GENERALES Y ASPECTOS ECONÓMICOS DE
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LOS TRANSPORTADORES DE BANDA
ESTUDIOS DE VIABILIDAD
El propósito de un estudio de viabilidad es determinar previamente la rentabilidad de una propuesta. El
costo de un estudio típico de viabilidad estará en un rango de 0.5% a 1.5% del costo total estimado del
proyecto. Si bien los propietarios se interesan principalmente en la rentabilidad general dentro del plan,
siempre hay opciones. Cuando las alternativas impliquen diferentes formas de traslado del material,
se deberá considerar un estudio de viabilidad de transporte. Normalmente este tipo de estudios puede
llevar mucho tiempo y no es inusual que demanden un esfuerzo de varios meses. Debido a que existe
una gran cantidad de variables y que los datos de entrada a menudo se extrapolan a partir de proyectos
no comparables, puede ser útil una simulación Monte Carlo en la selección del diseño final y los
componentes principales.
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APLICACIONES GENERALES Y ASPECTOS ECONÓMICOS DE
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LOS TRANSPORTADORES DE BANDA
RESUMEN
Los transportadores de banda son una solución de transporte muy económica, segura y que no causa
daños al medioambiente. El costo del capital y el costo operativo para cada aplicación del transportador
dependen de los requisitos y las limitaciones específicas de la aplicación y por este motivo es imposible
brindar un rango de los costos expresados en dólares por tonelada por milla transportado. El diseño de
las principales instalaciones de transportadores de banda para el manejo de materiales a granel requiere
una gran experiencia y conocimiento de ingeniería. A los miembros de CEMA les complacerá ayudar al
lector aún más en el suministro de datos adicionales, estimaciones y propuestas.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Introducción Pág. 17
Configuraciones de los transportadores
Recorridos de los transportadores de banda
acanalada o plana básicos Pág. 18
Consideraciones de diseño para la alimentación
y descarga de los transportadores de banda Pág. 22
Estructuras de los transportadores
Anchos de la estructura
Estructura del recorrido de transporte y retorno
Estructura de los componentes principales de la
transmisión y la polea
Otras consideraciones para el espaciamiento
de la estructura
Tipos de estructuras Pág. 23
Travesaños
Armaduras tipo celosía
Galerías tubulares
Portales
Torres o estructuras reticuladas
Marcos y bases
Cimentaciones
Pernos de anclaje y placas base
Conexiones Pág. 27
Pernos
Soldaduras
Pasadores
Juntas de expansión
Códigos y normas Pág. 28
Estados Unidos
Canadá
México
Diseño Pág. 32
Diseño de tensión admisible
Diseño del factor de carga y resistencia
Vibración
Deformación
Pandeo
Materiales
Misceláneos
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Cargas Pág. 35
Cargas muertas
Cargas vivas
Cargas de material a granel
Cargas de tuberías y conductos
Cargas por derrames
Cargas vivas de pasillo y escalera
Cargas por chutes obstruidos
Cargas de tensión de la banda
Cargas ambientales
Cargas de expansión
Cargas de agua, nieve y hielo
Cargas de viento
Cargas sísmicas
Cargas por material apilado
Cargas dinámicas
Tolerancias de cargas futuras
Combinaciones de cargas
Protección contra la corrosión Pág. 40
Pintura
Galvanizado
Aceros resistentes a la corrosión
Materiales y métodos alternativos
Mantenimiento Pág. 42
Requisitos para el acceso
Cruces por arriba y cruces por debajo Pág. 47
Los efectos a largo plazo de las decisiones
de diseño Pág. 47
Actualización
Redundancia
Costos de capital vs. operativos
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
INTRODUCCIÓN
El objetivo de este capítulo es presentar las configuraciones y combinaciones de los transportadores
de banda comúnmente elegidos para su uso en el manejo de materiales a granel, y analizar las
consideraciones de diseño relacionadas que afectan a la eficacia general de los sistemas transportadores
de banda. En este capítulo se presentan recomendaciones de diseño estructural, espacios libres y acceso
que, cuando se incorporan adecuadamente, se traducen en un sistema transportador rentable en cuanto
a su operación y mantenimiento. Para el diseño de un sistema transportador siempre se consideran
varias opciones y los efectos que estas tienen sobre el costo total del proyecto. Al comenzar un proyecto,
se deberá consultar un ingeniero experto en transportadores que sea miembro de CEMA para que
brinde asistencia y proporcione las consideraciones adecuadas sobre las repercusiones de las decisiones
relacionadas con el recorrido del transportador, la estructura, el espacio libre y el acceso.
Figura 2.1
Nomenclatura de un transportador de banda acanalada típico
La nomenclatura de los componentes típicos de los transportadores de banda se ilustra en la Figura 2.1.
Los aspectos de diseño básicos de las bandas acanaladas se ilustran en las Figuras 2.2 a 2.11. Casi todas
las configuraciones, y los cálculos resultantes, se originan a partir de combinaciones de estos aspectos
de diseño básicos. Los transportadores de banda pueden descargar a un transportador de distribución
principal en uno o ambos lados para acumular el material en pilas de prácticamente cualquier extensión.
Se podrá utilizar un apilador y reclamador para acumular el material o para recuperarlo y devolverlo a
los transportadores de banda principales.
Los transportadores de banda pueden diseñarse prácticamente con cualquier perfil del terreno, que sólo
será limitado por la potencia de la banda, el ángulo de inclinación o descenso o el espacio disponible.
Algunos aspectos de diseño son más recomendables que otros. Por ejemplo, las transferencias entre
transportadores deben ser reducidas debido a un desgaste adicional de las bandas en los puntos de
carga, la liberación adicional innecesaria de material fugitivo y posibles obstrucciones en los chutes de
transferencia.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Figura 2.2
Recorrido del transportador horizontal
Figura 2.3
Recorrido del transportador descendente
Figura 2.4
Recorrido del transportador ascendente
Figura 2.5
Recorrido del transportador de curva vertical cóncava con tensor por acción de la gravedad
Figura 2.6
Recorrido del transportador de curva vertical convexa
Figura 2.7
Recorrido del transportador con un distribuidor móvil para la descarga del material
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Figura 2.8
Recorrido del transportador lineal
Figura 2.9
Recorrido del transportador en curva horizontal
Bidireccional, inversa
Transporte y retorno
Figura 2.10
Capacidades de transporte direccional de los transportadores
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Recepción
Recepción
Recepción
Descarga
Recepción
Descarga
<90° > 0°
>90° <180°
Recepción
ga
r
ca
es
D
Descarga
a
rg
ca
es
D
Transferencia
Transferencia Transferencia Transferencia en Transferencia
inversa
en línea en ángulo obtuso ángulo agudo perpendicular
en línea
Figura 2.11
Ángulos de transferencia del transportador
Existen muchos factores que determinan el ángulo de transferencia y el diseño resultante del chute para
la fluidez uniforme de la descarga en la banda de recepción. En general, los chutes de transferencia
son la mejor opción para lograr un flujo uniforme y continuo, al igual que las transferencias en línea,
seguidas por las transferencias en ángulo obtuso y luego por las transferencias en sentido perpendicular.
Las transferencias en ángulo agudo suelen ser las más difíciles de diseñar.
V Garland Recolección
Figura 2.12
Secciones transversales de perfiles de bandas transportadoras
Los recorridos, las direcciones y los perfiles básicos se pueden combinar en un número ilimitado de
tramos rectos y curvos para adaptarse a casi cualquier requisito. Las bandas pueden transportar cargas
en los recorridos superiores e inferiores. La capacidad de transporte de carga de los transportadores de
banda abarca un amplio rango, de una libra o kilogramo por hora a decenas de miles de toneladas por
hora. Para aquellas aplicaciones en las que los transportadores de banda básicos no son muy adecuados,
existe una serie de diseños especializados.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
La configuración adecuada en las transferencias entre transportadores es parte importante del diseño de
un sistema. Deberá haber una altura suficiente entre la polea de descarga y el transportador de recepción
para que el flujo del material sea adecuado, incluido el material recogido de los limpiadores de la banda.
El diseño de la transferencia se vuelve más complejo cuando se requieren múltiples recorridos de flujo
del material. Diversos recorridos se han construido con espacio insuficiente para la parte superior, lo que
conduce a problemas tales como derrames excesivos y recurrentes, cargas descentradas sobre la banda de
recepción y complicaciones para realizar el mantenimiento.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Anchos de la estructura
El espaciamiento de los principales elementos de soporte de los componentes del transportador se divide
en dos categorías generales. La primera es la estructura que soporta el recorrido de transporte y retorno
del transportador. La segunda es la estructura que soporta las poleas principales y los componentes de
accionamiento.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
TIPOS DE ESTRUCTURAS
Esta sección presenta una descripción general de los diversos tipos de estructuras que se utilizan
típicamente para soportar los sistemas transportadores de banda. Estos pueden instalarse en equipos
portátiles, en estructuras móviles o en estructuras permanentes. Independientemente del tipo de
instalación, el diseño estructural debe soportar correctamente el transportador, el personal y las
cargas ambientales. Además, el soporte estructural debe ser lo suficientemente rígido para evitar los
movimientos indebidos o las rotaciones del sistema de bandas, lo que se traduciría en problemas de
alineación y desgaste de la banda, y derrames.
Travesaños
A menudo, los transportadores soportados por travesaños se encuentran en/o cerca del nivel, con
secciones de transportadores con vigas cortas soportadas por cimentaciones poco espaciadas. Con
frecuencia, se utilizan secciones de canales de acero estándar como vigas. La Figura 2.16 presenta
una sección transversal soportada por un travesaño típico. Si el perfil de la banda tiene una distancia
corta sobre el nivel, con frecuencia, las secciones soportadas por travesaños no incluyen pasillos de
mantenimiento.
El sistema de transportador de banda soportado por travesaño no se limita a segmentos cortos
construidos a nivel. Tramos más extensos sin soportes intermedios se pueden lograr utilizando secciones
de ala ancha de acero. Cuando se utilizan otras formas distintas a las secciones de canal, el espaciamiento
de las secciones de canal puede variar del espaciamiento estándar para adaptarse a los patrones de los
orificios de los pernos de rodillos y cojinetes. También pueden utilizarse elementos prefabricados de
concreto para construir tramos más largos. Para las secciones de travesaños, se han utilizado maderas
aserradas o laminadas, y el uso de la madera puede proporcionar ventajas en la manipulación de ciertos
materiales a granel corrosivos, tales como la sal.
El diseñador de la estructura debe ser consciente de que los travesaños y sus cimientos deberán
soportar con todas las fuerzas que actúan sobre el sistema transportador. Es posible que se requiera el
arriostramiento lateral y longitudinal para resistir las cargas que actúan sobre la estructura del travesaño.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Galerías tubulares
Las estructuras de galería tubulares cerradas, como la que se muestra en la Figura 2.20, también pueden
utilizarse para soportar y cerrar un transportador de banda. Ambos sistemas, de diseño personalizado y
con patente, se encuentran disponibles.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
El tubo de acero de cubierta delgada sirve tanto de estructura de soporte como de cerramiento del
transportador, lo que crea un sistema transportador sólido y atractivo.
El diseñador de una galería cerrada deberá considerar la posibilidad de que el derrame u otros
materiales pueden acumularse en el fondo del tubo, lo que creará una gran cantidad de peso imprevisto
que deberá ser soportado. La ventilación de la galería también puede ser un elemento de consideración
en el diseño.
Se deberá poner atención en el soporte del transportador y en el pasillo dentro de la galería tubular.
Los soportes pueden crear cargas concentradas, las cuales deben ser distribuidas en el tubo de cubierta
delgada sin distorsión ni sobrecarga. Además, el tubo debe mantener la forma redonda para transferir
correctamente las tensiones. Ambos problemas estructurales típicamente se resuelven con refuerzos
alrededor del tubo que se coloca en el espaciamiento apropiado a lo largo del tubo. Estos refuerzos
pueden ser placas, barras, ángulos laminados o tubos en T laminados.
Portales
Las estructuras elevadas del transportador pueden construirse utilizando travesaños, armaduras tipo
celosía o galerías cerradas, que pueden estar apoyadas directamente en cimentaciones, estructuras
reticuladas y torres. Las cargas que se ubican sobre los travesaños, las armaduras tipo celosía y las
galerías se transfieren a las estructuras reticuladas o a las torres, desde donde las cargas se transfieren
al nivel de la cimentación. En general, se requiere una sección de estructura rígida, comúnmente
denominada portal, en el lugar de transmisión de la carga para evitar que la armadura tipo celosía se
deforme o esté fuera de alineación. Con frecuencia, por motivos similares, en estas ubicaciones se coloca
una galería tubular cerrada, un anillo o un collar rígido.
2
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
la armadura tipo celosía o galería superior para proporcionar estabilidad. La construcción de estructuras
reticuladas debe evitar la inestabilidad de la estructura donde aún no se ha erigido la armadura tipo
celosía o galería.
En general, una torre es una estructura que proporciona soporte lateral tanto transversal como
longitudinal al transportador. Las estructuras de acero de cuatro patas, en ocasiones denominadas
soportes reticulados de cuatro patas, se utilizan con frecuencia. A menudo, las torres se colocan en los
puntos de transferencia, las ubicaciones de los tensores de la banda o las plataformas de accionamiento
del transportador para aprovechar tanto la resistencia como la huella de la torre. En caso de estructuras
reticuladas de más de 100 ft (30 m), es más económico el uso de una torre de cuatro patas que de
un soporte de dos patas. Dado que una torre se fija longitudinalmente, y la galería y la armadura
tipo celosía del transportador se mueven longitudinalmente debido a la expansión y contracción por
temperatura, se requiere una articulación deslizante.
Marcos y bases
A menudo, la estructura de soporte del transportador debe soportar marcos y bases de equipos
mecánicos, como el reductor y el motor propulsor del transportador. El diseño estructural de estas
secciones debe tener en cuenta no sólo las cargas de los equipos sino que también deberá resistir los
movimientos y torques inducidos por las partes móviles. El diseñador de la estructura deberá trabajar en
estrecha colaboración con el proveedor de equipos para garantizar el diseño apropiado y coordinar la
colocación de pernos de anclaje, los requisitos de espacio libre y demás requisitos relacionados con los
equipos.
Cimentaciones
Todas las cargas muertas y cargas externas que se aplican a los sistemas de transporte eventualmente
son resistidas por el suelo. Las fuerzas internas, como la tensión de la banda, pueden ser independientes
dentro de la estructura o soportadas por las cimentaciones, según el diseño estructural.
El diseñador del transportador deberá considerar la estabilidad de la estructura y diseñar cimentaciones
adecuadas para lograr estabilidad. Se deberá tener la precaución de garantizar que el sistema de
cimentación sea adecuado en caso de levantamiento o vuelco de las torres o estructuras reticuladas. El
transportador debe tener una cimentación en el suelo o un tirante a una torre capaz de resistir las fuerzas
longitudinales en el transportador.
Las cimentaciones ubicadas debajo de un sistema transportador de banda dependerán de la naturaleza
de los suelos que se encuentran en el sitio. Es esencial que un ingeniero geotécnico calificado realice una
investigación para determinar el tipo de cimentación más apropiado para el sitio y las cargas aplicadas al
transportador y el asentamiento previsto. Es posible que se requieran losas de cimentación por superficie
o cimientos profundos que utilizan pilas o cajones, según las condiciones del suelo y las cargas aplicadas.
El diseñador de la cimentación y la estructura deberá ser consciente del asentamiento de la cimentación,
especialmente el asentamiento de la cimentación diferencial puede ser riesgoso para la estructura de
soporte del transportador. Algunos diseños son más tolerantes al asentamiento diferencial que otros.
Por ejemplo, se debería recomendar una serie de armaduras tipo celosía soportadas de manera simple
entre estructuras reticuladas sobre una armadura tipo celosía en casos donde se prevén asentamientos
diferenciales importantes. El asentamiento puede causar problemas graves, como la alineación y el
desgaste de la banda, la sobrecarga de los elementos estructurales o incluso fallas estructurales.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Los pernos de anclaje, los chaveteros y las placas base deben diseñarse para que resistan las fuerzas de
corte horizontales y de levantamiento que ejerce la estructura en la cimentación. Los pernos de anclaje y
los chaveteros deben diseñarse y sujetarse adecuadamente dentro de la cimentación de concreto para que
resistan de manera efectiva las fuerzas del diseño sin causar la ruptura de la cimentación de concreto.
CONEXIONES
Normalmente, las estructuras se fabrican en subconjuntos que deben ensamblarse para formar el
transportador completo. Las conexiones pueden clasificarse como conexiones de taller o de campo,
según el lugar donde se realice la conexión. La opción de las conexiones de taller o de campo y los tipos
de conexión a emplear puede ser responsabilidad del diseñador de la estructura, el fabricante u otros
miembros del equipo de diseño. Si el diseño de las conexiones estructurales se delega al fabricante de la
estructura, el diseñador debe asegurarse de indicar la magnitud de las fuerzas para las cuales se diseñan
las conexiones. Normalmente, los diseños más económicos consideran las capacidades complementarias
tanto del fabricante como del constructor de acero.
Tradicionalmente, las conexiones estructurales son, a menudo, el “eslabón débil” en un sistema
estructural. El diseñador de la estructura y el encargado de los detalles deben estar conscientes de los
posibles errores en esta área. Además, los diseñadores y encargados de detalles deben ser conscientes de
la generación de fuerzas inadvertidas o de momentos en las conexiones debido a las excentricidades de
los elementos de las armaduras tipo celosía o de las conexiones.
Pernos
Los pernos estructurales se utilizan en gran número de conexiones en estructuras de acero. Las
conexiones con pernos pueden utilizarse en el taller o en el campo, aunque son particularmente
comunes en las aplicaciones en el campo, con las tolerancias de orificios apropiadas para los pernos
proporcionadas en los elementos de acero en el taller. En algunos casos, las conexiones críticas de
deslizamiento son necesarias para la durabilidad y para cumplir con los requisitos de resistencia a sismos.
Las conexiones con pernos deben diseñarse, indicarse en detalle e instalarse según los requisitos del
Instituto Americano de Construcción de Acero (AISC, por sus siglas en inglés).
Soldaduras
Las conexiones de acero soldadas también son comunes tanto en el taller como en el campo. Es común
utilizar conexiones soldadas para la fabricación en talleres, donde la soldadura puede realizarse en un
ambiente perfectamente controlado, y aplicar el empernado en el campo para proporcionar la conexión
final entre los subconjuntos soldados en el taller. Las conexiones soldadas deben diseñarse, indicarse en
detalle e instalarse según los requisitos de la Sociedad Americana de Soldadores (AWS, por sus siglas en
inglés).
Pasadores
Las uniones con pasadores se utilizan en situaciones donde es necesario que una estructura o elemento
estructural rote independientemente de otro elemento al que está unido. En general, las uniones con
pasadores constan de un eje redondo con elementos estructurales que giran libremente sobre el eje. Las
estructuras en cuerpos de agua que deben subir y bajar con los cambios de nivel del agua con frecuencia
incluyen uniones con pasadores en los puntos de soporte.
AISC proporciona especificaciones para el diseño de uniones con pasadores. Los detalles estructurales
de las uniones con pasadores deben disponerse para permitir el libre movimiento de la estructura en
todo el rango previsto de rotación y para evitar la acumulación de residuos o derrames en el pasador que
pudieran impedir su función.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Juntas de expansión
En la mayoría de las aplicaciones con transportadores de banda se requieren juntas de expansión para
adaptarse a la expansión y la contracción térmica. Las juntas de expansión también pueden instalarse
para proporcionar movimiento en puntos específicos debido al viento u otras fuerzas externas en el
sistema estructural. Se encuentran disponibles diseños personalizados y con patente de juntas de
expansión.
Se deberán proporcionar detalles estructurales en las juntas de expansión, similares a las uniones
con pasadores, para proporcionar el libre movimiento de la estructura en todo el rango previsto de
movimiento. Es posible que se produzcan fuerzas y momentos no previstos en una estructura y que
causen daños cuando las juntas de expansión no estén libres para proporcionar la libertad necesaria de
movimiento. Los detalles estructurales deberán evitar la acumulación de residuos o los derrames en la
junta que puedan impedir o evitar el funcionamiento de la junta.
CÓDIGOS Y NORMAS
Las Tablas 2.21, 2.22 y 2.23 mencionan diversas organizaciones que publican códigos, normas y
recomendaciones que afectan los problemas y requisitos relacionados con el diseño de los sistemas de
soporte de los transportadores de banda.
Estados Unidos
El código de construcción adoptado por la autoridad competente define los requisitos legales para la
construcción. Normalmente, este será el código de construcción de un estado, un condado o una ciudad.
Los códigos y las normas pertinentes se definirán en el código. Las modificaciones de los códigos pueden
tener un impacto significativo en los requisitos estructurales. Los códigos se actualizan cada pocos
años, de modo que para proyectos con múltiples fases o tiempos de diseño extendido es necesario que el
diseñador trabaje en coordinación con la autoridad competente.
El código local suele referirse a un código de construcción nacional o internacional específico que será el
código pertinente, por lo general, con modificaciones tal como se definen en el código de construcción
local. Así, el código de construcción local definirá las ediciones de los códigos y las normas pertinentes.
Por ejemplo, un código de construcción local puede utilizar la edición 2006 del Código Internacional
de Construcción como código pertinente, lo que se refiere a ASCE 7-05 para cargas ambientales
(nieve, vientos, terremotos, etc.) y la Especificación AISC para construcciones de acero estructural, del
9 de marzo de 2005 para el diseño con acero estructural (Specification for Structural Steel Buildings).
Otro código de construcción local puede referirse al Código Uniforme de Construcción (UBC, por
sus siglas en inglés) de 1997 como el código pertinente. Este código incluye su propio criterio sobre las
cargas ambientales y se refiere a las Especificaciones AISC para construcciones de acero estructural,
diseño de tensión admisible y diseño plástico, del 1 de junio de 1989 para el diseño de acero estructural
(Specification for Structural Steel Buildings, Allowable Stress Design and Plastic Design). La mayoría
de las categorías de cargas ambientales no variarán significativamente entre los diversos códigos de
edificación, aunque sí pueden variar los métodos para calcular las diferentes condiciones de carga, según
la autoridad competente para el proyecto.
Los códigos de construcción determinarán temas como la clasificación de la construcción, los tipos
admisibles de construcción para diferentes clasificaciones, las clasificaciones de inflamabilidad, los
requisitos de los sistemas rociadores, las distancias máximas entre las salidas y los requisitos de accesorios
en las salidas, por dar algunos ejemplos. A menudo, gran parte de esta información será establecida
por el ingeniero que tenga la responsabilidad general del proyecto, y el diseñador del transportador sólo
deberá encargarse de cumplir con los requisitos establecidos por el ingeniero del proyecto. Sin embargo,
en los casos en que el diseñador del transportador trabaja directamente para el propietario del proyecto,
deberá estar al tanto de todos los requisitos del código de construcción pertinente.
Igualmente importante es el diseño para la seguridad operacional. La Administración de Seguridad
y Salud Ocupacional (OSHA, por sus siglas en inglés) define los requisitos federales de seguridad para
los establecimientos industriales y la Administración de Salud y Seguridad en las Minas (MSHA, por
sus siglas en inglés), para minas y canteras. Algunos estados tienen requisitos más estrictos que OSHA y
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
MSHA. A menudo, los métodos de egreso son una cuestión que está determinada por los códigos locales
además de las regulaciones de OSHA, particularmente en estructuras elevadas. Estos códigos definen
tales cosas como los dispositivos de protección y los requisitos para pasillos, pasamanos, escalones,
escaleras, etc.
A menudo, los planos de ingeniería deben ser realizados por un ingeniero profesional que sea responsable
del proyecto y que esté matriculado en el estado donde se realiza el proyecto. En ocasiones, también se
requiere que la compañía que emplea al ingeniero esté registrada para operar en el estado.
La Tabla 2.22 proporciona algunos ejemplos de códigos que pueden aplicarse en el diseño y la
construcción de un sistema de transporte. Es importante que se utilice la edición correspondiente, según
lo determine el código de edificación pertinente. El código de construcción pertinente no siempre hará
referencia a la última edición.
Tabla 2.21
Organizaciones que publican normas y códigos correspondientes a transportadores
Las siguientes publicaciones que se presentan en la Tabla 2.22 son ejemplos de códigos y normas
publicados por estas organizaciones. Los directores de proyectos, ingenieros y diseñadores deberán
determinar los documentos requeridos (y sus últimas ediciones) para cada aplicación. En muchos casos,
también pueden aplicar códigos y normas estatales y locales.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Tabla 2.22
Publicaciones de códigos y normas de ejemplo
Canadá
Los requisitos legales de construcción en Canadá son similares a los de los Estados Unidos. El código
pertinente será el de construcción de la provincia en que se lleva a cabo el proyecto. Normalmente,
los códigos de construcción provinciales respetarán el Código Nacional de Construcción de Canadá, a
pesar de que pueden existir enmiendas en cada código provincial. Los requisitos de diseño para vientos,
nieve y terremotos se definen en el Código Nacional de Construcción de Canadá. Las leyes laborales
son responsabilidad provincial, por lo tanto, la provincia establecerá códigos de seguridad en el lugar
de trabajo, en lugar de una autoridad nacional. Los planos de ingeniería deben ser realizados por un
ingeniero profesional que esté matriculado en la provincia donde se realiza el proyecto.
Los códigos y las normas de Canadá, normalmente están redactadas por la Asociación Canadiense
de Normalización (CSA, por sus siglas en inglés). En casos donde no se aplica el código de CSA, es
común regirse por el código estadounidense adecuado. En la Tabla 2.23 se indican ejemplos de códigos
canadienses
Un área en la que Canadá difiere de los Estados Unidos es el requisito para soldar acero estructural.
Los códigos de construcción provinciales y el código de soldadura W59 de CSA requieren que todas las
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
soldaduras para la fabricación o la instalación de acero estructural sean realizadas sólo por compañías
certificadas por CSA W47.1. Este código cubre los requisitos para las especificaciones del proceso de
soldadura, las cualificaciones del soldador y los requisitos de control de calidad para las operaciones de
soldadura de la compañía.
Tabla 2.23
Códigos nacionales canadienses que se aplican a transportadores
México
En el pasado, el diseño de sistemas de transporte en México utilizaba una combinación de normas
mexicanas y estadounidenses. La guía de la Comisión Federal de Electricidad, versión CFE 1993,
se utilizaba con frecuencia para definir las cargas de vientos y terremotos, mientras que las normas
estadounidenses se indicaban para el diseño estructural (ASTM, AISC, AWS) y las normas de seguridad
(OSHA y MSHA). Recientemente, la versión 2008 del Manual de Estructuras Civiles, MOC-2008, está
orientada a proporcionar un código de construcción modelo para México similar a la Norma ASCE7 en
Estados Unidos. MOC-2008 es un código integral que incluye muchos sistemas estructurales, incluidas
las construcciones y algunas otras estructuras. Incluye una metodología mejorada para las cargas
producidas por terremotos como uno de los desafíos de MOC-2008 para mejorar la seguridad del diseño
sísmico en México. Similar a la transición a los códigos IBC y ASCE7 de Estados Unidos, MOC-2008
proporciona un enfoque de diseño más riguroso que las normas anteriores. Algunas especificaciones
para nuevos sistemas transportadores en México aún hacen referencia al código 1993 CFE para
las cargas de vientos y terremotos; sin embargo, con el transcurso del tiempo, MOC-2008 será más
relevante.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
DISEÑO
A medida que se desarrolla el sistema estructural de un transportador, la estructura debe evaluarse para
garantizar que la estructura sea estable y económica. En general, se realiza un esquema inicial de la
estructura utilizando las dimensiones estimadas de los elementos estructurales. Este esquema sirve como
base para determinar el peso propio de la estructura. Es muy importante identificar correctamente
todas las cargas que actúan en una estructura según las pautas de los códigos y las normas pertinentes.
Una o dos iteraciones del análisis y la evaluación suelen ser necesarias para finalizar la selección de los
elementos. Este procedimiento puede simplificarse mediante el uso de estructuras prediseñadas y por
medio de la aplicación de normas, directrices y software de análisis estructural.
Vibración
Además de las consideraciones de las cargas y las tensiones, se deberán diseñar soportes estructurales
para evitar la vibración excesiva. Las estructuras críticas de soporte se deberán analizar para garantizar
que la frecuencia natural de la estructura no sea armónica con la frecuencia aplicada de las vibraciones
o la maquinaria rotativa o la banda en movimiento. Esto es particularmente importante para las
estructuras de soporte de mallas, trituradoras y alimentadores. Se recomienda el aislamiento de equipo
vibratorio utilizando algún tipo de dispositivo de amortiguación. La vibración de elementos estructurales
debido al viento puede evitarse utilizando el análisis avanzado o los valores mínimos de las relaciones de
esbeltez determinadas por los códigos y las normas.
Deformación
Todas las estructuras con carga se deforman. Es importante limitar estas deformaciones a valores
aceptablemente bajos a fin de evitar problemas con la alineación de la banda y operación de los chutes
móviles u otras interferencias estructurales. El confort y la seguridad de los trabajadores deben ser
considerados en relación con las deformaciones admisibles a lo largo de los pasillos. Un método para
minimizar los problemas de deformación es el diseño de la comba en un soporte de vigas o armadura
tipo celosía con contra flechas. Con este método, se integra la curvatura suficiente a la estructura de
tal manera que, bajo carga, la estructura adopta la posición deseada. Sin embargo, se deberá tener en
cuenta que el movimiento total de una viga o armadura tipo celosía con contra flechas es el mismo
que el de una viga o armadura tipo celosía sin contra flechas. Los problemas de deformación, así
como los costos de material, pueden minimizarse estableciendo pautas para las relaciones de longitud/
profundidad. Estas tradicionalmente son empíricas y deben utilizarse en conjunto con la experiencia y el
buen juicio. Los problemas de deformación son más comunes en la sección de voladizos de estructuras
del transportador, por lo que el diseñador de estas estructuras debe prestar especial atención a los
posibles problemas.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Tabla 2.24
Relaciones comunes de longitud/profundidad de las armaduras tipo celosía
Pandeo
El diseñador del transportador debe ser consciente de las limitaciones de las capacidades estructurales
debido al pandeo de los elementos estructurales. Un elemento puede pandearse cuando se lo somete a
cargas de compresión por torsión bajo cargas de flexión o bien, el pandeo local puede ocurrir cuando
la relación ancho/espesor de una sección en compresión es demasiado alta. El código estructural para
el material que se utiliza incluirá ecuaciones para determinar estas limitaciones. Estas limitaciones del
pandeo pueden reducir la capacidad de transporte del elemento bajo los límites de tensión normales de
manera significativa. En particular, se deberá tener cuidado cuando se utilizan aceros de alta resistencia.
La resistencia aumenta, aunque la capacidad de pandeo (función del módulo de elasticidad) no aumenta
en aceros de alta resistencia. El arriostramiento adecuado de los elementos de compresión y de los
elementos de flexión largos permite que el elemento soporte tensiones más altas.
Materiales
Los aceros utilizados para las estructuras de soporte del transportador se designan con las
especificaciones de ASTM. La Tabla 2.25 indica misceláneos productos de acero ampliamente utilizados
junto con las especificaciones más comunes de ASTM para cada producto. Vale la pena señalar que
un gran número de aceros de mayor resistencia se encuentran a disposición a un costo comparable al
de los aceros de resistencia más baja. Por ejemplo, las secciones W fabricadas de ASTM A36 se están
retirando gradualmente por la ASTM A992. Otras especificaciones de ASTM ofrecen mayor resistencia
y resistencia a la corrosión atmosférica. La disponibilidad a nivel local de estos aceros deberá confirmarse
antes de su especificación.
Si bien los aceros de mayor resistencia ofrecen ahorro en cuanto al peso, existen peligros potenciales
que el diseñador deberá tener en cuenta. La rigidez del acero de alta resistencia no es mayor que la del
acero A36, y las tensiones más altas conducen a deformaciones más altas. Una relación de longitud/
profundidad que era aceptable al usar acero A36 puede ser problemática con un acero de alta resistencia.
La fractura por fragilidad puede afectar más a los aceros de alta resistencia. La fractura por fragilidad
se convierte en un problema a bajas temperaturas, aunque el nivel de estrés también es un factor que
contribuye. Los aceros de alta resistencia, donde se permiten tensiones más altas son más propensos a ser
susceptibles a la fractura por fragilidad.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
especificación del material de la placa como ASTM A36, AS572 o AS588, Fy y Fu serán como se especifique. El
grado comercial según ASTM A786, sección 5.1.2, significa que el producto se suministrará con 0.33 % de carbono
sin las propiedades mecánicas especificadas.
(3)
Fy = 32 ksi para material ASTM A36 de más de 8 pulgadas de espesor.
Tabla 2.25
Especificaciones típicas de ASTM para los elementos estructurales
Misceláneos
Los soportes estructurales del transportador deberán diseñarse e instalarse para proporcionar superficies
de montaje paralelas, rectas, cuadradas y a nivel para los componentes del transportador, tales como
rodillos, poleas, accionamientos y accesorios, como básculas e imanes. En general, el fabricante del
equipo determina las tolerancias de alineación. En muchos casos, es importante proporcionar soportes
con algunos medios de ajuste para colocar a escuadra o nivelar los soportes, tales como tacos, tornillos de
separación u orificios ranurados.
Los soportes deberán diseñarse considerando la distribución de los conductos eléctricos, soportes de
cables, iluminación, tuberías de aire y agua, sistemas de supresión de polvo, sistemas de supresión de
incendios, conductos para la recolección de polvos, tubos de drenaje y tuberías de vacío. La colocación
de estos sistemas debe ser tal que el acceso a los componentes del transportador o la extracción de estos
no se vean obstaculizados. Además, las estructuras de soporte del transportador deberán diseñarse
considerando el acceso adecuado al equipo para la inspección, la limpieza y el mantenimiento.
En áreas donde la acumulación de polvo y los derrames pueden generar un peligro, se deberán
considerar estructuras que tiendan a ser autolimpiables. Con frecuencia se utilizan elementos
estructurales cilíndricos en transportadores móviles para reducir la acumulación. La orientación de
elementos estructurales a 45 grados, tales como secciones en ángulo, puede reducir la acumulación
en conjunto con tapas para el polvo o utilizando placas inclinadas a 45 grados en las áreas clave de la
estructura para evitar la acumulación.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Figura 2.26
Estructura resistente a la acumulación
Se deberá considerar la instalación, el empalme y la extracción de la banda del transportador. Es posible
que otros equipos como poleas, accionamientos e imanes requieran la instalación de puertas de servicio y
vigas monorriel con elevador. Por lo general, la distancia entre los pisos de la torre se ve afectada cuando
se requieren sistemas de monorriel o de elevación.
Las estructuras de soporte del transportador deberán diseñarse e incluir los detalles teniendo en cuenta la
manera en que la estructura será enviada y ensamblada. Los camiones tienen límites en lo que respecta
al peso y el tamaño del envío. A menudo, los envíos internacionales se colocan en contenedores. Es
posible que se requieran orejetas de izado para el envío y el ensamblado. Las estructuras a galvanizar
deberán diseñarse considerando el tamaño máximo de la cuba de galvanizado, la posible distorsión de
la estructura, la ventilación y el drenaje adecuados de las soluciones de limpieza y zinc, las separaciones
entre las piezas cubiertas y el sellado de las superficies superpuestas.
CARGAS
Esta sección presenta una descripción general de las cargas para las cuales se diseñan las estructuras
de soporte del sistema transportador. Esta información se presenta con fines educativos y no pretende
sustituir los códigos de construcción pertinentes ni demás documentos aplicables. Las condiciones
restrictivas de un transportador se encuentran en el arranque y el apagado en términos de tensiones de
diseño, potencia de accionamiento y todas las cargas relacionadas.
Cargas muertas
La carga muerta de un transportador o construcción, en general, es el peso propio de todos los elementos
con los que están construidos. Para la estructura de soporte de un transportador, el peso propio de
los elementos estructurales, conexiones, pasamanos, pasillo, banda, rodillos, conductos eléctricos y
de servicio y demás elementos instalados de forma permanente, en general, se clasifican como cargas
muertas. Por lo general, la carga muerta de un diseño se reduce cuando se considera la resistencia de las
cargas de elevación.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Cargas vivas
Las cargas vivas son aquellas cargas producidas por el uso y el mantenimiento del transportador y de las
estructuras correspondientes.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Tabla 2.27
Cargas vivas típicas de pasillo y escalera
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Las cargas por atasco se producen cuando algo se atasca en la banda y el motor o la polea aumenta
su torque en la polea en un intento por continuar moviendo la banda. Esta situación puede generar
tensiones en la banda significativamente altas, las que típicamente se estiman aplicando de 150% a
250% del torque del motor en la placa de identificación de la banda. Los incrementos de la tensión
admisible pueden aplicarse a los casos de cargas a corto plazo, aunque deberían aplicarse según el código
pertinente. La tensión de extracción de chutes obstruidos puede estimarse utilizando la información de
diseño del alimentador en el Capítulo 12.
Cargas ambientales
Los transportadores pueden acumular importantes cantidades de cargas generadas en el ambiente. Estas
son cargas que actúan como resultado del clima, la topografía, la acción de las ondas y otros fenómenos
naturales tales como las presiones laterales del suelo, aguas subterráneas o materiales a granel.
Cargas de expansión
En general, los transportadores de banda se soportan en estructuras de acero y/o concreto. Tanto el
acero como el concreto se expanden y contraen con temperaturas en un rango aproximado de 3/4 in
por 100 ft de estructura a 100° F (19 mm por 30 m a 38° C) de cambio de temperatura. Si se limita el
movimiento térmico de las estructuras, las fuerzas longitudinales, muchas veces las fuerzas de apoyo
pueden producirse en los elementos estructurales y derivar en la rotación o movimientos de los elementos
de soporte verticales, pandeo del acero o extracción de los anclajes. Se deberán proporcionar juntas de
expansión para evitar que esto ocurra.
Cargas de viento
El viento que sopla en torno a una estructura imparte una presión en la estructura que es proporcional
al cuadrado de la velocidad del viento. La velocidad del viento, así como muchos otros factores
propios del lugar, la forma y el uso de la estructura, se encuentran en el código de construcción local
correspondiente. Las disposiciones sobre los vientos de los códigos más modernos se toman de la
publicación ASCE-7. Esta publicación proporciona métodos para determinar las fuerzas creadas por el
viento adecuadas en estructuras abiertas, semi-abiertas o enrejadas, tales como torres o armaduras tipo
celosía de soporte de transportadores.
La mayoría de los diseñadores reconoce los efectos de los vientos que soplan en sentido perpendicular
a la estructura de soporte de un transportador. Sin embargo, muchos diseñadores ignoran o descartan
los efectos de los vientos que soplan en paralelo o casi paralelos a la estructura de soporte de un
transportador. Las presiones de las estructuras y las fuerzas estructurales subsiguientes pueden ser
significativamente diferentes a aquellas de los vientos perpendiculares, y no pueden ignorarse. En
general, las cargas de los vientos en paralelo a la estructura están fuera del alcance de ASCE-7, por lo
que los diseñadores deberán considerar otras guías tales como ISO-5049-1 para estas cargas.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Cargas sísmicas
Los estudios de los efectos de terremotos en estructuras han dado como resultado cambios significativos
en las configuraciones relacionadas con el diseño sísmico en los códigos de construcción modernos. Las
cargas de terremotos pueden producirse en cualquier dirección. El terremoto puede producir cargas
longitudinales paralelas al transportador que son mucho mayores que las cargas longitudinales de los
vientos. Estas cargas deben tener una trayectoria clara a través de la estructura a la cimentación.
Los diseñadores deben ser conscientes de que las fuerzas sísmicas deben considerarse en situaciones en
las que históricamente no han sido una consideración de diseño. Las cargas inducidas por movimientos
provocados por sismos o terremotos se determinan utilizando las configuraciones del código de
construcción correspondiente. Las fuerzas sísmicas se ven seriamente afectadas por la masa de la
estructura, y deben calcularse con la carga del material de diseño y todas las cargas muertas. La mayoría
de los códigos se basan en la ductibilidad inelástica durante un terremoto, de modo que los diseñadores
también deben considerar los requisitos de los detalles estructurales específicos del código.
Cargas dinámicas
El diseño estructural de la mayoría de los sistemas transportadores de banda se basa en un modelo de
carga estática. Sin embargo, un transportador de banda es un sistema mecánico dinámico, con posibles
movimientos, aceleraciones y vibraciones que se transmiten a la estructura de soporte. Las cargas
dinámicas de las ondas de tensión en la banda pueden producirse en los transportadores más largos
durante el arranque o la detención, y en algunos casos pueden determinar el diseño de la estructura.
Los elementos que pueden requerir especial atención son todo tipo de equipos que puedan ejercer una
carga dinámica repetida, como un alimentador vibratorio o un triturador de partículas. En tales casos,
el diseñador de la estructura deberá considerar las cargas dinámicas y las propiedades resonantes de la
estructura.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Combinaciones de cargas
La carga muerta, cargas vivas previstas y cargas ambientales deben combinarse para llegar a la carga
total en la estructura. El código de construcción correspondiente proporciona la definición de la
combinación de cargas adecuada que debe considerarse en el diseño de una estructura. Los diseñadores
deben estar al tanto de que los diversos tipos de combinaciones de cargas se encuentran en los códigos
de construcción. No obstante, los códigos de construcción se basan en el diseño de la construcción y no
incluyen todas las cargas que se producirán en la instalación de un transportador, tales como tensiones
de la banda y chutes obstruidos. Por consiguiente, el diseñador de la estructura de un transportador
de banda debe utilizar el sentido común al aplicar las configuraciones y la intención del código
correspondiente al diseño de una estructura industrial. Se debe prestar especial atención para garantizar
que el nivel de servicio y las cargas del nivel de resistencia no se combinen inadecuadamente.
Pintura
El método más común de protección contra la corrosión es pintar la estructura del transportador. Los
procesos de pintura varían desde aplicar el cepillado metálico y una sola capa de pintura hasta el pulido
con arena, el grabado ácido y la aplicación de sistemas de pinturas epoxi de alta viscosidad. El nivel de
pintura depende de la vida útil esperada del transportador de banda y la cantidad de agentes corrosivos
en el ambiente donde será utilizado. Los manuales del Consejo de Pinturas para Estructuras de Acero
(SSPC, por sus siglas en inglés) ofrecen información sobre la preparación y el sistema de pintura
adecuado para las diferentes condiciones de operación.
Las ventajas de la pintura son:
• Amplia y fácil disponibilidad
• Menor costo que muchos otros sistemas de protección contra la corrosión.
• Fácil reparación en el campo
• Disponibilidad en muchos colores
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Galvanizado
El galvanizado es otra forma de proteger superficies contra la corrosión en donde los componentes se
sumergen en zinc fundido o una aleación de zinc para formar un recubrimiento resistente a la corrosión.
En la mayoría de los entornos, este recubrimiento resiste la corrosión durante un período más extenso
que la pintura. Debido a que la protección proviene parcialmente de la acción galvánica entre el acero y
el zinc, los pequeños rasguños vuelven a sellar y mantener un nivel de protección para el acero.
Se debe tener cuidado en el detalle del acero que será galvanizado en caliente. Si hay espacios de aire
completamente cerrados como una columna de tubo con placas en los extremos, el calor del proceso
de inmersión en caliente puede causar la explosión del elemento. Se deberán proporcionar orificios de
ventilación en el acero para permitir el escape de los gases en expansión que deben orientarse para evitar
la recolección de agua o del material en uso.
El galvanizado puede proporcionar protección contra la corrosión en el largo plazo en muchos entornos
y puede proteger las áreas interiores no accesibles a la pintura. Sin embargo, el acero galvanizado es
difícil de reparar en el campo y el calor del proceso puede distorsionar los elementos livianos.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Cuando se utilizan metales diferentes, se debe prestar atención al diseño de las conexiones para reducir
la corrosión por las reacciones galvánicas. Por ejemplo, el aluminio y el acero pueden tener una reacción
galvánica relativamente fuerte.
El concreto puede producir estructuras durables, de bajo mantenimiento. El concreto puede utilizarse
como molde en el lugar (se vierte en el sitio) o en componentes prefabricados. Se requiere el diseño
cuidadoso del control de mezcla y fisuras para las estructuras de concreto utilizadas en ambientes
hostiles.
En otras aplicaciones, la madera o la fibra de vidrio pueden ser materiales apropiados y resistentes a
los agentes corrosivos. Se deberá prestar atención a los detalles de las conexiones para proporcionar
conexiones resistentes a la corrosión que coincidan con la vida útil de la estructura de madera.
MANTENIMIENTO
El mantenimiento de la estructura del transportador es esencial para la seguridad y la operación
productiva de un sistema transportador. A menudo, los transportadores se encuentran en áreas donde
se operan equipos pesados y, si no se protegen, pueden dañarse fácilmente. Se deberán proteger los
principales elementos estructurales de daños accidentales producto de equipos móviles u operaciones
de mantenimiento a través del uso de barreras y barandillas. Las estructuras dañadas deben repararse
de inmediato para evitar fallas o daños estructurales, y para regresar la banda transportadora a su
correcta alineación y evitar derrames y daños en la banda. La construcción de la cimentación puede
causar problemas similares con la trayectoria de la banda y debe compensarse o corregirse. El calor
puede afectar las estructuras; se deberán proporcionar configuraciones para proteger la estructura del
calor elevado del proceso. La planificación previa del mantenimiento mediante el diseño de puntos de
izamiento o la instalación de grúas puentes eliminará el uso de elementos estructurales como accesorios
de elevación y ayudará a prevenir el daño estructural.
Al diseñar el sistema de una banda transportadora, es esencial considerar un espacio adecuado para
el mantenimiento de los componentes. La falta de espacio para el mantenimiento y la inspección a
menudo conduce a una serie de condiciones costosas incluida la evasión del mantenimiento preventivo
de rutina y las inspecciones proactivas. La falta de acceso puede triplicar el tiempo necesario para
las actividades de mantenimiento. Muchas veces, el espacio se limita en el diseño inicial para reducir
los costos de capital. A menudo, los diseñadores deben proporcionar mayor capacidad en un espacio
existente, lo que hace que el mantenimiento sea más difícil.
Las restricciones de diseño que consideran sólo los costos de capital o que subestiman artificialmente los
costos de mantenimiento para ajustarse a un presupuesto, a menudo aumentan los costos operativos y de
mantenimiento y reducen la capacidad de operar el sistema con seguridad. Para ser competitivas, muchas
empresas de ingeniería y contratistas se involucran en un proceso de baja oferta con especificaciones
inadecuadas que ignoran los costos a largo plazo de muchas de las decisiones de diseño. Muchas veces,
los ahorros de capital al transferir los costos a presupuestos operativos o ahorros teóricos de procesos de
oferta baja, se pierden en el primer año operativo, y el déficit crece cada año posteriormente.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Tabla 2.28
Requisitos de espacios libres y accesos mínimos recomendados
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Figura 2.29
Vistas para los espacios libres recomendados de acceso al transportador
H I
A C
Figura 2.30
Vista de extremo a los espacios libres de acceso del transportador de polea de cola
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
B C
Figura 2.31
Sección de acceso a través del faldón y de la zona de carga
K G
J
N
R
O M
Q
P
S
Figura 2.32
Vista de elevación de la descarga
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
G K
E
G F
Figura 2.33
Vista de extremo de la descarga
2
G
T
U D
Figura 2.34
Vista de la sección de elevación de la zona de la cola y la carga
Sin conductos/tuberías
en el área de línea
de la banda
Figura 2.35
Vista de elevación del área de reparación de la banda
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Actualización
Las modificaciones en el campo son innecesariamente costosas y, en ocasiones, incluso imposibles a
menos que se incorporen consideraciones para futuros cambios en el diseño original. Si los planes
futuros pueden incluir el aumento de la capacidad del sistema de transporte, se deberá considerar
en el diseño inicial y en el diseño del sistema. Si no se considera en el diseño original, el aumento de
la velocidad de un transportador existente para aumentar la capacidad puede generar numerosos
problemas con el flujo de los materiales, las estructuras y los confinamientos. Cambiar cualquier
elemento significativo de un transportador, tales como la extensión del ancho de la banda o el aumento
del ángulo de transporte, no puede realizarse sin una investigación exhaustiva de las consecuencias.
La incorporación de accesorios que no se consideraron en el diseño original puede tener un efecto
significativo en la tensión de la banda, especialmente en transportadores cortos.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Redundancia
Los sistemas de transporte redundantes deben considerarse para cualquier proceso que requiera
alimentación continua de material, tal como la alimentación de carbón en la caldera en una planta de
energía. Se pueden tomar diferentes enfoques para dimensionar la capacidad de los transportadores
redundantes. A menudo no es necesario duplicar al 100% la capacidad transportadora si se adoptan
medidas para el almacenamiento, tales como refugios en una planta de energía. Una práctica común es
dimensionar los transportadores redundantes para que cada uno pueda transportar 24 horas del material
a granel requerido por el proceso en almacenamiento, de 8 a 16 horas. Esto permite un cierto margen
de tiempo de respuesta en el caso improbable de que ambos transportadores no puedan operar al mismo
tiempo. Las piezas de repuesto y la capacidad de mantenimiento deben planificarse de modo que la
capacidad de almacenamiento permita contar con tiempo suficiente para la reparación y el reemplazo de
cualquier componente clave.
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CARACTERÍSTICAS Y TRANSPORTABILIDAD DE LOS
3
MATERIALES A GRANEL
Introducción Pág. 50
Características de los materiales Pág. 50
Descripción de las clases de materiales Pág. 51
Comportamiento de los materiales en una
banda en movimiento Pág. 54
Efecto de inclinaciones y descensos Pág. 54
Ejemplo de derrame/elevación
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CARACTERÍSTICAS Y TRANSPORTABILIDAD DE LOS
3 MATERIALES A GRANEL
INTRODUCCIÓN
El éxito del diseño de una banda transportadora debe comenzar con una evaluación precisa de las
características del material a transportar. El comportamiento y el estado de los materiales a granel
dependen en gran medida del contenido de humedad y de la distribución del tamaño de las partículas del
material. Tales variaciones en el comportamiento del material y la densidad aparente pueden derivar en
problemas inesperados relacionados con el tonelaje o la capacidad, derrames excesivos o acumulación de
material, mal funcionamiento y fallas del sistema o los equipos.
3
MATERIALES A GRANEL
El ángulo de reposo de un material es el ángulo natural formado por la descarga del material por
gravedad y medido desde una base horizontal. El ángulo de sobrecarga de un material es el ángulo con
la horizontal que adopta la superficie del material mientras este se encuentra en reposo sobre una banda
transportadora en movimiento. Por lo general, este ángulo tiene de 5 a 15 grados menos que el ángulo de
reposo, aunque en algunos materiales puede tener 20 grados menos.
La fluidez puede evaluarse cualitativamente considerando las características del material tales como el
tamaño y la forma de las partículas finas y los bultos, la rugosidad o la suavidad de la superficie de las
partículas del material, la proporción de partículas y bultos presentes y el contenido de humedad del
material. La evaluación cuantitativa de la fluidez requiere la determinación de muchas propiedades del
comportamiento antes analizado.
Flujo
Flujo muy Flujo libre 2* Flujo promedio 3* Flujo lento 4*
libre 1*
Rangos de funciones de flujo equivalente (FF)
> 10 > 4 a < 10 >2a<4 <2
Ángulo de sobrecarga (grados)
5° 10° 15° 20° 25° 30°
Tabla 3.3
Tabla de fluidez
3 MATERIALES A GRANEL
3
MATERIALES A GRANEL
Ángulo máximo
Descripción del Densidad Código del Ángulo de admisible de la
material aparente material según reposo inclinación
suelta CEMA (grados) del
lb/ft
3
transportador
(kg/m3) (grados)
Alúmina 55-65
58(B6)27MY 22 12
(881-1041)
Corteza, madera, desechos 10-20
15(E)45TVY 45 27
(160-320)
Bentonita, malla 100 50-60
55(A100)25MXY 42 20
(801-961)
Cemento, clinker 75-95
85(D3)36 30-40 18-20
(1201-1522)
Carbón, Powder River Basin 40-55
50(D3)5LV 38 15
(641-881)
Carbón, bituminoso, minero 40-60
50(D3)35LNXY 38 15
(641-961)
Carbón, lignito 37-45
41(D3)35TN 38 15
(593-721)
Coque, petróleo 45-63
50(C3)6LTWZ 35-40 11
(721-1009)
Coque, petróleo, esponjoso 45-63
50(C3)6LTWZ 35-40 14
(721-1009)
Coque, petróleo, fluido* 58-63
61(B4)6LMTWYZ 25-35 *
(929-1009)
Cobre, mineral 120-150
135(Dx)36 30-44 20
(1922-2403)
Polvo de vidrio, finos 80-120
100(C½)37 30-44 20
(1281-1922)
Tierra, mojada, con arcilla 100-110
105(D16)46OV 45 23
(1602-1762)
Grava, piedras 90-100
95(D3)27 30 12
(1442-1602)
Caolín, arcilla 63 (1009) 63(D3)25 35 19
Cal, hidratada 40 (641) 40(B6)35LM 40 21
Caliza, triturada 85-90
88(Dx)36 38 18
(1362-1442)
Fosforita, pulverizada 60 (961) 60(B6)36 40 25
Arroz, descascarado 45-49
47(C½)25P 19 8
(721-785)
Arena, de fundición, 65-75
70(B6)47X 30-44 24
preparada (1041-1201)
Taconita, pellets 116-130
123(D3)17Q 30-44 13-15
(1858-2082)
*Normalmente transportado mediante accionamiento neumático
Tabla 3.5
Extracto de la Norma n.° 550 de ANSI/CEMA: CLASIFICACIÓN Y DEFINICIONES DE LOS MATERIALES A
GRANEL (CLASSIFICATION AND DEFINITIONS OF BULK MATERIALS)
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CARACTERÍSTICAS Y TRANSPORTABILIDAD DE LOS
3 MATERIALES A GRANEL
Típicamente, el sólido a granel se carga en la banda transportadora en estado suelto y sin compactar,
con un perfil de carga regulado en la superficie inferior por el perfil de la banda transportadora, y un
perfil superior regulado por el ángulo de reposo del material. A medida que se transporta el material, se
asentará de inmediato, o se compactará, como resultado de los factores antes expuestos. La superficie
superior puede calcularse utilizando el ángulo de sobrecarga en lugar del ángulo de reposo. También se
producirá la segregación del material con las partículas de mayor tamaño que migran hacia la superficie
superior del perfil de carga, y las partículas finas que migran hacia la banda.
Φs
Φr
Figura 3.6
Ángulo de sobrecarga,Φs, carga en la banda y ángulo de reposo, Φr, material en una pila
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CARACTERÍSTICAS Y TRANSPORTABILIDAD DE LOS
3
MATERIALES A GRANEL
Algunos materiales o formas de las partículas presentan problemas especiales para las bandas
en inclinación o descenso. Las soluciones comunes a estos problemas son reducir el ángulo de la
pendiente o usar bandas con separadores. Precauciones a tener en cuenta para establecer la pendiente de
bandas en inclinación o descenso:
• Las partículas son más propensas a rodar fuera de los bordes de las bandas transportadoras
ascendentes que de las horizontales.
• El derrame de material es más probable que ocurra inmediatamente después del punto de carga
donde las aceleraciones o desaceleraciones locales causan turbulencia en el material.
• Los materiales que se airean excesivamente, como los cementos muy finos o los materiales en los
que la proporción de agua es tan alta que se crea lodo, tienden a deslizarse o desbordarse de forma
incontrolable
• Las formas redondas o cilíndricas tienden a rodar o rebotar hacia afuera del transportador
Las relaciones críticas entre la velocidad de la banda, el material transportado y la configuración del
transportador se deberán mantener para evitar derrames/elevación y el deslizamiento hacia atrás del
material en bandas en inclinación o descenso. Los derrames/elevaciones se refieren a la base del sólido a
granel que se esparce por el aire con los rodillos transportadores a una velocidad crítica. El deslizamiento
hacia atrás se refiere a que los sólidos a granel no permanecen en contacto con la banda, sino que se
deslizan hacia atrás en dirección opuesta a la dirección de transporte. En ocasiones, los materiales con
tendencia al deslizamiento hacia atrás se cargan a un ángulo de inclinación bajo y luego se aumenta la
inclinación del transportador utilizando una curva cóncava, disponiendo de una alimentación continua
para mantener el material en la sección inclinada más abruptamente y evitar que se deslice hacia atrás.
Las relaciones simplificadas para las velocidades máximas de la banda alcanzables antes de deslizamiento
o derrame del material que se producen en bandas en inclinación o descenso resultan de:
é
Si æ s 0 ÷ö÷ùú
V =
2 2
ê
ê
´ Ys êê
´ çç
ççç
è
( qbanda ) e
( qbanda ) ÷ú
g m ´ h÷ø÷úú
ë
Ecuación 3.7
V
deslizamiento hacia atrás, velocidad máxima de la banda antes de que se produzca el deslizamiento
hacia atrás del material
Si é æ s 0 ÷öùú
êg ´ ççcos ( qbanda ) +
ê ç
Vderrame/elevación = ÷÷ú
2p ´ Ys ë
2 ê ç
è g m ´ h÷ øúû
Ecuación 3.8
V
derrame/elevación, velocidad máxima de la banda antes de que se produzca el derrame
(elevación) del material
55
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CARACTERÍSTICAS Y TRANSPORTABILIDAD DE LOS
3 MATERIALES A GRANEL
Donde:
h = b wmc ´ sin b +
(bc + 2´ cos (b ))´ tan(F s)
6
= Altura efectiva del material a granel en la banda con un rodillo de acanalamiento
de tres rodillos iguales
Consultar las ecuaciones del Capítulo 4: 4.11 para b c y 4.20 para bwmc
b = inclinación de rodillos laterales (ángulo de acanalamiento)
F s =ángulo de sobrecarga del material a granel en la banda
Se deberá tener en cuenta que estas relaciones son válidas para puntos mucho más alejados de la zona de
carga. Para estimar las velocidades críticas de la banda e inmediatamente después de la zona de carga, se
deberán determinar los valores de los parámetros anteriores en la zona de carga. Por ejemplo, se deberán
utilizar los valores para el ángulo de la banda en la zona de carga, la distancia entre rodillos y el pandeo
de la banda en la zona de carga. Asimismo, se deberán utilizar las propiedades del material como la
densidad del material suelto, la fricción de interfaz de la banda y el material, y el ángulo de reposo en
lugar del ángulo de sobrecarga. También se deberán tener en cuenta otras consideraciones en la zona
de carga para evitar derrames, tales como los efectos de impacto, el soporte de la banda y la presencia
de sistemas de sellado. Además, algunos materiales presentan un comportamiento similar a un fluido y
tienen una tendencia a fluir a valores mucho más bajos de fricción de lo que cabría esperar en la interfaz
del material y la banda. Como siempre, las propiedades del material y la interfaz se ven afectadas en
gran medida por el contenido de humedad y el tamaño de las partículas. Los valores Si , Ys y θbanda deben
relacionarse con los parámetros de diseño del transportador. Los valores γm, y σ0 para el sólido a granel y
el valor µe para la banda y la interfaz del material a granel deberán obtenerse mediante pruebas con cada
material a granel y las condiciones de la banda.
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CARACTERÍSTICAS Y TRANSPORTABILIDAD DE LOS
3
MATERIALES A GRANEL
Ejemplo de derrame/elevación
Si = 4 ft (1.2 m)
Ys = 0.02, 0.03 (y s = 2%, 3%)
qbanda = 15
lbf
s0 = 10
ft 2
lbf
gm = 60 3
ft
h = 0.75 ft
Si el pandeo es 2% Ys = 0.02
Si é æ s0 öù
ê g ´ ççcos (q ÷÷ú
Vderrame-2%pandeo = ê çèç banda ) +
2π ´ Ys êë
2
gm ´ h ÷ú
ø÷ûú
é lbf ù
ê 10 2 ú
s 4 ft ê ft ft ú =
Vderrame-2%pandeo = 60 ´ ê 32.2 2 ´ (0.9659) + lbf ú
min 2π ´ 0.02 ê
2
s ú
60 3 ´ 0.75 ft ú
êë ft û
Vderrame-2%pandeo = 60 ´ 10.13 ´ [31.10 + 0.22] = 1,069 fpm (5.4 m/s)
Si el pandeo es 3% Ys = 0.03
4 é 10 ù
Vderrame-3%pandeo = 60 ´ ê 32.2 ´ (0.9659) + ú =
ê
2π ´ 0.03 ë
2
60 ´ 0.75 úû
Vderrame-3%pandeo = 60 ´ 6.75 ´ [31.10 + 0.22] = 872 fpm (4.4 m/s)
Figura 3.9
Ejemplo de cálculo de derrame/elevación
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CARACTERÍSTICAS Y TRANSPORTABILIDAD DE LOS
3 MATERIALES A GRANEL
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
Introducción Pág. 60
Anchos de la banda Pág. 60
Consideraciones del tamaño del terrón
Velocidades de la banda Pág. 61
Velocidades más altas de la banda
Velocidades más bajas de la banda
Secciones transversales del material a granel
en una banda acanalada Pág. 64
Distancia mínima del borde de la banda según CEMA
Dimensiones transversales
Relaciones adimensionales transversales
Área transversal de la capacidad estándar según CEMA, As
Ejemplo: Á
rea transversal de la capacidad estándar según
CEMA As
Distancia del borde no estándar
Ejemplo: Distancia del borde no estándar
Altura del material a granel entre los faldones, Ds y Dms
Ejemplo: Altura del material a granel entre los faldones
Área transversal, borde a borde, 100% completa, Af
Ejemplo: Á
rea transversal de la banda, borde a borde,
100% completa, Área, Af
Capacidades del transportador de banda Pág. 79
Aplicaciones generales: Reducción de la capacidad
Planta generadora de energía a carbón: Reducción de la capacidad
Ejemplo: Reducción de la capacidad
Tablas de área y capacidad estándar
según CEMA para transportadores de banda Pág. 81
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
INTRODUCCIÓN
En general, la capacidad del transportador aumenta con la velocidad y el ancho de la banda. El enfoque
de CEMA es diseñar el transportador basado en los requisitos del diseño, las relaciones dimensionales
estandarizadas y las prácticas industriales comunes, para brindar combinaciones de velocidad y ancho
de banda que han resultado adecuadas para la mayoría de las aplicaciones con material a granel. Se
deben tener en cuenta los derrames, el polvo y el desgaste excesivo que pueden resultar a causa de la
desalineación, la sobrecarga, el pandeo excesivo de la banda, las bandas angostas o las altas velocidades de
la banda.
ANCHOS DE LA BANDA
El ancho de una banda para una aplicación específica está regido por muchos factores. Las bandas
deben ser lo suficientemente anchas para que cualquier combinación de terrón y el material más fino no
provoque un derrame debido a que la carga está demasiado cerca del borde de la banda transportadora.
El ancho del chute de carga debe ser suficiente como para trasladar diversas combinaciones de terrones
sin que se atasquen. Para tratar estos problemas y obtener un diseño de transportador conservador,
CEMA recomienda dimensiones estándar para un ancho de banda dado, una geometría del rodillo y
velocidades máximas de la banda para diversas aplicaciones.
El ancho de las bandas transportadoras, que en general se encuentra disponible en los Estados Unidos, se
expresa habitualmente en pulgadas. Los anchos de la banda comunes de EE. UU. y en el sistema métrico
están enumerados en la Tabla 4.1. Los anchos de la banda comunes en el sistema métrico y en el sistema
estándar de EE. UU. no concuerdan exactamente. Las configuraciones para los anchos de la banda en el
sistema métrico o el sistema estándar se pueden diseñar utilizando los conceptos tratados en este capítulo,
al igual que a lo largo de todo este libro.
Estándar de los EE. UU. Sistema métrico común
Anchos de la banda, BW Anchos de la banda, BW
in (mm) mm (in)
18 (457) 500 (19.7)
24 (610) 600 (23.6)
30 (762) 800 (31.5)
36 (914) 1000 (39.4)
42 (1067)
48 (1219) 1200 (47.2)
54 (1372) 1400 (55.1)
60 (1524) 1600 (63.0)
72 (1829) 1800 (70.9)
84 (2134) 2000 (78.7)
96 (2438) 2400 (94.5)
108 (2743) 2800 (110.2)
120 (3048) 3000 (188.1)
Tabla 4.1
Anchos de la banda
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
10% y material fino del 90%, el tamaño del terrón máximo recomendado es un sexto del ancho de banda
(BW/6) y para todos los terrones y sin material fino, el tamaño del terrón máximo recomendado es un
décimo del ancho de banda (BW/10). Alternativamente, el ancho de banda para un tamaño del terrón
4
específico se ilustra en la Figura 4.2. Este gráfico sencillo muestra el ancho de banda necesario para un
terrón de un tamaño dado, para diversas proporciones de terrones y materiales finos, y para diversas
cargas con sobrecarga. El tamaño del material fino no es mayor que 1/10 del tamaño del terrón máximo.
40 1000
36 900
32 os 800
ad
gr
28 ga 700
ar
r ec
b
, so
24 0% 600
l9
de
s
fi no
s
20 le os
ia 500
er do
s rad
at
r a 30g
,m g de
as 20 rga
ul a de r eca
c g b
16 rtí ca
r so 400
pa b re %,
% , so d el 90
10 las fino
s
ícu
p art ri ales 300
12 s ate
s la s, m
da ados
To ula 0 gr
a r t í c
g a de 3
p r
% reca
10 , sob 200
8
r t í c ulas
s pa
as la
Tod
4 100
2 50
18 24 36 48 60 72 84 96 108 120
Ancho de la banda (in)
Figura 4.2
Ancho de la banda necesario para un tamaño del terrón dado
VELOCIDADES DE LA BANDA
La velocidad adecuada del transportador de banda depende en gran medida de las características del
material a transportar junto con el ancho de la banda, la capacidad, las tensiones de la banda y los
equipos de carga/descarga. Cada aplicación se debe evaluar en cuanto a estos temas técnicos así como
en cuanto al costo de capital, las condiciones de funcionamiento y las consideraciones del mantenimiento.
El transportador actual de más alta velocidad tiene una banda con un ancho de 110 in (2794 mm) que
funciona a 2,950 fpm (15 m/s) y se utiliza para manipular sobrecargas en la minería a cielo abierto de
lignito. A pesar de que la tendencia se inclina hacia las bandas más angostas a velocidades más altas para
optimizar el costo de capital de un sistema transportador, la alta velocidad y las bandas angostas pueden
causar problemas de carga, aumentar el desgaste y degradar el material, lo que es problemático para las
instalaciones a las que les interesa la disponibilidad del transportador, la degradación sólida del material
a granel y la liberación de materiales fugitivos. Las recomendaciones de CEMA para las velocidades
máximas de funcionamiento de los transportadores de banda se muestran en la Tabla 4.3.
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
Tabla 4.3
Rangos de velocidad de la banda recomendados
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
Sin embargo, los beneficios de las velocidades más altas se deben comparar con las posibles
desventajas de:
• Mayor desgaste de la banda
• Degradación del material y generación de polvo
• Las pérdidas por el viento
• El impacto del terrón sobre los rodillos de transporte
• El mantenimiento más alto de la transferencia de carga/descarga
• La vida útil generalmente reducida de todos los componentes del transportador
Otros temas del diseño que se deben considerar cuando las velocidades de la banda superan las de la
Tabla 4.3 son:
• Las tolerancias dimensionales del rodillo
• Las tolerancias de la instalación
• Las vibraciones transversales de la banda (aleteo de la banda)
• El nivel de ruido
• La carga en aumento que resulta en derrames y obstrucciones
Consulte a una compañía miembro de CEMA a la hora de considerar el funcionamiento a velocidades
más altas recomendadas o superiores.
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
4SECCIONES
CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
TRANSVERSALES DEL MATERIAL A
GRANEL EN UNA BANDA ACANALADA
SECCIONES
La sección transversalTRANSVERSALES
transportada debe ser menor queDEL MATERIAL
la sección A que varía con
transversal permitida
el ancho de la banda y diversas prácticas que han demostrado que producen diseños seguros. El área
GRANEL ENsegún
transversal estándar UNA CEMA BANDA ACANALADA
se calcula utilizando la distancia del borde estándar, la geometría
delsección
La rodillo de acanalamiento
transversal de tres
transportada debe ser rodillos
menor queiguales estándar
la sección y un
transversal perfil semicircular
permitida que varía con elde la sección
ancho de
la banda y diversas
transversal de laprácticas que superior
superficie han demostrado que producen
del material diseñoscuyo
a granel, seguros.
bordeEl área transversal
externo estándar al
es tangente según
ángulo de
CEMA se calcula
sobrecarga. utilizando
Existen la distancia
varias del borde
condiciones deestándar,
la secciónla geometría del rodillo
transversal que setransportador de carga de
deben considerar entres
el diseño del
transportador. Durante la carga con chutes sección transversal
convencionales, a menudo, existe una transición turbulenta,
granel, cuyo borde externo es tangente al ángulo de sobrecarga. Existen varias condiciones de la sección transversal
que se deben considerar en el diseño del transportador. Durante la carga con no
un perfil confinado por los faldones y, por último, la condición restringida
chutes sobrea la
convencionales, banda donde la
menudo,
sección transversal del material a granel en el ángulo de reposo se establece en un perfil estable regido por
elbanda
la ángulo de sobrecarga.
donde La carga
la sección transversal de la banda,
del material a granel borde a borde,
en el ángulo 100% completa, se utiliza para determinar
de reposo
las cargas
regido por el máximas para el diseño
ángulo de sobrecarga. estructural.
La carga de la banda, borde a borde, 100% completa, se utiliza para determinar
las cargas máximas para el diseño estructural.
θ θ
Asentada
Con faldón Asentada
Turbulenta
Con faldón
Turbulenta
Figura 4.4
Figura 4.4
Perfiles del área transversal
El área transversal del material a granel transportado, A, se puede calcular a partir de las entradas del diseño para el
El áreaQtransversal
tonelaje, , la velocidaddel
de material
la banda, V,a lagranel transportado,
densidad aparente, Υm, yse
lospuede
grados calcular
Θ = 0. a partir de las entradas del diseño
para el tonelaje, Q, la velocidad de la banda, V, densidad aparente, Υm.
Q
A= Q
A=
V × γm
V × γm
Ecuación
Ecuación4.5 4.5
A, área transversal del material a granel según las
A, área transversal del material a granel según los criterios de diseño
entradas del diseño
Donde:
Donde:
A = área transversal transportada del material a granel normal en la dirección de la velocidad de la banda [ft 2 (m2 )]
g m = densidad aparente transportada del material a granel como se define en la Norma 550 de CEMA,
Clasificación y definiciones de los materiales a granel
é 2000 lbf æç 1000 kgf ö÷ù
Q = cantidad del material a granel transportado según los criterios de diseño ê tph; ççmtph: ÷÷úú
ëê h è h øû
é ft æç m öù
V = velocidad de la banda ê fpm : çm/s: ÷÷÷úú
êë min èç s øû
Para una velocidad y un material a granel dados, la capacidad del transportador de banda aumenta a medida
Para
que una velocidad
aumenta el ancho deylaun material
banda. a granel
También, dados,dellatransportador
la capacidad capacidad del transportador
de banda depende delde banda
ángulo de aumenta a
medida que aumenta el ancho de la banda. También, la capacidad del transportador de
sobrecarga del material a granel, el ángulo de transporte de los rodillos y la densidad aparente. En un transportador banda depende
del ángulo
inclinado o ende sobrecarga
declive, deltiende
el material material a granel,
a coincidir con suel ángulo
ángulo de acanalamiento
de sobrecarga, como se midede en
losunrodillos y la densidad
plano vertical.
aparente.
Esto Enelun
disminuye transportador
ángulo de sobrecargaen inclinación
utilizado o descenso,
en los cálculos del áreaeltransversal
material como
tiende a coincidir
el coseno conde
del ángulo su ángulo
de sobrecarga,
pendiente como seΘ.
del transportador, mide
Sin en un plano
embargo, en la vertical.
mayoría deEsto disminuye
los casos, el real
la pérdida ángulo de sobrecarga
de capacidad utilizado
es pequeña.
en los cálculos del área transversal como el coseno del ángulo de pendiente del transportador, θ. Sin
64embargo, en la mayoría de los casos, la pérdida real de capacidad es pequeña. Al suponer que existe una
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
alimentación uniforme del transportador, el área transversal de la carga del material a granel en la banda
transportadora es el principal factor determinante de la capacidad del transportador de banda.
Para los fines del diseño inicial del transportador, el área transversal estándar según CEMA para el
material a granel se considera igual a As, que está determinada por el borde de la banda estándar según
CEMA, Bwe , la superficie superior circular definida por el ángulo de sobrecarga, Φs, la geometría del
rodillo de acanalamiento de tres rodillos iguales según CEMA y la densidad aparente, γm.
*Ancho de la banda, BW
500 600 800 1000 N/D 1200 1400 1600 1800 2000 2400 2800 3000
(mm)
*Distancia del borde estándar
50 56 67 78 N/D 89 100 111 122 133 155 177 188
(mm)
*Los anchos de la banda en el sistema imperial y métrico, y las distancias del borde estándar no corresponden
exactamente.
Calculado utilizando la fórmula del borde de la banda estándar según CEMA
Tabla 4.6
Distancia del borde de la banda estándar según CEMA
A lo largo de este manual la distancia estándar del borde se aplica a la sección transversal del diseño
estándar según CEMA, As. La distancia real del borde de la banda se determina a partir de las selecciones
de ancho final de la banda, ángulo de acanalamiento y velocidad de banda usando el área transversal
transportada, A.
Dimensiones transversales
Las variables transversales y sus equivalentes adimensionales en esta sección definen los términos que se
utilizan a lo largo del resto de este manual.
Para los fines del diseño inicial del transportador, el área transversal estándar según CEMA para el
material a granel se considera igual a As, que está determinada por Bwe igual al borde de la banda estándar
según CEMA, la superficie superior circular definida por el ángulo de sobrecarga, Φs, la geometría del
rodillo de acanalamiento de tres rodillos iguales según CEMA, la densidad aparente, γm, y el ángulo de
inclinación, θ = 0°.
En general, las áreas se expresan en unidades de ft2 o m2 y las dimensiones lineales en pulgadas o
milímetros. Los ángulos están en grados cuando se utilizan con una función trigonométrica y en radianes
cuando se utilizan sin una función trigonométrica. La selección de la cantidad de dígitos significativos
utilizados en los cálculos intermedios tendrá un efecto en los resultados finales. Muchas de las entradas
utilizadas en el diseño del transportador son, a menudo, desconocidas o no se especifican con la precisión
suficiente para justificar el uso de una cantidad excesiva de lugares decimales en las entradas de los
cálculos. Por estos motivos, los resultados finales, en general, se redondean a valores que son adecuados
para su aplicación o uso en otros cálculos.
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
W
Φs
D A
β
Bwe
Φs Bw
Bwmc Bc
Rsch
Figura 4.7
Área transversal estándar según CEMA, A, nomenclatura
Para los fines del cálculo de la profundidad del material en contacto con los faldones, el área transversal se
considera igual a la del perfil cargado en estado estacionario. El ancho del faldón estándar según CEMA,
Ws, es 2/3 BW.
Ws
Φs
Ds Dms A
β
Figura 4.8
Nomenclatura del perfil de material a granel con faldón
La profundidad del material a granel rozando en los faldones, Dms, se utiliza en el Capítulo 6 para
determinar el cambio en la tensión, ΔTsn, debido a la fricción entre el material a granel y los faldones.
La densidad aparente en la región turbulenta puede ser un factor en el diseño del confinamiento y la
altura de los faldones (según el diseño del chute, los ángulos de carga y la naturaleza del material a
granel), y puede ser del 3 al 40% menos (3 al 40% del volumen más grande) que la densidad aparente
del material suelto. A medida que se transporta el material, en particular sobre los transportadores
largos, el material a granel puede consolidarse y aproximarse a la densidad aparente del material que
vibra. Las densidades aparentes del material suelto y que vibra se definen en la Norma n.° 550 de
ANSI/CEMA, última versión.
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
El área transversal, borde a borde, Af, se emplea para determinar las cargas sobre la estructura del
transportador.
Wf
Φs
Df
Af
β
Φs
Rschf Rschf
Figura 4.9
Af, área transversal, borde a borde de la banda 100% completa, nomenclatura
dm A
β
bwe
Φs
bwmc bw
bc
rsch
Figura 4.10
Nomenclatura de la relación adimensional del área transversal según CEMA
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
La relación adimensional del rodillo central estándar para bc se basa en un análisis de los rodillos de
acanalamiento de tres rodillos iguales de los ocho fabricantes miembro de CEMA. El radio de la banda en
la unión de los rodillos centrales y los rodillos laterales de los conjuntos de rodillos acanalados se ignora
para los cálculos del área transversal.
Ecuación 4.11
bc, relación adimensional para la longitud del rodillo central del rodillo de
acanalamiento de tres rodillos iguales estándar según CEMA
Ecuación 4.12
bwe, relación adimensional de la distancia del borde estándar según CEMA con el ancho de
la banda, BW
El valor de bwmc se determina mediante la sustracción cuando bwe se establece en la distancia del borde
estándar o desde el área transversal real, A, para la distancia del borde no estándar.
1- b c
b w = b we + b wmc =
2
Ecuación 4.13
bw, relación adimensional del ancho de la banda sobre el rodillo lateral del
rodillo de acanalamiento con el ancho de la banda
bc
2 cos(β) × b wmc
rsch = +
sin(Φs ) sin(Φs )
Ecuación 4.14
r sch, relación adimensional del radio de la superficie superior del material con el
ancho de la banda
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
⎡ bc ⎤
⎢ cos ( β ) × b ⎥
dm = b wmc × sin(β) + ⎢⎢ ⎡|2 bc + wmc ⎥ ⎤
|× (1− cos(Φ ))
dm = b wmc × sin(β) +⎢ sin
| (Φ 2)
| sins Φs +
cos
sin(β ) bwmc⎥⎥ | × 1( - cos(Φss ))
(Φ) s×
⎢⎣ ( ) sin(Φs ) ⎥⎦ |
| ⎣ ⎦
Ecuación
Ecuación 4.17
4.17
dmm,, relación
d relación adimensional
adimensional de
conlaelprofundidad
ancho de banda para lasobre
del material profundidad máxima
la banda del material
en el rodillo central acon
granel
el ancho de la
sobre una
banda, BW.banda con el área transversal de la capacidad estándar según CEMA, As
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
Al suponer : Rodillo de acanalamiento de tres rodillos iguales según CEMA y distancia del borde la banda
estandár según CEMA
: BW 48 pulgadas,
Dado: 35 grados, s 20 grados
0.371 BW (in ) 0.25 (in ) 0.371 48 0.25
bc 0.3762
BW (in ) 48
1 bc 1 0.3762
bw 0.3119
2 2
0.055 BW (in ) 0.9 (in ) 0.055 48 0.9
bwe 0.07375
BW (in ) 48
bwmc bw bwe 0.3119 0.07375 0.2382
bc 0.3762
2 cos bwmc 2 cos 35 0.2382 0.1881 0.8192 0.2382
rsch 1.1206
sin s sin s sin 20 sin 20 0.3420 0.3420
0.3762
2 cos 35 0.2382
0.2382 sin 35 1 0.9397
sin 20 sin 20
Figura 4.18
Cálculos de ejemplo para el perfil transversal y el área estándar según CEMA
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
b we = b w - b wmc
Ecuación 4.19
bwe, relación adimensional de la distancia del borde de la banda sin carga
2
-b' + (b') - 4 × a' × c'
b wmc =
2 × a'
Ecuación 4.20
b
wmc, relación adimensional de la longitud del material a granel en la banda
sobre el rodillo lateral
Donde:
cos(β)2
a' = × (Φs −sin(Φs ) × cos(Φs )) + cos(β) × sin(β)
sin(Φs )2
cos(β)
b' = b c × sin(β) + b c × 2
× (Φs −sin(Φs ) × cos(Φs ))
sin(Φs )
A 1 b2 c
c' = − + × 2
× (Φs −sin(Φs ) × cos(Φs ))
BW2 4 sin(Φs )
71
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
t lbf lbf
18002000 3, 600, 000
Q h t h
A 2 ft 2
V ft min lbf lbf
m 500 60 60 3 1, 800,0
000
min h ft h ft 2
2
cos
a' 2 s sin s cos s cos sin
sin s
2
0.8192
2
0.3491 0.3420 0.9397 0.8192 0.5736
0.3420
5.7359 0.02774 0.4699 0.6290
cos
b' bc sin bc 2 s sin s cos s
sin s
0.8192
0.3762 0.5736 0.3762 2
0.3491 0.3420 0.9397
0.3420
0.2158 2.6349 0.02774 0.2889
2
A 1 bc
c' s sin s cos s
BW 2 4 sin s
2
in 2
2 ft 2 144 0.3762
2
ft 2 0.25 0.02774
2 2
48 0.3420
0.125 0.3024 0.02774 0.1166
2 2
b' b' 4 a' c' 0.2889 0.2889 4 0.6290 0.1166
bwmc
2 a' 2 0.6290
0.2889 0.3769
0.2583
1.2580
bwe bw bwmc 0.3119 0.2583 0.05360
Bwe bwe BW 0.05360 48 in 2.6 in 65 mm
Figura 4.21
Ejemplo del cálculo de la distancia del borde de la banda no estándar a partir del rodillo, el ancho de banda y
el área transversal, A
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
*Ancho de la
banda, BW 500 600 800 1000 N/D 1200 1400 1600 1800 2000 2400 2800 3000
(mm)
*Ancho
de faldón
estándar,Ws 335 400 533 667 N/D 800 938 1066 1200 1333 1600 1865 2000
(mm)
*Los anchos de la banda en el sistema imperial y métrico, y las distancias del faldón estándar no corresponden
exactamente
Tabla 4.22
Anchos del faldón estándar según CEMA
ws
ds dms A
β
Φs
bc
rschs
Figura 4.23
Área transversal del perfil con faldón, A y nomenclatura de la relación adimensional
Nota:
Use As para A de la Ecuación 4.15 si se emplea para cálculos de la sección transversal estándar.
Ws = ws × BW
Ecuación 4.24
Ws, ancho del faldón
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4
CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
Es necesario verificar que el ancho del faldón, Ws, sea mayor que el ancho efectivo del rodillo central,
bc × BW.
Ecuación 4.25
Revisión del ancho del faldón estándar en comparación con el ancho efectivo del rodillo central
A
1
w s
2 s sin
cot s
b
c
2 2
w s
BW 2 4 sin 2
4 cos
s
d ms
ws
Ecuación 4.26
dms, relación adimensional para calcular la altura del material a granel que se frota contra los faldones
Dms = dms × BW
Ecuación 4.27
Dms, Profundidad del roce del material a granel en los faldones
ws bc ws 1 1
ds tan d ms
2 2 sin s tan s
Ecuación 4.28
ds, relación adimensional para calcular la profundidad máxima del material en el perfil con faldón
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
0.6667
0.1125 0.1111 0.2272 0.1434 0.3699 0.1125 0.07828
0.05133
0.6667 0.6667
Figura 4.29
Cálculo de ejemplo de la altura del material a granel sobre los faldones y la profundidad del material entre los
faldones
El ancho, la altura y la longitud de los faldones se definen mediante las ecuaciones en este manual, pero
los diseñadores, a menudo, toman decisiones basadas en la experiencia para modificar las mediciones
recomendadas. El ancho de los faldones, a veces, se modifica para acomodar un diseño particular de
sellado del borde, la instalación de los accesorios, tales como, los muestreadores o la recolección de polvo,
o el recorrido erróneo previsto. Los puntos de carga múltiples sobre una banda requieren la colocación
de faldones de manera que quede un faldón continuo o la ampliación de los sucesivos faldones en la
dirección del recorrido de la banda. El análisis sobre el tamaño del terrón en este capítulo rige el ancho
de la banda y, por lo tanto, el ancho entre los faldones. Debido a que los faldones en la mayoría de
los casos están cubiertos, la altura del faldón debe ser lo suficientemente generosa para manipular los
tamaños de los terrones y para permitir que el volumen de material en el área de carga turbulenta tenga
una densidad aparente de material suelto. A menudo, la altura y la longitud del faldón se modifica
nuevamente para disminuir la velocidad del aire y aumentar el tiempo de permanencia del flujo de aire en
el punto de transferencia, en un esfuerzo por ayudar a controlar el polvo que sale del área con faldón.
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
df
Af
β
Φs bw
bc
rschf
Figura 4.30
A
f, nomenclatura adimensional del área transversal para la carga de la banda, borde a
borde, 100% completa, completa
Ecuación 4.31
rschf, relación adimensional del radio de la parte superior del perfil del material a
granel para la carga de la banda, borde a borde, 100% completa
Ecuación 4.32
Af, área transversal de la carga de la banda, borde a borde, 100 % completa
⎛b ⎞ ⎛ 1 1 ⎞⎟
df = b w × sin(β) + ⎜⎜⎜ c + b w × cos(β)⎟⎟⎟ × ⎜⎜⎜ - ⎟
⎝2 ⎠ ⎜⎝ sin(Φs ) tan(Φs )⎟⎟⎠
Ecuación 4.33
df, relación adimensional para la profundidad máxima del material a granel sobre la carga de
banda, borde a borde, 100% completa
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
Df = df × BW
Ecuación 4.34
D
f, profundidad máxima del material a granel sobre la carga de
banda, borde a borde, 100% completa
wf = b c + 2 × b w × cos(β)
Ecuación 4.35
w
f, relación adimensional del ancho del material a granel sobre la banda
100%
Wf = wf × BW
Ecuación 4.36
Wf, ancho del material a granel en una banda 100% completa
Donde:
Notas:
Las áreas transversales, Af, por la densidad aparente, por una unidad de longitud, (es decir, 1.0 ft o 1.0 m), dará
el peso del material a granel sobre una banda, borde a borde, 100% completa , por unidad de longitud.
Para representar la carga máxima para una aplicación específica, Af se puede calcular utilizando el ángulo
de reposo del material a granel, Fr, y luego utilizando una densidad mayor que la densidad aparente
transportada, γm, para calcular el peso máximo posible del material a granel por unidad de longitud.
Consulte la Norma n.° 550 de ANSI/CEMA, Clasificación y definiciones de los materiales a granel, para
obtener las definiciones de la densidad aparente.
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
1 cos bc cos
rschf
2 sin s
bc 1 1
df bw sin bw cos
2 sin s tan s
0.3762 1 1
0.3119 0.5736 0.3119 0.8192
2 0.3420 0.3640
0.1789 0.4436 0.1767 0.2573
Df d f BW 0.2573 48 12.4 in 315 mm
Figura 4.37
Cálculos de ejemplo para una carga de la banda, borde a borde, 100% completa
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
lbf
Capacidad requerida: Q 2400 tph, Propiedades del material a granel: m 90 , s 20 grados
ft 3
ft
Elecciones del diseño inicial: BW 48 pulgadas, 35 grados, V 600 Ángulo de inclinación , 0 grados
min
Calculate conveyed cross-sectional area, A Ref. Ecuación 4.5
t 1 hr lbf lbf
2400 2000 80, 000
Q h 3600 min t m in
A 1.48 ft 2
V ft lbf lbf
m 600 90 3 54, 000
min ft min ft 2
Reduzca la carga de la sección a un 85%, DF 1 .18
Mínimo As A DF 1.48 ft 2 1.18 1.75 ft 2 0.16 m 2
De la Tabla 4.43 en 35 y s 20 grados : banda de 48 pulgadas, A s 1.804 ft 2 0.168 m 2
La elección del diseño inicial BW 48 pulgadas y V 600 fpm parece ser adecuada desde el punto de vista
de la capacidad
Figura 4.38
Ejemplo de reducción de la capacidad
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
Q ×2000 Q ×1000
QDF =
γm
×DF ( ft3 /h) or QDF =
γm
×DF (m3 /h)
Ecuación 4.39
QDF, Capacidad del diseño multiplicada por el factor de diseño de la capacidad
6. Convierta la capacidad deseada en pies cúbicos por hora a la capacidad equivalente a
una velocidad de la banda de 100 fpm (0.51 m/s) o 0.5 m/s (98.4 fpm).
Donde:
Q = capacidad de diseño éëtph (mtph)ùû
QDF = capacidad de carga volumétrica de diseño, Q, por el factor de diseño ,DF [ft 3 /h (m3 /h)]
Q100 = capacidad volumétrica equivalente a 100 fpm (ft 3 /h)
Q 0.5 = capacidad volumétrica equivalente a 0.5m/s (m3 /h)
g m = densidad aparente [lbf/ft 3 (kgf / m3 )]
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
24 ND 0.039 0.078 0.117 0.157 0.198 0.241 ND 232 466 702 943 1,190 1,444
(0.004) (0.007) (0.011) (0.015) (0.018) (0.022) (6.6) (13.2) (19.9) (26.7) (33.7) (40.9)
30 ND 0.063 0.126 0.190 0.255 0.321 0.390 ND 376 755 1,138 1,528 1,928 2,340
(0.006) (0.012) (0.018) (0.024) (0.030) (0.036) (10.6) (21.4) (32.2) (43.3) (54.6) (66.3)
36 ND 0.092 0.185 0.280 0.376 0.474 0.575 ND 555 1,113 1,678 2,253 2,843 3,452
(0.009) (0.017) (0.026) (0.035) (0.044) (0.053) (15.7) (31.5) (47.5) (63.8) (80.5) (97.8)
42 ND 0.128 0.257 0.387 0.520 0.656 0.796 ND 768 1,541 2,323 3,119 3,936 4,778
(0.012) (0.024) (0.036) (0.048) (0.061) (0.074) (21.7) (43.6) (65.8) (88.3) (111.5) (135.3)
48 ND 0.169 0.340 0.512 0.688 0.868 1.053 ND 1,016 2,038 3,072 4,126 5,206 6,320
(0.016) (0.032) (0.048) (0.064) (0.081) (0.098) (28.8) (57.7) (87.0) (116.8) (147.4) (179.0)
54 ND 0.216 0.434 0.654 0.879 1.109 1.346 ND 1,298 2,604 3,927 5,273 6,654 8,077
(0.020) (0.040) (0.061) (0.082) (0.103) (0.125) (36.8) (73.7) (111.2) (149.3) (188.4) (228.7)
60 ND 0.269 0.540 0.814 1.093 1.380 1.675 ND 1,615 3,240 4,885 6,561 8,278 10,050
(0.025) (0.050) (0.076) (0.102) (0.128) (0.156) (45.7) (91.8) (138.3) (185.8) (234.4) (284.6)
72 ND 0.392 0.787 1.186 1.593 2.010 2.440 ND 2,353 4,720 7,117 9,558 12,060 14,640
(0.036) (0.073) (0.110) (0.148) (0.187) (0.227) (66.6) (133.7) (201.6) (270.7) (341.5) (414.6)
84 ND 0.538 1.080 1.628 2.186 2.758 3.349 ND 3,229 6,478 9,767 13,117 16,551 20,092
(0.050) (0.100) (0.151) (0.203) (0.256) (0.311) (91.4) (183.5) (276.6) (371.5) (468.7) (569.0)
96 ND 0.663 1.330 2.005 2.693 3.397 4.124 ND 3,977 7,979 12,029 16,155 20,384 24,746
(0.062) (0.124) (0.186) (0.250) (0.316) (0.383) (112.6) (226.0) (340.7) (457.5) (577.3) (700.8)
108 ND 0.899 1.804 2.721 3.654 4.610 5.596 ND 5,397 10,827 16,323 21,922 27,660 33,578
(0.084) (0.168) (0.253) (0.339) (0.428) (0.520) (152.8) (306.6) (462.3) (620.8) (783.3) (950.9)
120 ND 1.115 2.236 3.371 4.528 5.713 6.935 ND 6,688 13,417 20,229 27,167 34,278 41,613
(0.104) (0.208) (0.313) (0.421) (0.531) (0.644) (189.4) (380.0) (572.9) (769.4) (970.8) (1178)
Tabla 4.41
Sección transversal y capacidad estándar según CEMA: banda plana, anchos de la banda en pulgadas
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
24 0.174 0.210 0.246 0.283 0.321 0.359 0.399 1,041 1,259 1,477 1,699 1,925 2,156 2,394
(0.016) (0.020) (0.023) (0.026) (0.030) (0.033) (0.037) (29.5) (35.7) (41.8) (48.1) (54.5) (61.1) (67.8)
30 0.285 0.343 0.402 0.462 0.523 0.585 0.650 1,708 2,060 2,414 2,773 3,138 3,512 3,898
(0.026) (0.032) (0.037) (0.043) (0.049) (0.054) (0.060) (48.4) (58.3) (68.4) (78.5) (88.9) (99.5) (110.4)
36 0.423 0.510 0.597 0.685 0.774 0.866 0.961 2,539 3,058 3,579 4,107 4,645 5,197 5,765
(0.039) (0.047) (0.055) (0.064) (0.072) (0.080) (0.089) (71.9) (86.6) (101.4) (116.3) (131.5) (147.2) (163.3)
42 0.589 0.708 0.829 0.951 1.075 1.202 1.333 3,533 4,251 4,973 5,703 6,447 7,210 7,997
(0.055) (0.066) (0.077) (0.088) (0.100) (0.122) (0.124) (100.1) (120.4) (140.8) (161.5) (182.6) (204.2) (226.5)
48 0.782 0.940 1.099 1.260 1.424 1.592 1.765 4,691 5,640 6,594 7,560 8,544 9,553 10,593
(0.073) (0.087) (0.102) (0.117) (0.132) (0.148) (0.164) (132.8) (159.7) (186.7) (214.1) (242.0) (270.5) (300)
54 1.002 1.204 1.407 1.613 1.823 2.037 2.259 6,013 7,225 8,444 9,678 10,935 12,224 13,553
(0.093) (0.112) (0.131) (0.150) (0.169) (0.189) (0.210) (170.3) (204.6) (239.1) (274.1) (309.7) (346.2) (383.8)
60 1.250 1.501 1.754 2.010 2.270 2.537 2.813 7,499 9,006 10,523 12,058 13,621 15,224 16,877
(0.116) (0.139) (0.163) (0.187) (0.211) (0.236) (0.261) (212.4) (255.0) (298.0) (341.5) (385.7) (431.1) (478.0)
72 1.827 2.193 2.561 2.933 3.313 3.702 4.103 10,961 13,156 15,364 17,600 19,876 22,210 24,617
(0.170) (0.204) (0.238) (0.272) (0.308) (0.344) (0.381) (310.4) (372.6) (435.1) (498.4) (562.9) (629.0) (697.2)
84 2.513 3.015 3.520 4.031 4.552 5.085 5.636 15,078 18,089 21,119 24,186 27,310 30,511 33,814
(0.233) (0.280) (0.327) (0.374) (0.423) (0.472) (0.524) (427.0) (512.3) (598.1) (684.9) (773.4) (864.1) (957.6)
96 3.099 3.717 4.339 4.969 5.610 6.267 6.945 18,596 22,304 26,035 29,811 33,658 37,601 41,667
(0.288) (0.345) (0.403) (0.462) (0.521) (0.582) (0.645) (526.6) (631.6) (737.3) (844.2) (953.2) (1065) (1180)
108 4.213 5.051 5.895 6.749 7.618 8.510 9.429 25,277 30,307 35,369 40,492 45,711 51,060 56,576
(0.391) (0.469) (0.548) (0.627) (0.708) (0.791) (0.876) (715.8) (858.3) (1002) (1147) (1294) (1446) (1602)
120 5.226 6.265 7.311 8.369 9.446 10.551 11.690 31,359 37,592 43,863 50,212 56,679 63,306 70,142
(0.485) (0.582) (0.679) (0.777) (0.878) (0.980) (1.086) (888.1) (1065) (1242) (1422) (1605) (1793) (1986)
Tabla 4.42
Sección transversal y capacidad estándar según CEMA: rodillo de acanalamiento en 20° de tres rodillos iguales,
anchos de la banda en pulgadas
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4
CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
24 0.278 0.310 0.341 0.374 0.406 0.440 0.475 1,668 1,858 2,049 2,242 2,438 2,640 2,848
(0.026) (0.029) (0.032) (0.035) (0.038) (0.041) (0.044) (47.2) (52.6) (58.0) (63.5) (69.0) (74.8) (80.7)
30 0.456 0.507 0.558 0.610 0.663 0.717 0.773 2,733 3,039 3,347 3,658 3,976 4,301 4,636
(0.042) (0.047) (0.052) (0.057) (0.062) (0.067) (0.072) (77.4) (86.1) (94.8) (103.6) (112.6) (121.8) (131.3)
36 0.676 0.751 0.827 0.903 0.981 1.061 1.143 4,059 4,508 4,961 5,419 5,886 6,364 6,858
(0.063) (0.070) (0.077) (0.084) (0.091) (0.099) (0.106) (115.0) (127.7) (140.5) (153.5) (166.7) (180.2) (194.2)
42 0.941 1.044 1.149 1.254 1.362 1.472 1.585 5,645 6,266 6,892 7,525 8,169 8,830 9,512
(0.087) (0.097) (0.107) (0.116) (0.127) (0.137) (0.147) (159.9) (177.5) (195.2) (213.1) (231.3) (250.1) (269.4)
48 1.249 1.385 1.523 1.662 1.804 1.950 2.100 7,491 8,312 9,138 9,974 10,826 11,699 12,599
(0.116) (0.129) (0.141) (0.154) (0.168) (0.181) (0.195) (212.1) (235.4) (258.8) (282.5) (306.6) (331.3) (356.8)
54 1.600 1.774 1.950 2.128 2.309 2.495 2.686 9,599 10,646 11,701 12,768 13,855 14,969 16,119
(0.149) (0.165) (0.181) (0.198) (0.215) (0.232) (0.250) (271.8) (301.5) (331.4) (361.6) (392.4) (423.9) (456.5)
60 1.994 2.211 2.430 2.651 2.876 3.107 3.345 11,966 13,269 14,580 15,906 17,258 18,643 20,071
(0.185) (0.205) (0.226) (0.246) (0.267) (0.289) (0.311) (338.9) (375.8) (412.9) (450.5) (488.7) (528.0) (568.4)
72 2.914 3.230 3.548 3.869 4.197 4.533 4.879 17,484 19,379 21,286 23,216 25,182 27,197 29,275
(0.271) (0.300) (0.330) (0.359) (0.390) (0.421) (0.453) (495.1) (548.8) (602.8) (657.5) (713.2) (770.2) (829.1)
84 4.007 4.440 4.876 5.317 5.766 6.227 6.702 24,043 26,642 29,256 31,902 34,598 37,361 40,210
(0.372) (0.412) (0.453) (0.494) (0.536) (0.578) (0.623) (680.9) (754.5) (828.5) (903.5) (979.8) (1058) (1139)
96 4.941 5.474 6.011 6.554 7.107 7.673 8.258 29,647 32,846 36,064 39,321 42,639 46,040 49,548
(0.459) (0.509) (0.558) (0.609) (0.660) (0.713) (0.767) (839.6) (930.2) (1021) (1114) (1208) (1304) (1403)
108 6.715 7.438 8.165 8.901 9.651 10.420 11.212 40,290 44,627 48,990 53,408 57,907 62,518 67,274
(0.624) (0.691) (0.759) (0.827) (0.897) (0.968) (1.042) (1141) (1264) (1387) (1513) (1640) (1771) (1905)
120 8.329 9.225 10.126 11.038 11.967 12.919 13.901 49,976 55,349 60,754 66,226 71,799 77,512 83,404
(0.774) (0.857) (0.941) (1.025) (1.112) (1.200) (1.291) (1415) (1568) (1721) (1876) (2033) (2195) (2362)
Tabla 4.43
Sección transversal y capacidad estándar según CEMA: rodillo de acanalamiento en 35° de tres rodillos iguales,
anchos de la banda en pulgadas
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4
CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
24 0.328 0.355 0.383 0.411 0.440 0.469 0.499 1967 2133 2299 2468 2639 2815 2996
(0.030) (0.033) (0.036) (0.038) (0.041) (0.044) (0.046) (55.7) (60.4) (65.1) (69.9) (74.7) (79.7) (84.8)
30 0.536 0.581 0.625 0.671 0.717 0.764 0.812 3219 3485 3752 4023 4299 4582 4874
(0.050) (0.054) (0.058) (0.062) (0.067) (0.071) (0.075) (91.2) (98.7) (106.3) (113.9) (121.7) (129.8) (138.0)
36 0.796 0.861 0.926 0.993 1.060 1.129 1.201 4775 5166 5558 5956 6361 6776 7204
(0.074) (0.080) (0.086) (0.092) (0.098) (0.105) (0.112) (135.2) (146.3) (157.4) (168.7) (180.1) (191.9) (204.0)
42 1.106 1.196 1.286 1.378 1.471 1.566 1.665 6637 7176 7717 8266 8825 9397 9988
(0.103) (0.111) (0.119) (0.128) (0.137) (0.145) (0.155) (188.0) (203.2) (218.5) (234.1) (249.9) (266.1) (282.9)
48 1.467 1.586 1.705 1.826 1.948 2.074 2.204 8804 9515 10229 10953 11690 12446 13225
(0.136) (0.147) (0.158) (0.170) (0.181) (0.193) (0.205) (249.3) (269.5) (289.7) (310.2) (331.1) (352.5) (374.5)
54 1.879 2.030 2.182 2.336 2.493 2.654 2.819 11276 12183 13094 14017 14958 15921 16915
(0.175) (0.189) (0.203) (0.217) (0.232) (0.247) (0.262) (319.3) (345.0) (370.8) (397.0) (423.6) (450.9) (479.0)
60 2.342 2.530 2.719 2.910 3.104 3.304 3.510 14,054 15,180 16,312 17,459 18,627 19,824 21,059
(0.218) (0.235) (0.253) (0.270) (0.288) (0.307) (0.326) (398.0) (429.9) (462.0) (494.4) (527.5) (561.4) (596.4)
72 3.421 3.693 3.968 4.246 4.529 4.818 5.118 20,525 22,161 23,807 25,474 27,171 28,911 30,705
(0.318) (0.343) (0.369) (0.394) (0.421) (0.448) (0.475) (581.3) (627.6) (674.2) (721.4) (769.5) (818.8) (869.6)
84 4.703 5.076 5.452 5.833 6.220 6.618 7.028 28,216 30,458 32,714 34,997 37,323 39,706 42,165
(0.437) (0.472) (0.506) (0.542) (0.578) (0.615) (0.653) (799.1) (862.6) (926.5) (991.1) (1057) (1124) (1194)
96 5.798 6.257 6.720 7.188 7.665 8.154 8.658 34,786 37,545 40,320 43,130 45991 48924 51950
(0.539) (0.581) (0.624) (0.668) (0.712) (0.758) (0.804) (985.1) (1063) (1142) (1221) (1302) (1386) (1471)
108 7.877 8.500 9.127 9.762 10.408 11.071 11.754 47,263 51001 54763 58570 62449 66423 70523
(0.732) (0.790) (0.848) (0.907) (0.967) (1.028) (1.092) (1338) (1444) (1551) (1659) (1769) (1881) (1997)
120 9.770 10.541 11.317 12.103 12.904 13.724 14.570 58,617 63247 67905 72620 77423 82345 87422
(0.908) (0.979) (1.051) (1.124) (1.199) (1.275) (1.354) (1660) (1791) (1923) (2057) (2193) (2332) (2476)
Tabla 4.44
Sección transversal y capacidad estándar según CEMA: rodillo de acanalamiento en 45° de tres rodillos iguales,
anchos de la banda en pulgadas
85
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4
CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
600 N/D 0.004 0.007 0.01 0.014 0.018 0.022 N/D 6.3 12.6 18.9 25.4 32.1 38.9
(0.044) (0.076) (0.108) (0.151) (0.194) (0.237) (223) (445) (668) (897) (1134) (1374)
800 N/D 0.007 0.013 0.02 0.026 0.033 0.04 N/D 11.7 23.4 35.2 47.3 59.7 72.4
(0.076) (0.14) (0.216) (0.28) (0.356) (0.431) (414) (827) (1243) (1670) (2108) (2556)
1000 N/D 0.01 0.021 0.031 0.042 0.053 0.065 N/D 18.7 37.5 56.6 75.9 95.8 116.3
(0.108) (0.227) (0.334) (0.453) (0.571) (0.7) (661) (1324) (1998) (2680) (3382) (4106)
1200 N/D 0.015 0.031 0.046 0.062 0.078 0.095 N/D 27.4 55 82.9 111.3 140.4 170.5
(0.162) (0.334) (0.496) (0.668) (0.84) (1.023) (968) (1942) (2927) (3929) (4957) (6019)
1400 N/D 0.021 0.042 0.063 0.085 0.108 0.131 N/D 37.8 75.8 114.2 153.4 193.6 235
(0.227) (0.453) (0.679) (0.915) (1.163) (1.411) (1335) (2676) (4032) (5416) (6835) (8296)
1600 N/D 0.028 0.055 0.084 0.112 0.142 0.172 N/D 49.8 99.9 150.6 202.3 255.2 309.8
(0.302) (0.593) (0.905) (1.206) (1.529) (1.852) (1758) (3527) (5317) (7142) (9009) (10936)
1800 N/D 0.035 0.071 0.107 0.143 0.181 0.219 N/D 63.5 127.4 192 257.9 325.4 395
(0.377) (0.765) (1.152) (1.54) (1.949) (2.358) (2242) (4498) (6778) (9104) (11487) (13944)
2000 N/D 0.044 0.088 0.132 0.178 0.224 0.272 N/D 78.9 158.2 238.5 320.2 404 490.5
(0.474) (0.948) (1.421) (1.916) (2.412) (2.928) (2786) (5585) (8420) (11304) (14262) (17315)
2400 N/D 0.064 0.128 0.192 0.258 0.326 0.396 N/D 114.6 229.8 346.4 465.2 586.9 712.5
(0.689) (1.378) (2.067) (2.778) (3.51) (4.263) (4046) (8112) (12228) (16422) (20718) (25152)
2800 N/D 0.087 0.175 0.264 0.354 0.447 0.542 N/D 156.9 314.7 474.4 637.1 803.8 975.8
(0.937) (1.884) (2.842) (3.811) (4.812) (5.835) (5539) (11109) (16747) (22490) (28375) (34446)
3000 N/D 0.1 0.201 0.303 0.407 0.514 0.624 N/D 180.5 362.1 545.9 733.2 925.1 1123.1
(1.077) (2.164) (3.262) (4.381) (5.533) (6.717) (6372) (12783) (19271) (25882) (32657) (39646)
Tabla 4.45
Sección transversal y capacidad estándar según CEMA: banda plana, anchos de la banda en el sistema métrico
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
600 0.016 0.019 0.022 0.025 0.029 0.032 0.036 28.1 33.9 39.8 45.8 51.9 58.1 64.5
(0.173) (0.205) (0.237) (0.27) (0.313) (0.345) (0.388) (991) (1196) (1404) (1616) (1832) (2050) (2276)
800 0.029 0.035 0.042 0.048 0.054 0.06 0.067 53.1 63.9 74.9 86 97.3 108.8 120.7
(0.313) (0.377) (0.453) (0.517) (0.582) (0.646) (0.722) (1873) (2255) (2641) (3034) (3433) (3840) (4260)
1000 0.048 0.057 0.067 0.077 0.087 0.097 0.108 85.9 103.3 120.9 138.6 156.7 175.3 194.4
(0.517) (0.614) (0.722) (0.829) (0.937) (1.045) (1.163) (3030) (3645) (4267) (4892) (5532) (6188) (6862)
1200 0.07 0.084 0.099 0.113 0.128 0.143 0.159 126.5 152.1 177.8 203.9 230.5 257.6 285.7
(0.754) (0.905) (1.066) (1.217) (1.378) (1.54) (1.712) (4465) (5368) (6275) (7196) (8134) (9093) (10083)
1400 0.097 0.117 0.136 0.156 0.177 0.198 0.219 175 210.3 245.7 281.6 318.2 355.7 394.3
(1.045) (1.26) (1.464) (1.68) (1.906) (2.132) (2.358) (6178) (7422) (8673) (9941) (11230) (12554) (13919)
1600 0.129 0.154 0.18 0.207 0.233 0.261 0.289 231.4 277.9 324.7 371.9 420.1 469.5 520.4
(1.389) (1.658) (1.938) (2.229) (2.509) (2.81) (3.111) (8169) (9809) (11459) (13127) (14829) (16573) (18370)
1800 0.164 0.197 0.23 0.264 0.298 0.333 0.369 295.7 354.9 414.5 474.8 536.2 599.2 664.1
(1.766) (2.121) (2.476) (2.842) (3.208) (3.585) (3.972) (10438) (12526) (14631) (16758) (18926) (21149) (23442)
2000 0.204 0.245 0.286 0.328 0.37 0.414 0.458 367.8 441.3 515.3 590.1 666.4 744.5 825.1
(2.196) (2.638) (3.079) (3.531) (3.983) (4.457) (4.93) (12981) (15576) (18189) (20830) (23522) (26281) (29126)
2400 0.297 0.357 0.416 0.477 0.538 0.601 0.666 535.6 642.4 749.8 858.5 969.2 1082.7 1199.9
(3.197) (3.843) (4.478) (5.135) (5.792) (6.47) (7.169) (18905) (22674) (26465) (30304) (34213) (38219) (42354)
2800 0.408 0.489 0.571 0.654 0.738 0.824 0.913 734.8 881 1027.6 1177.2 1328.8 1484.3 1644.7
(4.392) (5.264) (6.147) (7.04) (7.944) (8.87) (9.828) (25937) (31096) (36273) (41554) (46905) (52395) (58058)
3000 0.47 0.563 0.658 0.753 0.85 0.949 1.051 846.2 1014.8 1183.1 1355.4 1529.6 1708.7 1892.8
(5.06) (8.935) (9.807) (10.689) (11.583) (12.508) (13.455) (29870) (35822) (41763) (47843) (53993) (60316) (66813)
Tabla 4.46
Sección transversal y capacidad estándar según CEMA: rodillo de acanalamiento en 20° de tres rodillos iguales,
anchos de la banda en metros
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
600 0.025 0.028 0.031 0.034 0.036 0.039 0.043 44.9 50 55.2 60.4 65.7 71.1 76.7
(0.27) (0.302) (0.334) (0.366) (0.388) (0.42) (0.463) (1585) (1765) (1946) (2130) (2318) (2509) (2707)
800 0.047 0.052 0.058 0.063 0.068 0.074 0.08 84.8 94.2 103.8 113.4 123.2 133.2 143.7
(0.506) (0.56) (0.625) (0.679) (0.732) (0.797) (0.862) (2992) (3326) (3663) (4003) (4347) (4701) (5070)
1000 0.076 0.085 0.093 0.102 0.11 0.119 0.128 137.2 152.3 167.5 182.9 198.6 214.7 231.3
(0.819) (0.915) (1.002) (1.098) (1.185) (1.281) (1.378) (4840) (5375) (5910) (6456) (7008) (7578) (8162)
1200 0.112 0.124 0.137 0.149 0.162 0.175 0.189 202 224.2 246.4 268.9 291.9 315.5 339.7
(1.206) (1.335) (1.475) (1.604) (1.744) (1.884) (2.035) (7130) (7912) (8697) (9493) (10302) (11136) (11991)
1400 0.155 0.172 0.189 0.206 0.224 0.242 0.26 279.4 309.8 340.5 371.5 403.1 435.6 468.9
(1.669) (1.852) (2.035) (2.218) (2.412) (2.605) (2.799) (9861) (10934) (12018) (13113) (14228) (15375) (16553)
1600 0.205 0.227 0.25 0.273 0.296 0.319 0.344 369.2 409.4 449.8 490.6 532.2 575 618.9
(2.207) (2.444) (2.691) (2.939) (3.187) (3.434) (3.703) (13033) (14451) (15875) (17317) (18787) (20295) (21848)
1800 0.262 0.29 0.319 0.348 0.377 0.408 0.439 471.6 522.8 574.2 626.2 679.3 733.6 789.7
(2.821) (3.122) (3.434) (3.746) (4.059) (4.392) (4.726) (16646) (18453) (20267) (22105) (23977) (25895) (27876)
2000 0.326 0.361 0.396 0.432 0.469 0.506 0.545 586.5 650 713.8 778.4 844.2 911.7 981.3
(3.51) (3.886) (4.263) (4.651) (5.049) (5.447) (5.867) (20701) (22942) (25197) (27476) (29801) (32180) (34637)
2400 0.474 0.525 0.577 0.629 0.682 0.736 0.793 853.8 945.9 1038.4 1131.9 1227.4 1325.8 1426.2
(5.103) (5.652) (6.211) (6.771) (7.342) (7.923) (8.536) (30138) (33390) (36656) (39956) (43326) (46801) (50345)
2800 0.651 0.721 0.791 0.862 0.935 1.009 1.086 1171.3 1297.3 1424.3 1552.2 1683.1 1817 1954.8
(7.008) (7.761) (8.515) (9.279) (10.065) (10.861) (11.69) (41346) (45793) (50275) (54792) (59413) (64138) (69002)
3000 0.749 0.83 0.911 0.993 1.076 1.162 1.25 1348.5 1493.2 1639.8 1787.5 1937.1 2091.6 2251
(8.063) (10.205) (10.958) (11.722) (12.498) (13.283) (14.112) (47600) (52707) (57884) (63096) (68377) (73832) (79460)
Tabla 4.47
Sección transversal y capacidad estándar según CEMA: rodillo de acanalamiento en 35° de tres rodillos iguales,
anchos de la banda en metros
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
600 0.029 0.032 0.034 0.037 0.039 0.042 0.045 53 57.4 61.9 66.4 71.1 75.8 80.7
(0.313) (0.345) (0.366) (0.399) (0.42) (0.453) (0.485) (1871) (2027) (2186) (2344) (2510) (2676) (2849)
800 0.055 0.06 0.065 0.069 0.074 0.079 0.084 99.8 108 116.3 124.6 133.1 141.9 150.9
(0.593) (0.646) (0.7) (0.743) (0.797) (0.851) (0.905) (3523) (3813) (4106) (4399) (4699) (5010) (5327)
1000 0.09 0.097 0.104 0.112 0.119 0.127 0.135 161.2 174.4 187.6 200.9 214.5 228.5 242.9
(0.969) (1.045) (1.12) (1.206) (1.281) (1.368) (1.454) (5691) (6157) (6623) (7092) (7572) (8067) (8575)
1200 0.132 0.142 0.153 0.164 0.175 0.186 0.198 237.3 256.5 275.8 295.3 315.2 335.6 356.6
(1.421) (1.529) (1.647) (1.766) (1.884) (2.003) (2.132) (8377) (9055) (9736) (10425) (11127) (11847) (12588)
1400 0.182 0.197 0.212 0.227 0.242 0.257 0.273 328.1 354.5 381 407.8 435.1 463.2 492.1
(1.96) (2.121) (2.282) (2.444) (2.605) (2.767) (2.939) (11582) (12514) (13450) (14396) (15360) (16351) (17372)
1600 0.241 0.26 0.279 0.299 0.319 0.34 0.361 433.5 468.2 503.1 538.4 574.4 611.3 649.3
(2.595) (2.799) (3.004) (3.219) (3.434) (3.66) (3.886) (15303) (16528) (17760) (19006) (20277) (21579) (22921)
1800 0.308 0.332 0.357 0.382 0.407 0.433 0.46 553.6 597.7 642.2 687.1 732.9 779.9 828.3
(3.316) (3.574) (3.843) (4.112) (4.381) (4.661) (4.952) (19543) (21099) (22670) (24255) (25872) (27531) (29239)
2000 0.382 0.413 0.443 0.474 0.506 0.538 0.572 688.3 743.1 798.2 853.9 910.7 969 1028.6
(4.112) (4.446) (4.769) (5.103) (5.447) (5.792) (6.158) (24297) (26232) (28177) (30143) (32148) (34206) (36310)
2400 0.556 0.601 0.645 0.69 0.736 0.783 0.831 1002 1080.8 1161.5 1242.2 1323.9 1408.5 1496.1
(5.985) (6.47) (6.943) (7.428) (7.923) (8.429) (8.945) (35371) (38153) (41001) (43850) (46734) (49721) (52813)
2800 0.763 0.823 0.884 0.946 1.008 1.072 1.139 1374.1 1482.3 1591.6 1701.8 1815 1930.2 2049.3
(8.213) (8.859) (9.516) (10.183) (10.851) (11.54) (12.261) (48506) (52326) (56184) (60074) (64070) (68137) (72341)
3000 0.879 0.948 1.018 1.089 1.161 1.234 1.311 1581.7 1706.7 1832.7 1959.7 2089.6 2222.5 2359.3
(9.462) (1.077) (2.164) (3.262) (4.381) (5.533) (6.717) (55835) (60247) (64695) (69178) (73763) (78455) (83284)
Tabla 4.48
Sección transversal y capacidad estándar según CEMA: rodillo de acanalamiento en 45° de tres rodillos iguales,
anchos de la banda en metros
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CAPACIDADES, ANCHOS Y VELOCIDADES DE LA BANDA
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Introducción Pág. 93
Clasificaciones de los rodillos Pág. 93
Tipos generales de rodillos de transportadores de banda Pág. 93
Rodillos de transporte
Rodillos de retorno
Rodillos de acanalamiento de carga
Rodillos de impacto
Rodillos de alineación de la banda, de transporte
Rodillos garland
Rodillos de retorno
Rodillos planos de retorno
Rodillos de retorno autolimpiantes
Rodillos de alineación de la banda de retorno
Retornos en "V" de dos rodillos
Rodillos de la balanza de la banda
Espaciamiento de los rodillos Pág. 100
Espaciamiento de los rodillos de retorno
Espaciamiento del rodillo de transporte en los puntos de carga
Espaciamiento del rodillo de acanalamiento adyacente a las
poleas terminales
Selección de los rodillos Pág. 101
Valoración y vida útil del rodillo
Procedimiento de selección del rodillo
Tipo de material manejado
Consideraciones del tamaño de la partícula
Carga del rodillo
Fuerzas de impacto
Efecto de la carga sobre la vida útil prevista del cojinete, L10
Velocidad de la banda
Diámetro del rodillo
Condiciones ambientales, de mantenimiento y otras
Condiciones especiales
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
INTRODUCCIÓN
El soporte y la protección adecuados para la banda y el soporte correcto para la carga transportada son
requisitos importantes para los rodillos.
Los rodillos de los transportadores de banda para materiales a granel están diseñados para incorporar
rodillos con diversos diámetros. Los rodillos están adaptados con cojinetes antifricción y sellos, y están
montados sobre ejes.
La resistencia a la fricción del rodillo influye en la tensión de la banda y, en consecuencia, en el requisito
de potencia. El diámetro del rodillo, el diseño del cojinete y los requisitos de sello constituyen los
componentes más importantes que afectan la resistencia a la fricción.
Este manual no trata las ventajas relativas de los diversos cojinetes antifricción utilizados ni las ventajas
de los sellos que protegen estos cojinetes de la suciedad y la humedad, y retienen el lubricante. Cada
fabricante de transportadores de banda elige una configuración particular de cojinete y sello.
Tabla 5.1
Sistema de clasificación de rodillos según CEMA
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Rodillos de transporte
Los rodillos de transporte tienen dos configuraciones generales. Una se utiliza para las bandas acanaladas
y, en general, consta de tres rodillos. Los dos rodillos externos están inclinados hacia arriba y el rodillo
central está horizontal. La otra configuración se utiliza para soportar bandas planas. En general, este
rodillo consta de un rodillo único horizontal posicionado entre soportes que se adhieren directamente al
marco del transportador.
Rodillos de retorno
Por lo general, los rodillos de retorno son rodillos horizontales, posicionados entre soportes que
normalmente están adheridos a la parte inferior de la estructura de soporte sobre la que se montan los
rodillos de transporte. Los rodillos de retorno en "V" de dos rodillos también se utilizan para una mejor
alineación y para obtener capacidades de carga más altas.
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
La Figura 5.5 muestra un rodillo de acanalamiento en línea en 20 grados. En la Figura 5.6 se muestra
un rodillo central paralelo, comúnmente conocido como rodillo de granos. Este rodillo, que tiene rodillos
laterales o de lado ubicados en un plano paralelo adyacente al rodillo central, se utiliza en la industria de
los granos donde se emplean bandas delgadas o en la minería subterránea donde los espacios libres de
altura son mínimos. En la Figura 5.7 se muestra un rodillo de recolección y alimentador (recolector). Este
diseño utiliza un rodillo central largo (extendido) y pequeños rodillos laterales inclinados en 20 grados
para permitir una dispersión máxima del producto para la inspección o la clasificación. Los rodillos
transportadores de carga de longitud desigual también están disponibles con rodillos laterales inclinados
en 35 grados o 45 grados.
Rodillos de impacto
Los rodillos transportadores de carga de impacto, a veces llamados "rodillos amortiguadores", se utilizan
en los puntos de carga, donde el impacto causado por el tamaño de la partícula, la densidad aparente del
material y la altura de la caída libre del material podrían dañar gravemente la banda si ésta se sostiene
con rigidez.
Hay muchos tipos de rodillos transportadores de carga de impacto disponibles que utilizan neumáticos,
semineumáticos, cubiertas de caucho pesado vulcanizadas en rodillos de acero y discos angostos
individuales presionados contra el tubo de acero. Este último tipo, como se muestra en la Figura 5.8, es
el tipo más común de construcción. Cada disco está hecho de un material flexible, como por ejemplo,
el caucho natural suave (40 a 50 del durómetro), rayado y con relieve para permitir que el caucho se
mueva bajo impacto. La fila continua (acumulada) de discos brinda un mejor soporte para la banda que
la mayoría de los tipos neumáticos o semineumáticos. Los discos flexibles ayudan a absorber la energía
de las cargas de impacto, lo que puede prevenir que la banda se dañe debido al impacto. Los discos se
aprovechan en favor de disminuir el riesgo de daño de la banda. Los rodillos transportadores de carga
de impacto con tres rodillos de igual longitud tienen la misma capacidad de carga que los rodillos
transportadores de carga estándar para una clase dada según CEMA.
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
bloque de soporte. Con frecuencia, estos se utilizan en alimentadores de la banda para trabajo pesado.
Tienen una capacidad de carga mucho más alta y no están cubiertos por una norma de CEMA, pero
se encuentran disponibles a través de los miembros de CEMA según la aplicación. Aunque un rodillo
de impacto brinda algo de amortiguación bajo la banda para ayudar a mitigar la fuerza y reducir la
posibilidad de daños, la fuerza de impacto se tiene que disipar. La magnitud de estas cargas de impacto y
su disipación no están cubiertas en las capacidades de carga según CEMA.
Los rodillos de impacto con extremos extraíbles, marcos reforzados y otras características especiales
para ayudar con los sistemas de sellado de los faldones y de las bandas están disponibles a través de su
fabricante de rodillos miembro de CEMA.
No se recomienda el uso de un rodillo transportador de carga de impacto como rodillo de transición.
Aunque no se clasifican como rodillos, existe una gran cantidad de diseños y configuraciones de barras de
impacto fijas, monturas de impacto, bases de impacto y camas de impacto/deslizamiento disponible y se
describe en la Norma 575 de CEMA, última versión. Estos pueden solucionar algunos de los problemas
específicos de las aplicaciones de sistemas de sellado o impacto, pero no lo resuelven todo. Se encuentran
disponibles a través de los miembros de CEMA según la aplicación. Consulte el Capítulo 11.
Figura 5.10
Rodillo de alineación de banda acanalada en 35° de transporte
Si la banda se debe invertir, los rodillos de autoalineación deben ser de un tipo que oscile sobre su
pivote en una dirección correctiva, independientemente de la dirección de la banda. Esos tipos que
dependen de la fricción de la banda descentrada para cambiar el rodillo trabajarán en ambas direcciones
del movimiento de la banda. Incluso con los rodillos de autoalineación adecuadamente diseñados, la
alineación de una banda invertida requiere una alineación muy cuidadosa de todos los rodillos y las
poleas, así como de una nivelación y alineación de la estructura misma del transportador. Si se requieren
rodillos de alineación de la banda, deben estar espaciados de 100 a 150 pies (31 a 46 m) y al menos un
rodillo de alineación debe utilizarse sobre el transportador a menos de 100 pies (31 m) de longitud. Los
rodillos de alineación de la banda no se deben utilizar en áreas de transición de la banda u otras áreas de
alta tensión de la banda.
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
En general, no se recomiendan los rodillos guía fijos colocados perpendiculares al borde de la banda
transportadora, debido a que el contacto continuo con el borde de la banda transportadora acelera el
desgaste del borde de la banda, lo que reduce considerablemente la vida útil de la banda. En general,
cuanto mayores son las tensiones de la banda, menos eficaces son los rodillos de alineación.
Rodillos garland
Los rodillos garland, a veces llamados rodillos catenarios o suspendidos, en general, constan de una
configuración de tres (3) rodillos para transporte, una configuración de dos (2) rodillos para el retorno
o cinco (5) rodillos para los rodillos de impacto. La flexibilidad del rodillo garland, en las direcciones
longitudinal y transversal, le brinda a este tipo de rodillo la capacidad para adaptarse a las condiciones
de la carga. Los rodillos garland de transporte e impacto, en general, tienen una construcción con una
cubierta de acero. Las cubiertas o los discos de caucho se pueden utilizar en una unidad de tres (3)
rodillos para brindar una amortiguación adicional, pero esto reducirá la flexibilidad al centrar la banda.
Por lo general, los rodillos garland constan de rodillos conectados entre sí por eslabones de cadena y
están suspendidos mediante diversos dispositivos como ganchos, placas de suspensión o cadenas. Las
suspensiones de desconexión rápida se pueden suministrar para permitir bajar el rodillo para que no esté
en contacto con la banda, en el caso de una falla del rodillo.
Figura 5.11
Configuración del rodillo garland
El diseño suspendido ayuda con la alineación de la banda y manipula partículas grandes e irregulares
debido a las conexiones flexibles y al movimiento vertical presente. Los diseños de cinco (5) rodillos
ofrecen una configuración acanalada profunda y capacidades de carga mayores que los rodillos
convencionales. Los puntos de suspensión afuera y por arriba de la línea de la banda los dejan accesibles
y se minimiza la acumulación, ya que no hay marcos por debajo del rodillo garland. Los rodillos con
un diseño tipo garland se pueden utilizar en sistemas transportadores soportados por un marco rígido
o un cable de acero. La Figura 5.12 muestra los tipos disponibles y la configuración bajo las cargas
descentradas.
De 2 rodillos De 3 rodillos De 5 rodillos
Sin carga
aplicada
P P P
Carga
central aplicada
P P P
Carga
descentrada
aplicada
Figura 5.12
Formas y funciones del rodillo garland
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Rodillos de retorno
Estos rodillos se utilizan para soportar el rodaje de retorno de la banda. En general, están suspendidos por
debajo de las bridas inferiores de los travesaños que soportan los rodillos de transporte. Se prefiere que los
rodillos de retorno se monten de manera que el rodaje de retorno de la banda quede visible por debajo
del marco del transportador. La Figura 5.4 ilustra un rodillo de retorno típico.
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Figura 5.15
Rodillo de alineación de retorno
5
RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Tabla 5.18
Espaciamiento normal sugerido, de los rodillos de la banda (Si)
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
a menudo se utiliza como indicador de la vida útil de rodillo, se debe reconocer que el efecto de otras
variables (por ejemplo, la eficacia del sello) puede ser más importante al momento de determinar la vida
útil del rodillo más que la vida útil de los cojinetes. No obstante, debido a que la valoración del cojinete
es la única variable para la que las pruebas de laboratorio han brindado valores estándar, CEMA emplea
la vida útil del cojinete, L10 , como guía para establecer las valoraciones del rodillo. La definición de L10
para los rodillos de los transportadores de banda: La vida útil valorada básica (cantidad de horas de
funcionamiento a 500 rpm) basada en un modelo estadístico del 90 por ciento, que se expresa como la
cantidad total de revoluciones al 90 por ciento de los cojinetes en un grupo aparentemente idéntico de
cojinetes sujeto a condiciones de funcionamiento idénticas, se alcanzará o se superará antes de que ocurra
una fatiga del material (descamación, astillamiento) en el área definida en uno de sus anillos o elementos
de rodamiento. La vida útil L10 también está relacionada con la confiabilidad del 90 por ciento para un
cojinete único bajo una determinada carga.
Las Figuras 5.58 y 5.59 y las Tablas 5.60 y 5.61 muestran las capacidades de carga para los rodillos clase
B, C, D, E y F según CEMA. Estas capacidades de carga se basan en la Tabla 5.19
Clase según rpm del
L10 mínima (h)
CEMA rodillo
B 30,000 500
C 30,000 500
D 60,000 500
E 60,000 500
F 60,000 500
Tabla 5.19
Parámetros de las capacidades de carga del rodillo según CEMA
Estas capacidades de carga y vida útil L10 son valoraciones mínimas para los rodillos clasificados según
CEMA. Los valores reales para las capacidades de carga y la vida útil L10 para la clase específica de rodillo
según CEMA y los tamaños de la banda suministrados por los fabricantes de CEMA pueden ser más
altos. En algunos casos, el diseño del marco del rodillo podría ser el factor limitante para la carga cuando
la vida útil L10 tiene un valor más alto.
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Fuerzas de impacto
Las fuerzas de impacto en los puntos de carga del transportador son otra consideración de la selección
del rodillo. Ya sea que el material transportado contenga partículas grandes o sea un flujo continuo de
material homogéneo sin partículas, se debe estudiar la fuerza de impacto. Este proceso se demuestra en el
Paso 3.
Cuando haya partículas grandes presentes, con más de 2 pulgadas (50 mm), la valoración de energía
del rodillo de impacto, WH, puede convertirse en un factor. La Figura 5.53 muestra la valoración de
energía mínima y el tamaño máximo de la partícula para cada clase de rodillo de impacto según CEMA.
La fuerza de impacto, F, se brinda en la Figura 5.20. Si el material transportado no contiene partículas
y en cambio es un flujo de material homogéneo, la fuerza de impacto es sencillamente la función de la
velocidad de flujo y la altura de la caída. Esta fuerza de impacto se brinda en la Figura 5.21.
Q W
H H
FS FL
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
FS 0.1389 Q H (lbf)
FL W 2 k W H
FS 0.1234 Q H (N)
FL = fuerza del impacto de una partícula única que cae [lbf (N)]
Fs = fuerza del impacto de un flujo de material a granel [lbf (N)]
W = peso de la partícula [lbf (N)]
k = constante del resorte del rodillo [lbf/ft (N/m)]
H = altura de la caída [ft (m)]
Q = capacidad de diseño [tph (mtph)]
VELOCIDAD DE LA BANDA
La vida útil de cojinete, L10, se basa en la cantidad de revoluciones de la pista de rodamiento. Cuanto más
rápida es la velocidad de la banda, hay más revoluciones por minuto y, en consecuencia, una vida útil más
corta para una cantidad dada de revoluciones. Todas las valoraciones de la vida útil, L10, según CEMA
se basan en 500 rpm. La Tabla 5.24 enumera la velocidad de la banda a 500 rpm para los diámetros de
rodillos estándar.
Diámetro del rodillo en in (mm) Velocidad de la banda en fpm (m/s)
4.0 (102) 534 (2.7)
5.0 (127) 654 (3.3)
6.0 (152) 785 (4.0)
7.0 (178) 916 (4.7)
8.0 (203) 1047 (5.3)
Tabla 5.24
Velocidades de la banda para diversos diámetros de rodillo de tensión a 500 rpm
La Figura 5.30, Paso 4, muestra el efecto de la velocidad de la banda sobre la vida útil prevista del
cojinete, L10. Sin embargo, las velocidades adecuadas del transportador de banda también dependen de
las características del material para transportar, la capacidad deseada y las tensiones empleadas de la
banda. Este tema se desarrolla en más detalle en el Capítulo 4.
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Condiciones especiales
El material de la cubierta del rodillo de tensión usualmente utilizado en la industria es un tubo mecánico
de acero soldado con resistencia eléctrica. Para la mayoría de las aplicaciones de transportadores de
banda, este material brinda una vida útil suficiente del rodillo de manera más económica. Para las
condiciones abrasivas o corrosivas severas, se encuentran disponibles los rodillos de tensión recubiertos
con una variedad de materiales. CEMA no ha recopilado un índice de desgaste relativo o un índice de
compatibilidad contra la corrosión para esta variedad de materiales. Su fabricante de rodillos de CEMA
puede suministrarle esta información. Sin embargo, el tema económico en comparación con la vida útil
más larga se debe investigar a fondo. Algunos de los materiales genéricamente disponibles se enumeran
a continuación. Existen numerosos grados disponibles para cada uno de estos materiales que afectarán el
rendimiento.
• Mangas de acero
• Revestimiento de caucho
• Revestimiento de neopreno
• Mangas/rollos de polietileno
• Nitrilo carboxilado
• Uretano
• Cerámica
Otra consideración para aumentar la vida útil contra el desgaste de la cubierta es utilizar cubiertas de
metal más grueso. Habitualmente, algunos fabricantes de rodillos suministran rodillos de diámetro más
largo con cubiertas de metal más grueso y, por lo general, ofrecen espesores opcionales de la cubierta
para todos los diámetros de los rodillos. La vida útil contra el desgaste de la cubierta del rodillo es más
que un factor para los rodillos de retorno, debido a que normalmente está en contacto con el lado "sucio"
de la banda, lo que da como resultado un desgaste abrasivo de la cubierta. La excepción a esto sería una
construcción de transportador con un sistema de rotación de la banda. Con los sistemas transportadores
normales, los materiales se acumulan sobre el rodillo y aumentan su diámetro efectivo. Debido a que
la acumulación nunca es uniforme y, por lo general, es menor en los bordes de la banda, las secciones
limpias del rodillo de retorno giran a una menor velocidad de superficie que la de la banda. Esto da como
resultado deslizamientos relativos y, por lo tanto, se acelera el desgaste tanto de la cubierta de la banda
como de la superficie del rodillo. De este modo, la vida útil de la cubierta del rodillo usualmente es más
corta para los rodillos de la banda de retorno que para los rodillos de transporte. La acumulación de
material también puede empeorar la alineación de la banda.
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Ecuación 5.25
CIL, carga calculada del rodillo
Donde:
Wb= peso de la banda por unidad de longitud, utilice el peso real de la banda o una cifra
estimada de la Tabla 5.28
Wm= peso del material por unidad de longitud [lbf/ft (kgf/m)]
Q = capacidad de diseño del material transportado por hora [tph (mtph)]
V = velocidad de la banda de diseño [ft/min (m/s)] Si =
espaciamiento de los rodillos [ft (m)]
K1 = factor de ajuste de la partícula de la Tabla 5.29
Nota:
El peso real de la partícula se debe comparar con el valor Wm. En determinadas situaciones puede ser
necesario utilizar el peso real de la partícula, W, como Wm. Comuníquese con su fabricante de rodillos
miembro de CEMA si tiene alguna duda en cuanto a qué valor utilizar.
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
IML es la carga de desalineación del rodillo debido a la desviación de la altura del rodillo y la tensión de
la banda.
d x Tn
IML = 2 ×
Si
Ecuación 5.26
IML, carga de desalineación del rodillo
Donde:
d = desalineación en la dirección Z [ft (m)]
Tn = tension de la banda en el recorrido “n” [lbf (N)]
Si = espaciamiento de los rodillos [ft (m)]
d
X
Tn
Si Si
IML
Figura 5.27
Nomenclatura de la carga de desalineación del rodillo
Cuando un rodillo es más alto que el rodillo adyacente, un componente de tensión de la banda añadirá
carga a ese rodillo. La cantidad de desviación de la altura puede variar con la instalación y el tipo de
rodillo. En esta publicación, en el Apéndice D se mencionan las recomendaciones sobre la desalineación
admitida de la estructura.
Use CIL y seleccione la clase adecuada de rodillo de las Tablas 5.37 a 5.43. El valor de CIL debe ser
igual o menor que la capacidad del rodillo. Este procedimiento de selección del rodillo transportador de
carga para la carga calculada del rodillo no incluye lo siguiente:
• Fuerza de impacto sobre el rodillo en los puntos de carga del transportador.
• Efecto de las transiciones de la banda (poleas de cabeza y de cola) en la carga del rodillo.
Lea el Paso 3 para la selección de la clase del rodillo de impacto. Comuníquese con su fabricante de
rodillos miembro de CEMA para la selección de la clase de rodillo para otras condiciones de carga.
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Tabla 5.28
Wb, peso de la banda promedio estimado para bandas de capas múltiples y reducidas por unidad de longitud
Los pesos reales de la banda varían con las distintas construcciones, los fabricantes, los medidores de la
cubierta, etc. Utilice los valores anteriores para los cálculos estimados.. Obtenga los valores reales del
fabricante de bandas siempre que sea posible.
Tamaño máximo Peso del material, lbf/ft3 (kgf/m3)
de la partícula 100 125 150 175 200
in (mm) 50 (800) 75 (1200)
(1600) (2000) (2400) (2800) (3200)
4 (102) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.1 1.1 1.1
6 (152) 1.0 1.0 1.0 1.1 1.1 1.1 1.1
8 (203) 1.0 1.0 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2
10 (254) 1.0 1.1 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2
12 (305) 1.0 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3
14 (356) 1.1 1.1 1.1 1.2 1.2 1.3 1.3
16 (406) 1.1 1.1 1.2 1.2 1.3 1.3 1.3
18 (457) 1.1 1.1 1.2 1.2 1.3 1.3 1.4
Tabla 5.29
K1, factor de ajuste de la partícula
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
10.0
K2 = 1 (Cojinetes de rodillo)
(
8.0 CIL
3.3
(
ILR
Factor K2
6.0 K2 = 1 (Cojinetes de bolas)
(
3.0
CIL (
ILR
4.0
2.0
1.0
0.0
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
CIL (carga calculada del rodillo)
ILR (capacidad de carga del rodillo)
Figura 5.30
K2, efecto de la carga sobre la vida útil prevista del cojinete L10 (adimensional)
8.0
6.0
n (rpm)
4.0
2.0
0.0 0.5
50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Velocidad del rodillo = Velocidad de la banda (rpm)
Circunferencia del rodillo
Figura 5.31
K
3A, Efecto de la velocidad de la banda sobre la vida útil prevista del cojinete, L10,
(adimensional)
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Paso 5: K3B, Efecto del diámetro del rodillo sobre la vida útil
prevista del cojinete, L10
Para una velocidad de la banda dada, el uso de rodillos de mayor diámetro aumentará la vida útil del
rodillo L10. La Figura 5.32 representa los ajustes de la vida útil, L10 para diversos diámetros de rodillo,
utilizando el diámetro de 4 pulgadas como un valor de 1.0. El aumento del porcentaje de la vida útil se
puede calcular para cada aumento de diámetro de rodillo.
2.00
1.75
Factor K3B
1.50
1.25
1.00
4.0 5.0 6.0 7.0 8.0
(102) (127) (152) (178) (203)
Diámetro del rodillo en in (mm)
Figura 5.32
K
3B, Efecto del diámetro del rodillo sobre la vida útil prevista del cojinete, L10
basado en la misma velocidad de la banda (adimensional)
Figura 5.33
Ejemplo del efecto del diámetro del rodillo sobre la vida útil prevista del cojinete, L10
Nota:
Además de la vida útil prevista del cojinete, L10 aumentada, los rodillos de mayor diámetro pueden
aumentar la vida útil contra el desgaste del rodillo.
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
1.0
0.8
Factor K4A
0.6
0.4
0.2
1.0
0.8
Factor K4B
0.6
0.4
0.2
0.0
Limpo, húmedo
Sucio, húmedo
Lavado
a presión
húmedo
pH, húmedo
Polvoriento, seco
Sucio, seco
Polvoriento,
Limpio, seco
Condiciones ambientales
Figura 5.35
K
4B, Efecto de las condiciones ambientales sobre la vida útil potencial del rodillo, L10,
(adimensional)
1.0
0.8
Factor K4C
0.6
0.4
0.2
0.0
0 130 150 170 190 210
(-18) (54) (66) (77) (88) (99)
Temperatura °F (°C)
Figura 5.36
K
4C, Efecto de la temperatura de funcionamiento sobre la vida útil potencial del rodillo, L10,
(adimensional)
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Tabla 5.38
Capacidades de carga del rodillo CEMA clase C
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Tabla 5.39
Capacidades de Carga del Rodillo CEMA clase D
Tabla 5.40
Capacidades de carga del rodillo CEMA clase E
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Tabla 5.41
Capacidades de carga del rodillo CEMA clase F
Tabla 5.42
Capacidades de carga del rodillo de recolección según CEMA
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Tabla 5.43
Capacidades de carga del rodillo con eje móvil según CEMA
Figura 5.44
Ejemplo de selección de rodillo: datos
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Figura 5.45
Ejemplo de selección de rodillo: peso del material a granel por unidad de longitud
Verifique que el transportador tenga la capacidad de volumen suficiente utilizando el rango de las densidades
aparentes supuestas.
Carga completa de la banda a 60 lb/ft = 2.876 ft 2 x 60 lbf/ft = 172.6 lb/ft ∴ use 173 lbf/ft
3
Figura 5.46
Ejemplo de selección de rodillo: revisión de carga completa en porcentaje
Debido a que 3,000 tph se ha identificado como una carga pico, el ancho de la banda, la velocidad de la
banda, y el ángulo de acanalamiento mostrados son selecciones acertadas.
Según la Tabla 5.18: espaciamiento normal sugerido, de los rodillos del transportador de banda, Si:
• 60 pulgadas BW @ 50 lbf/ft3 = 4.0 ft (1524 mm BW @ 800 kgf/m3 = 1.2 m)
• 60 pulgadas BW @ 75 lbf/ft3 = 3.5 ft (1524 mm BW @ 1200 kgf/m3 = 1.1 m)
Nota:
Los factores para considerar al momento de seleccionar el espaciamiento del rodillo son el peso de la
banda, el peso del material, la capacidad del rodillo, la vida útil del rodillo, la valoración de la banda y la
tensión de la banda. Para el diseño y la selección generales del transportador, limite el pandeo de la banda
a un 2 por ciento del espaciamiento del rodillo de transporte en condiciones de tensión mínima en cada
tramo. En la selección en general, también se deben considerar los límites de pandeo durante el arranque
y la detención del transportador y en los recorridos del rodillo de impacto.
Utilice una selección preliminar de 4 pies (1.2 m) y K1 = 1.0 para partículas de 8 pulgadas (203 mm) para
la selección de la clase del rodillo transportador de carga/de transporte según las Tablas 5.18 y 5.29.
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Figura 5.47
Ejemplo de selección de rodillo: carga calculada del rodillo de transporte
Según la Tabla 5.39, CEMA clase D x 35° = capacidad de 1070 lbf (485 kgf) Según la Tabla 5.40,
CEMA clase E x 35° = capacidad de 1800 lbf (816 kgf)
Nota:
Aunque se recomienda que la CIL sea igual o menor que la capacidad de carga del rodillo según CEMA,
existe un determinado discernimiento en la selección final. En este ejemplo, un diseñador de bandas
con experiencia sabría que la carga IML máxima basada en la tensión de la banda ocurre en la parte
delantera o en la parte de descarga para un transportador nivelado o inclinado. Debido a que la tensión
de la banda disminuiría desde este punto hasta el extremo de la cola o de carga, se podría determinar la
cantidad de rodillos que exceden ligeramente la capacidad de carga del rodillo según CEMA. Por lo tanto,
CEMA clase D x 35 grados se podría utilizar y se podría solicitar la verificación por parte del fabricante
de rodillos miembro de CEMA.
Otras opciones son:
• Clase D con un espaciamiento de menos de 4 pies (1.2 m).
• Clase E con un espaciamiento de más de 4 pies (1.2 m).
• Velocidad de la banda aumentada, que disminuirá Wm. Esta opción también disminuiría la tensión
de banda T1, que reduciría la IML.
• Mantenga una desviación de la altura de menos de 0.25 pulgadas (6.35 mm) en las tolerancias de
la instalación.
Algunas de estas opciones requerirían volver a calcular las tensiones de la banda, etc., y luego analizar el
aspecto económico con el rendimiento esperado de cada selección. Para este ejemplo, seleccionaremos
rodillos transportadores de carga CEMA clase D x 35 grados con un espaciamiento de 4 pies (1.2 m),
aunque las diversas opciones para aumentar la velocidad o disminuir la desalineación tengan sus ventajas.
La vida útil valorada del cojinete L10, es 60,000 horas.
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
__ + (0.0 lbf
CILR = ((19 lbf __ x 0.0 ft)) x 4 ft) + 50.0 lbf = 240 lbf (109 kgf) . use 240 lbf
..
� �
Figura 5.48
Ejemplo de selección de rodillo: carga calculada del rodillo de retorno, CILR
Muy a menudo, se prefiere tener un espaciamiento del rodillo de retorno en múltiples puntos del
espaciamiento del rodillo transportador de carga para simplificar el diseño del travesaño, o de la
armadura tipo celosía. Sin embargo, esto no debe ser la consideración principal para la selección.
Según la Tabla 5.38: retorno de rodillo único CEMA Clase D = capacidad de 280 lbf (127 kgf) Según
la Tabla 5.38: retorno en "V" de dos rodillos CEMA Clase C = capacidad de 500 lbf (227 kgf). Si este
transportador tiene centros largos, se debe considerar utilizar retornos en "V" de dos rodillos y aumentar
el espaciamiento. Con la opción de "V", por lo general, no es necesario utilizar rodillos de alineación.
Para este ejemplo, seleccione retornos de rodillo único CEMA Clase D a 12 pies (3.66 m). La vida útil
valorada del cojinete, L10, es 60,000 horas.
Figura 5.49
Ejemplo de selección de rodillo: carga calculada del rodillo de retorno con espaciamiento alterno, CILR
En los Pasos 1 y 2 se han seleccionado rodillos según la carga. En los Pasos 3, 4 y 5 se considera la vida útil
prevista del cojinete, L10, y el Paso 6 abarca las condiciones que afectan la vida útil potencial del rodillo.
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Espaciamiento del rodillo de impacto, S impacto Factor de espaciamiento del rodillo de impacto,
ft (m) Factor, f
1.0 (0.3) 0.5
1.5 (0.5) 0.7
2.0 (0.6) 0.9
>2.0 (>0.6) 1.0
Tabla 5.50
Factor de espaciamiento del rodillo de impacto, f , (adimensional)
in
FL-bulto= 9.3 lbf + ( 2 x 2,500 lbf
__ x 12 __
� � x 13 lbf x 10 ft ( x 1.0 = 13 lbf + 806.2 lbf = 819.2 lbf
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Ei = W × H
Ecuación 5.52
Ei, energía de impacto para la selección del rodillo de impacto
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Figura 5.55
E
jemplo de selección de rodillo: efecto de K2 sobre la vida útil prevista del cojinete, L10
del rodillo transportador de carga
Figura 5.56
Ejemplo de selección de rodillo: efecto de K2 sobre la vida útil prevista del
cojinete , L10 del rodillo de retorno
Figura 5.57
Ejemplo de selección de rodillo: efecto de K3A sobre la vida útil prevista del cojinete L10
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Figura 5.58
Ejemplo de selección de rodillo: compare el aumento de la vida útil del cojinete,
L10, para los rodillos de diámetro de 6 pulgadas frente a los de 5 pulgadas
Nota:
Además, el rodillo de 6 pulgadas (154 mm) tendría una mayor vida útil y la resistencia del rodillo sería
menor, lo que disminuiría la tensión de la banda y reduciría la IML.
Los rodillos CEMA clase D6 se recomiendan preliminarmente; la selección del rodillo se basa en el
requisito más importante para la vida útil, L10 mínima de 60,000 horas.
• Rodillos transportadores de carga CEMA clase D6 x 35° con un espaciamiento de 4 pies (1.2 m)
con una vida útil prevista del cojinete, L10 de 72,000 horas.
• Rodillos de impacto CEMA clase D6 x 35° con un espaciamiento de 2 pies (0.61 mm) con una
vida útil prevista del cojinete, L10, de 144,000 horas.
• Rodillos de retorno D6 con un espaciamiento de 12 pies (3.7 m) con una vida útil prevista del
cojinete, L10, de 82,800 horas.
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Efecto de los factores K 4 en la vida útil prevista, L10 , sobre la vida del cojinete del rodillo de
impacto ≈ 82,800 h x 0.75 x 0.50 x 1.00 = 31,050 h
Figura 5.59
Ejemplo de selección de rodillo: Efecto de los factores K4 sobre la vida útil prevista del cojinete
Las condiciones ambientales hostiles y el nivel de compromiso con la instalación y el mantenimiento
del transportador de banda afectarán la vida útil del rodillo. Con la condiciones anteriores asumidas, es
aparente que la vida potencial del rodillo será menor que la vida útil prevista del cojinete, L10. La vida útil
esperada o potencial del rodillo también puede estar limitada por el desgaste de la cubierta, que puede
variar considerablemente con cada instalación. Además de las características del material transportado,
los factores ambientales y de mantenimiento, la alineación del rodillo y la limpieza de la banda pueden
tener un efecto significativo en el desgaste de la cubierta y la vida útil del rodillo. Debe tratar estas
condiciones con su fabricante miembro de CEMA.
PRECAUCIÓN:
Las cargas calculadas del rodillo se deben repetir para los rodillos de alineación (en caso de que se
utilicen). La desviación de la altura para los rodillos de alineación se debe incluir para el cálculo de la IML
o se debe controlar mediante el uso de suplementos y el mantenimiento de cerca de las tolerancias de la
instalación en estas áreas del transportador.
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
ALINEACIÓN DE LA BANDA
Un transportador de banda se debe diseñar, construir y mantener de manera que la banda corra en
forma consistente centralmente sobre su sistema mecánico de rodillos y poleas. Para lograr esto, deben
prevalecer las siguientes condiciones:
• Cuadre las poleas de cola y de cabeza con el marco del transportador.
• Cuadre todos los rodillos y los retornos con el marco del transportador; asegúrese de que estén
alineados y de que permanezcan en el mismo plano horizontal; ajuste las bandas de adhesión.
• Nivele todos los marcos para garantizar una sección transversal paralela al plano de base. Si un
lado del marco del transportador está más bajo que el otro, la gravedad forzará el descentrado de
la banda.
• La banda debe estar derecha y el empalme de ésta debe quedar en ángulo recto.
• Si ocurre un arrastramiento de un lado solo en la proximidad del empalme de la banda, el
empalme tal vez no esté en ángulo recto con la banda. En general, si el arrastramiento sigue a la
banda, existe un problema con la banda. Si continúa en un área en general, existe un problema
con el sistema.
• La banda debe estar en perfecto contacto con todos los rodillos transportadores de carga.
• Cargue el material centralmente sobre la banda.
Consulte el Apéndice D para obtener información sobre los estándares de instalación de transportadores
según CEMA. Puede ocurrir que el procedimiento anterior no sea suficiente y la banda se corra en
forma persistente hacia un lado. Las siguientes medidas correctivas se pueden aplicar para prevenir el
arrastramiento hacia un lado:
• Mientras corre la banda a la velocidad más baja posible, encuentre el punto de arrastramiento
máximo hacia un lado. El rodillo que precede este punto a lo largo de la dirección del recorrido
de la banda se puede ajustar para minimizar el arrastramiento hacia un lado. De frente al
transportador desde el extremo trasero, el rodillo se debe pivotear en el sentido de las agujas
del reloj para corregir el arrastramiento de lado hacia la izquierda, y en sentido contrario a las
agujas del reloj para corregir el arrastramiento de lado hacia la derecha. Una vez que la banda
esté centrada, cambie a una velocidad más alta (si es posible) y cargue la banda con el material.
Continúe ajustando hasta que las condiciones de funcionamiento normal no provoquen que la
banda se desalinee.
• Si el arrastramiento persiste, asegúrese de que las poleas de cabeza y de cola estén perfectamente
alineadas. Guíe la banda con los rodillos de transporte o de retorno. Vea las Figuras 5.10 y 5.15.
• Los rodillos de alineación se pueden instalar para reemplazar los rodillos transportadores de carga
o de retorno. Solo se deben utilizar en sistemas con problemas y deben estar al menos a 50 pies
(15 m) de cualquier polea terminal o dobladora. No utilice un rodillo de alineación en una curva
vertical. Los rodillos de alineación de banda reversible están disponibles para transportadores de
banda reversibles. La rotación libre del cojinete vertical del rodillo de alineación es esencial para
obtener como resultado un ajuste satisfactorio.
• Si el arrastramiento persiste, algunos o todos los rodillos transportadores de carga se pueden
inclinar a no más de 2 grados desde la posición vertical, en la dirección del recorrido de la banda.
• Si ninguno de los pasos anteriores resuelve la condición de desalineación de la banda, el
transportador se debe alinear con láser y medidas correctivas tomadas según los datos de los
estudios.
Nota:
El efecto de ajuste máximo ocurre cuando se maximiza la distancia entre los componentes correctivos y
los siguientes componentes.
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Tabla 5.60
Peso promedio de las piezas rotativas del rodillo de acanalamiento de tres rodillos de igual longitud - rodillos de
acero
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Ancho Clase de rodillo de tensión de retorno de CEMA - Peso promedio de las piezas rotativas lbf (kgf)
de la
banda B4 B5 C4 C5 C6 D5 D6 E6 E7 F6 F7 F8
in (mm)
18 13.1 16.3 12.2 16.6 21.6
(457) (5.9) (7.4) (5.5) (7.5) (9.8)
24 16.3 20.9 15.2 20.1 27.1 20.9 30.1
(610) (7.4) (9.5) (6.9) (9.1) (12.3) (9.5) (13.7)
30 19.5 24.5 18.2 24.0 32.3 25.8 35.4
(762) (8.9) (11.1) (8.3) (10.9) (14.7) (11.7) (16.1)
36 22.7 28.5 21.2 28.0 37.6 30.1 40.5 59.0 70.0
(914) (10.3) (12.9) (9.6) (12.7) (17.1) (13.7) (18.4) (26.8) (31.8)
42 26.0 33.0 24.6 32.1 43.3 34.3 47.2 67.4 80.1
(1067) (11.8) (15.0) (11.2) (14.6) (19.7) (15.6) (21.4) (30.6) (36.4)
48 27.4 36.1 27.6 36.1 48.4 38.7 54.4 75.6 89.9
(1219) (12.4) (16.4) (12.5) (16.4) (22.0) (17.6) (24.7) (34.3) (40.8)
54 43.4 60.8 83.2 99.9
(1372) (19.7) (27.6) (37.8) (45.4)
60 49.2 68.1 92.2 109.4 132.0 148.0 163.0
(1524) (22.3) (30.9) (41.9) (49.7) (60.0) (67.2) (74.0)
72 55.1 74.9 109.4 129.0 156.0 175.0 192.0
(1829) (25.0) (34.0) (49.7) (58.6) (70.8) (79.5) (87.2)
84 114.0 136.2 181.0 202.0 222.0
(2134) (51.8) (61.8) (82.2) (91.7) (100.8)
Tabla 5.61
Peso promedio de las piezas rotativas del rodillo de retorno de rodillo único - rodillos de acero
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Tabla 5.62
WK2, promedio para las piezas rotativas del rodillo de acanalamiento de tres rodillos de igual longitud - rodillos de
acero
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RODILLOS DEL TRANSPORTADOR DE BANDA
Tabla 5.63
WK2, promedio para rodillos de retorno de rodillo de acero único
PRECAUCIÓN:
Los valores en este capítulo son típicos de los valores máximos entre todos los productos estándar de los
miembros de CEMA y se deben utilizar para información general únicamente. Comuníquese con una
compañía miembro de CEMA para obtener los valores específicos para las aplicaciones delicadas, las
condiciones especiales y las dimensiones certificadas para el diseño final.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
ALCANCE
Este capítulo describe el cálculo de las fuerzas de transporte y sus interacciones para su uso en la
medición de los componentes y el establecimiento de los límites operativos para los transportadores de
banda que trasladan materiales a granel. El siguiente método representa la recomendación de CEMA
para el diseño consistente de los transportadores de banda de materiales a granel para casi cualquier
longitud y complejidad del diseño. El proceso de diseño es iterativo con el fin de definir una combinación
aceptable de la geometría del transportador, los componentes y las configuraciones del accionamiento. El
procedimiento de diseño según CEMA, cuando es aplicado por un ingeniero de transportadores experto
que utiliza las entradas reales del material a granel y de los componentes (en lugar de datos tabulados o de
ejemplo), puede predecir la potencia requerida para operar un transportador para una amplia variedad de
aplicaciones con una precisión del 110%, con una variación del ± 10%, de la potencia real.
INTRODUCCIÓN
Este capítulo está redactado con fines instructivos así como del diseño, para garantizar que las lecciones
básicas y las prácticas seguras en el arte del diseño de transportadores se conozcan y transmitan a las
generaciones posteriores de diseñadores de transportadores, que de lo contrario, podrían considerar que el
diseño de los transportadores es un ejercicio numérico sencillo.
Evolución en el diseño de los transportadores según CEMA
Los primeros métodos de ingeniería de los transportadores de banda, como se utilizaban en la primera
mitad del siglo XX, dependían de soluciones empíricas que habían sido desarrolladas por diversos
fabricantes y asesores en este campo. A principios de la década de 1960, CEMA desarrolló un método
de diseño de segunda generación, según las prácticas del diseño y las experiencias de sus compañías
miembro. El método de CEMA desarrollado en la década de 1960 cambió muy poco hasta el desarrollo
del Método Universal de CEMA, que se describe por primera vez en la 6.º edición de este manual
en 2005. Los análisis de ingeniería, la información y las fórmulas de los transportadores de banda
representaban desarrollos sobre la base de las observaciones y las pruebas del funcionamiento real de los
transportadores de banda y la mejor teoría matemática y las herramientas de análisis disponibles en ese
momento.
El Método Universal se desarrolló al reconocer los avances en muchos elementos del diseño del
transportador y la capacidad de las computadoras para analizar con facilidad el estado cambiante de
la tensión de la banda para configuraciones alternativas de transportadores muy extensos y complejos.
Aquellos que estén familiarizados con las ediciones anteriores de este libro pueden encontrar un resumen
del enfoque del Método Histórico de CEMA en el Apéndice C, que se describió completamente por
última vez en la 5.º edición y se resumió en la 6.º edición. El Método Universal trata diversas pérdidas
como elementos discretos, y de alguna manera independientes, con una funcionalidad añadida en
comparación con el enfoque histórico anterior de CEMA. El Método Universal de CEMA se desarrolló
basado en la tecnología de los miembros de CEMA y los investigadores de transportadores en todo el
mundo. Los cambios significativos en el Método Histórico de CEMA, con respecto a la resistencia del
rodillo, la desalineación y la deformación de la banda, se verificaron utilizando mediciones in situ y en el
laboratorio.
Cantidad de transportadores 5 bandas de tela y de cable de acero
Rango de velocidades de la banda 509 a 965 fpm (2.6 a 4.9 m/s)
Rango de anchos de la banda 36 a 72 in (900 a 1800 mm)
Rango de módulos elásticos de la banda 80,000 a 795,000 PIW (14 a 139 kN/mm)
Rango de ángulos de acanalamiento 35 y 45 grados
Rango de longitudes del transportador 631 a 9218 ft (192 a 2811 m)
Materiales sólidos a granel transportados Carbón, piedra triturada, tierra
Rango de temperatura 0 a 75 °F (-17 a 24 °C)
Tabla 6.1
R
ango de variables primarias utilizadas para verificar in situ el Método Universal inicial durante el
desarrollo
Desde la publicación de la 6.º edición, muchos programadores de software de transportadores se han
volcado al Método Universal y muchos transportadores de todas las longitudes y capacidades se han
diseñado con éxito utilizando el Método Universal.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
La fricción, un componente clave del trabajo del transporte, se utiliza a lo largo de este capítulo como
una simplificación empírica y matemática de la pérdida de energía de las fracturas del material diminuto,
los movimientos moleculares y las fuerzas adhesivas. El conocimiento de la pérdida de energía friccional
se considera una necesidad primaria en la predicción precisa del funcionamiento del transportador bajo
condiciones variables. En particular, las dependencias de la temperatura y la velocidad son importantes
en los materiales comúnmente utilizados en la construcción de los componentes del transportador. Los
movimientos que causan la degradación del material transportado también consumen energía y se
consideran como fricción. Con las pérdidas de fricción distribuidas a lo largo del recorrido de la banda,
las tensiones de la banda se acumulan para superar estas pérdidas de energía. Las tensiones de la banda
también pueden variar en las ondas del recorrido durante los cambios de velocidad de la banda, debido
a que no todos los puntos y los componentes en el transportador están acoplados con rigidez. Al utilizar
componentes o prácticas del diseño conocidos, con frecuencia, los diseñadores expertos ignoran estas
tensiones transitorias de la banda, pero el diseñador debe saber que estas tensiones transitorias pueden
causar problemas graves y condiciones inseguras en algunos casos. El análisis dinámico se utiliza para
predecir estos efectos e incluye las fricciones tratadas en este capítulo. El análisis dinámico se trata en
este capítulo y es una práctica muy recomendada de CEMA para todos los diseños. Los identificadores
comunes utilizados en este capítulo para describir los efectos del material sólido a granel y los
componentes de un transportador son Activo y Pasivo. Pasivo se utiliza para describir las características
inherentes del transportador, del material sólido a granel y de los componentes del transportador. El
término Activo se utiliza donde el diseñador aplica intencionalmente energía de una manera específica
para afectar al transportador, como con un accionamiento o un freno.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Cabeza
ne l
a l a gra
Materi
Cola
Tensor
T1
Tensión de la banda
Tensión de accionamiento Te
T2
Figura 6.2
R
esistencias típicas de transporte y diagrama resultante de tensión de la banda sobre el
lado de transporte
En la mayoría de los diseños de transportadores es útil pensar en el transportador como una serie de
tramos o secciones discretos. El recorrido del transportador se analiza comúnmente como una suma de
una secuencia de segmentos o tramos con la tensión final del último tramo que se empareja de cerca con
la tensión inicial del primer tramo. La tensión en cualquier punto, como por ejemplo, en el extremo de un
tramo o una sección, es la suma algebraica de la tensión en el extremo del tramo anterior y de los diversos
cambios de tensión a lo largo del tramo actual. Con los tramos cortos, la tensión promedio se puede
aproximar con el promedio aritmético de los valores de la tensión inicial y final.
La longitud del tramo se debe mantener corta para minimizar los errores "promedio" en las partes no
lineales del cálculo. Con la excepción de los diseños muy sencillos, las iteraciones múltiples son necesarias
para obtener un diseño práctico y seguro, debido a las interdependencias entre las tensiones y las
resistencias del tramo.
El proceso de análisis de un transportador en particular consta de la identificación del recorrido de
transporte, las condiciones de carga del material y los componentes del transportador. El movimiento de
la banda causa el cambio de tensión de la banda a lo largo del rodaje de transporte así como en el rodaje
de retorno de la banda. Las tensiones relacionadas con los cambios de energía del material, la fricción del
funcionamiento y las contribuciones de los componentes luego se cuantifican y acumulan desde un punto
en particular en el recorrido de la banda hasta la dirección del movimiento de la banda. La Figura 6.2
ilustra la superposición de las resistencias y la tensión de acumulación en la dirección del movimiento de
la banda para un transportador básico.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
El transportador más básico tiene un tramo único de longitud corta accionado en una dirección mediante
la polea de cabeza. Cuando el transportador está horizontal, la mayor parte de la tensión requerida para
accionar la banda, en general, se debe a la resistencia de los componentes de rodamiento, al movimiento
del material a granel y a la banda sobre los rodillos. Cuando el transportador eleva el material a granel,
la mayor parte de la tensión requerida para accionar la banda, en general, es el resultado del trabajo
requerido para elevar el material a granel.
El objetivo del Método Universal es equilibrar la precisión con el esfuerzo del análisis, mediante la
división del cálculo de tensión en categorías individuales de energía con la capacidad para comprender
la importancia de cada una de estas categorías y controlarlas con el criterio y la experiencia de los
diseñadores. Esto también brinda un medio para la optimización y la calibración o personalización de la
predicción, cuando hay datos específicos del rendimiento disponibles y adecuados. El Método Universal
puede predecir la tensión total de manera conservadora, con un factor de seguridad (SF) de 1.1 dentro de
±10%. Esto requiere datos precisos de entrada específicos para el transportador que se analiza e implica
que un diseñador de transportadores experto realice ajustes bien fundamentados para las variaciones
en las propiedades del material, las tolerancias del producto fabricado, las condiciones ambientales y los
efectos del transcurso del tiempo y el mantenimiento.
Los valores de diseño predeterminados y los factores de modificación, Rr, brindados en este capítulo son
estimaciones conservadoras y deben dar como resultado transportadores ligeramente diseñados en exceso
(SF =1.1). Los diseñadores expertos pueden aplicar los factores de modificación para enfatizar o restar
importancia a las pérdidas individuales y para probar el efecto de las pérdidas en diversas condiciones
de funcionamiento. Al utilizar los valores predeterminados, los componentes operativos y de seguridad
importantes (como por ejemplo, el tamaño del motor y del freno) deben incluir una capacidad adicional
para ser consistentes con este enfoque conservador.
La convención de terminología utiliza ∆T como el cambio neto en la tensión desde una fuente puntual
o el total de pérdida dT/dL continua para un tramo o polea en particular. Para los fines del análisis, ∆T
positiva (+) (resistencias al movimiento de la banda en pendientes cuesta arriba y con frenos) aumenta
la tensión y ∆T negativa (-) (accionamientos y pendientes cuesta abajo) reduce la tensión en la dirección
del movimiento de la banda. Aunque la tensión puede variar con el ancho de la banda, la tensión como
se utiliza en este capítulo hace referencia a la fuerza total en una ubicación en particular a lo largo de la
banda.
Las unidades de fuerza se expresan en lbf (kgf). Cuando se requiere una clara distinción entre fuerza y
masa, las unidades de masa se e xpresarán en lbm (kgm). En los casos necesarios o habituales, los Newtons
(N) se utilizan para la fuerza. El peso unitario del material a granel se cita como densidad aparente a
lo largo de este texto, aunque la intención de los cálculos es utilizar el peso específico. Por lo tanto, el
símbolo γm para el peso por unidad de volumen se utiliza en lugar del típico símbolo ρ de masa por unidad
de volumen.
Las variables de fricción permiten que el cálculo de las fuentes individuales de tensión pueda cambiar, en
general, como función de otras variables operativas. Los cálculos suministrados a continuación, a menudo,
agrupan diversas fricciones discretas en una subcategoría con la precisión adecuada para el rango de
diseños de transportadores tratados en este manual.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Se utilizan nombres y subíndices de la variable, lo que implica que la fuente de pérdida de energía permite
conocer las interacciones funcionales. En el Capítulo 6, se utilizan los siguientes términos.
Variables de la fricción
C = fricción de deslizamiento entre los componentes
K = pérdida de energía interna
Subíndices de la fricción
b = pérdidas relacionadas con la banda
i = pérdidas relacionadas con el rodillo
m = pérdidas relacionadas con el material a granel
Subíndices de la dirección
x = + en dirección del recorrido de la banda
y = en la dirección del ancho de la banda desde 0 en la línea central de la banda
z = en la dirección del espesor de la banda desde el lado de transporte
Variables primarias
BW = ancho de la banda [in (mm)]
F = cargas externas que afectan las unidades de ∆T n, según sea necesario
[lbf (kgf)]
H = elevación (+) o caída (-) vertical neta total de todos los tramos [ft (m)]
Hn = elevación (+) o caída (-) vertical del tramo, n en la dirección z [ft (m)]
L = longitud total del recorrido del transportador, de la polea de cola a la
polea de cabeza [ft (m)]
Lb = longitud total de la banda [ft (m)]
Ln = longitud de un segmento particular del transportador o tramo, n [ft (m)]
Q = índice de carga del material a granel [tph (mtph)]
Sin = espaciamiento del rodillo de transporte o de retorno establecido a lo largo
del tramo, “n” [ft (m)]
V = velocidad de diseño de la banda [fpm (m/s)]
W = cargas verticales externas distribuidas [lbf/ft (kgf/m)]
Wm = peso del material a granel sobre la banda por unidad de longitud [lbf/ft
(kgf/m)]
Wb = peso de la banda por unidad de longitud [lbf/ft (kgf/m)]
Subíndices de la variable primaria
a = relacionado con la aceleración
b = relacionado con la banda
bc = relacionado con el limpiador de banda y los accesorios
bi = relacionado con la indentación de la banda
dp = relacionado con el arado de descarga
i = relacionado con el rodillo, relacionado con el impacto o para describir
una condición inicial
is = relacionado con el sello del rodillo
im = relacionado con la desalineación del rodillo
iW = relacionado con la carga del rodillo
m = relacionado con el material a granel
mz = materiales a granel que se mueven entre los rodillos
pr = relacionado con el cojinete de la polea
px = relacionado con la curvatura de la banda sobre la polea
s = relacionado con el faldón
sb = relacionado con la cama de deslizamiento/impacto
ss = relacionado con el sello del faldón
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
L
L5
L1 L2 L3 L4
H4 H5
5 6
1 2 3 4
7
15 10
14 13 12 11
9
T4
T3 ∆T6
T2
T1 Tmax
Figura 6.3
Esquema del transportador y diagrama de tensión del lado de transporte que ilustra la terminología de tensión
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
XY
Z
X
Figura 6.4
Terminología direccional y coordinada
Te ≤ Wm × H + 0.04 × (2 × Wb + Wm ) × L
Ecuación 6.5
Te, ecuación del Método Básico
La 6.° edición de este manual definió el transportador estándar como un transportador de tramo único:
con una carcasa de tela de menos de 3,000 ft (915 m) de longitud, un punto único o múltiples puntos de
carga, inclinado, en descenso u horizontal, con o sin curvas verticales, con rodillos transportadores de
carga planos o de rodillos iguales, unidireccional o de reversa a cualquier velocidad, con accionamiento
único o accionamientos múltiples, con tensores por acción de la gravedad o automáticos y una tensión
máxima de la banda de 16,000 lbf (7,264 kgf). El método utilizado anteriormente para analizar los
transportadores estándar se llama el Método Histórico de CEMA que se describió en su totalidad
por última vez en la 5.º edición de Transportadores de banda para materiales a granel. El Método
Histórico de CEMA se desarrolló antes del uso extensivo de las computadoras para los cálculos de los
transportadores y requería la interpolación de tablas para muchas variables. Los desarrollos en los diseños
de transportadores más extensos y más complejos y en las bandas hechas con telas sintéticas o cable de
acero han dificultado la aplicación tabular y manual del Método histórico para determinar con precisión
la Te general.
Existen limitaciones adicionales del diseño para el Método Histórico de CEMA enumeradas en la 5.º
edición de Transportadores de banda para materiales a granel. En particular, los cálculos se brindan
para la potencia requerida y la resistencia principal Te a través de variables llamadas Ky, Kx y Kt, siempre
y cuando el transportador esté diseñado con un pandeo máximo de la banda del 3% entre el rodillo
transportador de carga y el rodillo de retorno, el espaciamiento sea de 10 ft (3 m) y la carga de la banda
sea uniforme y continua. Ky es el factor de resistencia de la banda que combina varias pérdidas. En el
Método Universal, los elementos de Ky están separados para una mayor precisión y relevancia para un
diseño en particular. Las tablas de datos brindan Ky para un espaciamiento del rodillo de transporte
entre 3 ft y 5 ft (0.9 y 1.5 m). Kx es el factor de las resistencias combinadas del rodillo y Kt es el factor de
corrección de la temperatura. En la ecuación del Método Histórico de CEMA, Tp es la tensión causada
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por la flexión de la banda alrededor de las poleas, la resistencia del cojinete de la polea, Tam es la tensión
resultante de la fuerza para acelerar el material a medida que se alimenta sobre la banda y Tac es la
tensión de los accesorios. Lea el Apéndice C.
Nota:
Consulte la sección Características de la Tensión de los Componentes de este capítulo, el Apéndice C o
comuníquese con un miembro de CEMA para extenderse o extrapolar más allá de estos límites.
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Este Método Universal suma varias fuentes de pérdida para la resistencia total al movimiento y permite
tratar los tramos individuales (consulte el subíndice ‘n’) según sea necesario para los transportadores
extensos y complejos. Constantemente se revisa y se mejora la ciencia del modelado matemático de estas
pérdidas. Los cambios significativos entre las ecuaciones del Capítulo 6 de la 6.º y la 7.º edición son:
Ecuación 6.8
ΔTn, ecuación del Método Universal
Los cambios en la tensión descritos como componentes de energía son aquellos relacionados con la carga
de materiales sólidos a granel en la banda y la elevación o el descenso de los materiales sólidos a granel.
Las resistencias principales son resistencias continuas que tendrán el mismo valor independientemente de
la dirección del recorrido de la banda y siempre retrasan el movimiento. Las fuentes puntuales de tensión
son aquellas relacionadas con varios componentes que, aunque añaden o causan una pérdida de tensión
en una longitud finita, la longitud es pequeña en comparación con la longitud total del transportador y se
pueden analizar como fuentes discretas de tensión. Las poleas y los accesorios, como los limpiadores y los
arados de banda, son las fuentes primarias de cambios puntuales de tensión.
Ecuación 6.9
∑ΔT, componentes de la ecuación del Método Universal
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Donde:
La tensión en el tramo o la polea, n, con las unidades de lbf o kgf
para cada uno de los componentes en la Ecuación 6.9
∆ T n = cambio total de la tensión de la banda para producir una velocidad estable de la banda
∆ T Hn = cambio de tensión de la banda para elevar o bajar el material y la banda
∆ Tamn= tensión añadida en la carga para acelerar de manera continua el material a la
velocidad de la banda
∆ T ssn = cambio de tensión debido deslizamiento de la banda sobre el sello del faldón
∆ T isn = cambio de tensión a partir de la fricción del sello del rodillo
∆ T iWn = cambio de tensión a partir de la fricción de la carga del rodillo
∆ T bin = aumento de tensión a partir de la deformación viscóelástica de la banda
∆ T imn= pérdida de tensión a partir de la desalineación del rodillo
∆ T sbn = arrastre debido a las bases de impacto / las camas de deslizamiento
∆ T sn = cambio de tensión debido al deslizamiento de los materiales a granel sobre los faldones
∆ T mzn = cambio de tensión debido al movimiento de los materiales a granel entre los rodillos
∆ T pxn = cambio de tensión debido al doblado de la banda en la polea
∆ T prn = cambio de tensión a los cojinetes de la polea
∆ T bcn = tensión añadida debido a los limpiadores y los arados de la banda
∆ T dpn = tensión añadida debido al arado de descarga
Donde Δ Tn se aplica al efecto en el tramo o la polea, n, con las unidades de lbf o kgf
Nota:
Las ecuaciones presentan el formato, siempre que sea posible, en términos fundamentales de ingeniería.
Este enfoque se adapta a las preferencias del usuario en cuanto a las unidades. Los ejemplos aplican
valores dimensionales, aunque el redondeo de los valores de las variables de entrada puede crear pequeñas
diferencias en los resultados entre lo que se muestra en el texto y los obtenidos por el trabajo manual de
los ejemplos. Los valores de tensión finales del tramo se redondean comunmente a números enteros.
Las diversas contribuciones de ∆T se describen de manera individual en este capítulo para aplicarlas a
cada sección o tramo “n”. Cuando las poleas se consideran tramos separados en serie con los tramos
de transporte y de retorno, las demás fuentes de resistencia se establecen en cero para los tramos de
polea. La importancia relativa de los diversos elementos de tensión varía ampliamente, pero no se debe
ignorar ninguno, ya que pueden tener contribuciones muy significativas en los diseños de transportadores
particulares.
Los valores y los cálculos predeterminados en el Método Universal son conservadores en lo que respecta a
la idea de que el uso de estas ecuaciones produce un resultado conservador. La mayoría de las ecuaciones
y los valores incluyen factores de modificación adicionales descritos como la variable, Rrxx, para cada
una de las categorías de pérdidas para permitir que un diseñador experto calibre el diseño y trate los
componentes importantes operativos y de seguridad, como por ejemplo, el tamaño del freno, los tramos
cuesta abajo y los temas particulares a una aplicación específica.
Los valores Rrxx mínimo y máximo se pueden utilizar para investigar el efecto de un cálculo sobre la
tensión total. Por ejemplo, en un transportador horizontal relativamente corto, el arrastre del limpiador de
banda podría tener un efecto significativo en la potencia total necesaria y se debería investigar el efecto de
Rrxx máximo. En otros casos, como en los tramos de transportador regenerativo, los valores Rrxx mínimos
se deben utilizar para evitar los diseños inseguros. Un ingeniero de transportadores experto de CEMA,
que utiliza valores y factores del diseño que son representativos de la aplicación que se diseña, puede
utilizar el Método Universal para producir resultados de la tensión que representen las tensiones reales
requeridas para operar el transportador. Un diseñador de transportadores experto luego puede considerar
aplicar el factor de modificación, Rr al cálculo de potencia final para reflejar un diseño recomendado.
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Los factores de modificación Rrxx se resumen en la Tabla 6.10. Los valores Rrxx brindan a cada categoría
de pérdida excepciones o inquietudes específicas observadas cuando se aplican. Es importante coordinar
el uso de los factores de modificación en todas las secciones de los cálculos de potencia del Método
Universal.
Factor de Ecuación
Descripción Mín. Predeterminado Máx.
modificación de referencia
Rrss 6.21 ∆Tssn Arrastre del sello del faldón 0.00 1.00 2.00
Rris 6.25 ∆Tir Resistencia del sello del rodillo 0.20 1.00 1.00
Rriv 6.25 ∆Tir Resistencia dependiente de la velocidad 0.00 1.00 1.00
del sello del rodillo
RriW 6.33 ∆TiWn Efecto de carga del rodillo 0.67 1.00 1.00
Rrbi 6.37 ∆Tbin Resistencia del caucho a la indentación 0.67 1.00 1.00
Rrim 6.67 ∆Timn Resistencias a la desalineación del rodillo 0.67 1.00 1.20
Rrmg 6.82 ∆Tgmn Resistencia del rodillo garland 0.80 1.00 1.20
Rrsb 6.83 ∆Tsbn Resistencia de la cama de deslizamiento 0.60 1.00 1.50
Rrs 6.85 ∆Tsn Tensión debida al deslizamiento del 0.50 1.00 1.00
material contra las piezas de faldón
Rrmz 6.92 ∆Tmzn Pérdida de tensión en el tramo "n" 0.67 1.00 1.00
Rrp 6.104 ∆Tpn Resistencia de la polea 0.50 1.00 1.00
Rrbc 6.106 ∆Tbcn Resistencia del limpiador de banda 0.00 1.00 2.00
Rrdp 6.109 ∆Tdpn Resistencia del arado de descarga 0.60 1.00 1.00
Rrpf 6.111 ∆Temn Resistencia de la banda de la polea activa 0.80 1.00 1.00
1
RrxxLos factores de modificación son multiplicadores adimensionales utilizados en el cálculo de estas funciones
2
Siempre que sea posible utilice los datos del fabricante para las entradas de la ecuación y establezca Rrxx = 1.0.
Tabla 6.10
Factores de modificación para aplicar la ponderación del diseñador del transportador en los cálculos de tensión
individuales
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6 Transporte (2)
250 (76.3) 2015 (614.6) 52.9 (16.1) 10.0 5.0 (1.53)
7 Transporte (2) 250 (76.3) 2265 (690.8) - 52.9 (-16.1) -10.0 5.0 (1.53)
8 Transporte (2) 250 (76.3) 2515 (767.1) - 52.9 (-16.1) -10.0 5.0 (1.53)
9 Polea de cabeza 2 limpiadores de
activa banda
10 Retorno -250 (-76.3) -52.9 (-16.1) 10.0 10.0 (3.05)
11 Retorno -250 (-76.3) -52.9 (-16.1) 10.0 10.0 (3.05)
12 Retorno -250 (-76.3) 52.9 (16.1) -10.0 10.0 (3.05)
13 Retorno -250 (-76.3) 52.9 (16.1) -10.0 10.0 (3.05)
14 Retorno -500 (-152.5) 0.0 0.0 10.0 (3.05)
15 Retorno -500 (-152.5) 0.0 0.0 10.0 (3.05)
16 Retorno -500 (-152.5) 0.0 0.0 10.0 (3.05)
17 Retorno -15 (-4.58) 0.0 0.0 10.0 (3.05) 1 arado en V
18 Polea dobladora
19 Polea tensora
por acción de la
gravedad
20 Polea dobladora
21 Polea de cola
(1) La carga para acelerar en el tramo n=1 es 2500 tph (2267.2 mtph)
(2) El transportador se considera 100% cargado en todos los tramos de transporte
Tabla 6.11
Ejemplo de datos del tramo del transportador
R1
n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8
H5 H6 H7 H8
n1 n18
n20 n9
n21
n17 Hd
n19
R2
n16 n15 n14 n13 n12 n11 n10
nx = referencia del tramo y de la polea, Rx = referencia de la curva, Hx = cambio de elevación en el tramo "X"
Figura 6.12
Ejemplo de la nomenclatura del tramo del transportador del Método Universal
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15 a 100 (-3.8 a
TF, TC ̊F ( ̊C) Temperatura ambiente de funcionamiento
37.8)
PIW 900 (157.5) lbf/in (N/mm) Clasificación de la banda de 900 PIW de 3 capas
70,000
Eb lbf/in (N/mm) Módulo de la banda (banda de tela)
(12,250)
1.125
tb in (mm) Espesor total de la banda
(28.6)
Espesor de la cubierta de la banda en contacto con
hb 3/8” (9.5) in (mm)
rodillos o poleas
Tabla 6.13
Ejemplo de variables y valores finales del transportador del Método Universal
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ΔTHn = Hn × (Wb + Wm )
Ecuación 6.14
Δ
THn, cambio de la tensión del tramo debido a la elevación o
el descenso de la banda y la carga (-Hn)
Donde:
lbf lbf
TH 5 H5 Wb Wm 52.9 ft 26.3 138.9 8, 738.4 lbf 3, 958 kgf
ft ft
Ecuación 6.15
Cálculo de ejemplo de la tensión necesaria para elevar el material en el tramo 5
Para los tramos, incluidas las curvas de la banda, en un plano vertical (lea el Capítulo 9), utilice Hn como
el cambio neto en la elevación para ese tramo completo.
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Vi
V0
H6
θ1
V
15
Figura 6.16
Aceleración del material a granel a la velocidad de la banda
Esta fuerza de aceleración se debe añadir siempre que el material deje de hacer contacto con la banda
y se vuelva a colocar sobre la banda en una trayectoria distinta a la dirección de la banda. Por ejemplo,
además de la transferencia de un transportador a otro, esto interviene con los trippers a lo largo del
recorrido de transporte de la banda. La práctica común da por sentado que θi = 0, la velocidad inicial del
flujo que cae, Vi , = 0, y no hay movimiento de retardo de la fricción, en el peor de los casos. Tenga en
cuenta que un θi negativo requerirá más tensión, Tamn. Estas suposiciones tienen un impacto menor en
la mayoría de los transportadores de cualquier longitud significativa, por lo tanto, esta aproximación, en
general, es razonable. Lea el Capítulo 12 para obtener los detalles sobre el cálculo de V0.
V0 = Vi + 2 × g × Hd
Ecuación 6.17
V0, velocidad del flujo del material a granel que cae
Q
ΔTamn = × (V - V0 × sin(θ1))
g
Ecuación 6.18
Δ
Tamn, Tensión necesaria para acelerar el material a granel a la velocidad de
la banda de recepción
Donde:
Por ejemplo, con el material en caída libre para 5 ft (1.5 m) hasta que impacta contra una pared del chute
inclinada en 20 grados al plano vertical. Tramo 1 de la Figura 6.12.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Figura 6.19
Cálculo de ejemplo de la tensión necesaria para acelerar el material a granel en la banda de recepción
Inercia
Debido a su masa distribuida a lo largo, un transportador de banda se considera una máquina de inercia
alta. Esto significa que las fuerzas altas o los tiempos relativamente prolongados son necesarios para
realizar un cambio en la velocidad. Este efecto es importante incluirlo al predecir el funcionamiento
esperado del transportador y en la selección adecuada de sus componentes. Las fuerzas que crean los
cambios en la velocidad no se consideran en estado estacionario y no forman parte de esta sección, pero
se tratan más adelante en el capítulo.
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Fss Fss Ln
Figura 6.20
Arrastre del sello del faldón sobre la banda transportadora
Ecuación 6.21
ΔTssn, Cálculo del arrastre del sello del faldón
Donde:
∆Tssn = cambio de tensión debido al deslizamiento de la banda sobre el tramo “n”, sellado con faldón
Css = 2 µss Fss Rrss Resistencia de rozamiento al movimiento de la banda
mss = coeficiente de friccion de deslizamiento entre la banda y el caucho del sello (adimensional)
Rrss = factor de modificación del arrastre del sello del faldón (adimensional)
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(9.0 kgf/m) del transportador es un valor típico para ∆Tssn. Estos asuntos se tratan en más detalle en el
Capítulo 11 con los valores de Fss y µ para diversos materiales y diversas configuraciones de sello del
faldón.
Rrss = 0.0 para el caso en que el sello está desgastado por completo, aunque esta condición operativa
se debe revisar en todas las circunstancias, se utiliza con poca frecuencia para los cálculos iniciales. La
resistencia del sello del faldón puede ser una contribución importante de pérdida en las bandas cortas o las
bandas que tienen faldón en toda su longitud. Si la longitud del tramo es mayor que la longitud del faldón,
utilice la longitud real del faldón. Es más común que el sello, según su diseño, se pueda ajustar en exceso
y, por este motivo, Rrss= 2.0 se debe utilizar para obtener resultados conservadores.
Arrastre del sello del rodillo
Los rodillos de soporte resisten la rotación y el movimiento de la banda mediante mecanismos internos
del rodillo de tensión. El sello del rodillo y la fricción del lubricante son independientes de la carga, y esta
sección abarca su contribución con el arrastre. Las pérdidas relacionadas con el cojinete del rodillo se
tratan posteriormente en la sección Fricción Dependiente de la Carga.
Los productos estándar de los miembros de CEMA se probaron en forma independiente y los valores
publicados representan el arrastre del sello del rodillo con funcionamiento en estado estacionario seguro
para el diseño de la mayoría de los transportadores, independientemente del producto del fabricante
miembro seleccionado. Existen casos especiales que se tratan a continuación.
El arrastre del sello del rodillo se define como el momento de torsión que limita al eje con una fuerza
equivalente y opuesta de la cubierta que actúa sobre el brazo de momento del radio del rodillo, consulte la
Figura 6.23. Los valores publicados representan el arrastre del sello medio en estado estacionario esperado
de un conjunto de rodillos nuevos que se han forzado. Las pruebas de CEMA han demostrado que el
arrastre del sello depende de la velocidad del rodillo, los tamaños de los componentes, los paradigmas del
diseño, la temperatura ambiente y la condición del rodillo.
El método que se brinda a continuación ofrece una estimación sencilla para la resistencia suministrada
por el sello del rodillo. La resistencia real varía ampliamente, de manera que el uso de los valores reales
obtenidos a través de un miembro de CEMA se requiere para obtener predicciones precisas.
Banda V
∆Tisn ∆Tisn x
Dr
2
Dr
Sello Rodillo
Figura 6.23
∆Tisn, Reacción del sello del rodillo para un rodillo único
Los momentos de torsión se publican como coeficientes adaptados en una curva lineal con el formato
por rodillo, como se muestra en la Figura 6.24. Kis es el momento a 500 rpm y Kiv es la pendiente para
estimar otras velocidades. Los componentes son cada vez más pesados con los aumentos en las series
de carga según CEMA y los arrastres publicados aumentan de acuerdo con esto, como se muestra en la
Tabla 6.19. La Ecuación 6.25 brinda el arrastre por rodillo como fuerza en la interfaz de la cubierta/
banda. La Ecuación 6.26 se puede utilizar para calcular el arrastre total de cada tipo de rodillo en el
tramo.
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6.0
(0.68)
4.0
(0.45)
3.0
(0.34)
1.0
(0.11)
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800
rpm
Figura 6.24
Arrastre de un rodillo de tensión único
2
Tir K iv Rriv Ni 500 rpm K is Rris
Dr
Ecuación 6.25
ΔTir, Cambio de tensión para un único rodillo a partir de la resistencia del sello del rodillo
nr
ΔTisn = KiT × ΔTir × × Ln
Sin
Ecuación 6.26
ΔTisn, Cambio de tensión a partir de la fricción del sello del rodillo en el tramo “n”
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Donde:
(
(
KiV = pendiente de la curva de velocidad de torsión por rodillo lbf-in N-m Tabla 6.29
rpm rpm
Kis = resistencia torsional del sello por rodillo a 500 rpm lbf-in (N-m) Tabla 6.29
KiT = factor de correción de la temperatura (adimensional) Figura 6.27
KiTb = constantes de ajuste de curva para la corrección de la temperatura [R-1(K-1)]
Nota: R = Rankine, K = Kelvin [TR = ºF + 459.67 (Tk = ºC + 273.15 ºK)
Ln = longitud del tramo “n” ft (m)
nr = cantidad de rodillos por juego de rodillos
Ni = rpm reales del rodillo basadas en el díametro y la velocidad de la banda (rpm)
Rris = factor de modificación para la resistencia del sello del rodillo
Rriv = factor de modificación para las resistencias dependientes de la velocidad del
sello del rodillo
Sin = espaciamiento del rodillo de transporte o de retorno en el tramo “n” [ft (m)]
3.5
3.0 CEMA C y D
2.5 CEMA E
2.0 Histórico de
CEMA
KiT
1.5
1.0
0.5
0.0
-40 -20 0 20 40 60 80 100 120
(-40) (-28) (-18) (-4) (4) (16) (27) (38) (49)
Temperatura °F (°C)
Figura 6.27
KiT, curva del factor de corrección de la temperatura para los rodillos de tensión CEMA C, D, y E
La temperatura ambiente tiene un impacto significativo sobre el arrastre del sello del rodillo y se justifica
mediante el factor de multiplicación, Kit. Los productos de los miembros de CEMA se han probado en
forma independiente y las ecuaciones publicadas reflejan el cambio en el arrastre del rodillo debido a
la temperatura. Esta comparación de resultados con la corrección histórica según CEMA se muestra
gráficamente en la Figura 6.27. Los valores Kit publicados de CEMA solo se deben usar con los valores
Kis y Kiv publicados. Las pruebas demuestran que los diseños pueden variar ampliamente y el uso de los
valores Kis o Kiv específicos del diseño con KiT calculado mediante las ecuaciones de la Figura 6.32 puede
representar mal el rendimiento real.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Figura 6.28
KiT, factor de corrección de la temperatura para la resistencia del sello
del rodillo
Tabla 6.29
K, constantes para la resistencia torsional del sello del rodillo
Las compañías miembro de CEMA tienen distintas filosofías en cuanto al diseño del sello y existen
variaciones significativas en lo que respecta al arrastre. Las variables comunes son la geometría, los
materiales, los sellos de contacto y la grasa, que tiene una viscosidad, una cantidad y una ubicación
determinadas. Estos afectan el rendimiento del sello y el arrastre, en general, con una tendencia inversa.
Los factores de ajuste del rango de arrastre brindan un medio para incluirlos cuando corresponde. Todos
los transportadores se deben analizar con Rriv y Rris =1.0, lo que brinda estimaciones de la potencia en el
rango superior de los productos de los miembros. En los siguientes casos especiales, se recomienda realizar
un análisis adicional utilizando R riv= 0.0 y R ris= 0.4, lo que brinda estimaciones de la potencia en el
rango inferior de los productos de los miembros.
• Los transportadores en los que la potencia mínima proviene de la elevación varían en su longitud
extensa y sus miles de rodillos (es decir, transportadores todo terreno planos).
• Los transportadores cuesta abajo en los que el arrastre del sello es menor pueden crear una
situación de regeneración.
• Los transportadores con curvas horizontales significativas, en los que hay un control de la tensión
en ubicaciones específicas, pueden ser beneficiosos.
Estos valores se aplican al rango de productos según CEMA y los valores Rriv y Rris específicos se deben
aplicar al utilizar los valores de arrastre reales para un diseño en particular.
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8.0 0.9
7.0 0.8
6.0 0.7
5.0 0.6
4.0 0.5
3.0 0.3
2.0 0.2
Límite inferior Rris= 0.4 Rriv=0.0
1.0 0.1
0 0
100 200 300 400 500 600
Velocidad del rodillo (rpm)
Figura 6.30
Ejemplo de pruebas de rodillos Kis reales para la dependencia de la velocidad
12 1.4
Arrastre para un rodillo lbf-in
8 0.9
6 0.7
4 0.5
2 0.2
0 0
-40 -20 0 20 40 60 80 100 120
(-40) (-28) (-18) (-4) (4) (16) (27) (38) (49)
Temperatura °F (°C)
Figura 6.31
Ejemplo de pruebas de rodillos KiT reales para la dependencia de la temperatura
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nr
Tis 2 K iT Tir L2
Si 2
nr 3
Tis 2 K iT Tir L2 1.72 1.176 lbf 500 ft 607 lbf 275.5 kgf
Si 2 5 ft
Figura 6.32
ΔTis2, cálculo de ejemplo de la fricción del sello del rodillo
CiW × (Wb + Wm )
ΔTiWn = × Ln × RriW
Dr
2
Ecuación 6.33
ΔTiWn, cambio de tensión a partir de la fricción de la carga del rodillo
Donde:
TiWn cambio de tensión en el tramo "n" a partir de la fricción de la carga del rodillo
CiW efecto de la carga torsional (de la Tabla 6.34)
RriW factor de modificación para el efecto de la carga
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Tabla 6.34
CiW, factor de la resistencia torsional del rodillo
Figura 6.35
Cálculo de ejemplo de la fricción de la carga del rodillo
En este ejemplo, se utilizó RriW = 1.0. Debido a que los diseños del rodillo y del cojinete varían
ampliamente, los datos para las aplicaciones complejas, incluido el freno en el tiempo, y los valores CiW
reales se deben obtener a través del fabricante de rodillos miembro de CEMA. Si la información del
fabricante no está disponible, utilice RriW = 0.67.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Material a granel
Fi Cubierta
superior
V
Miembro de
tensión de la
banda
hb
Cubierta inferior
Rodillo de tensión
Centro de la reacción
vertical Fi
Detalle de
indentación
Figura 6.36
Deformación de la cubierta de la banda sobre el rodillo de transporte
Existen dos enfoques generales, el método de muestra pequeña y el método de muestra grande, para
determinar el aumento de tensión, ∆Tbin, debido a la indentación de la cubierta. Los dos métodos dan
como resultado valores similares para ∆Tbin.
Las pruebas del método de muestra pequeña emplean una muestra del caucho de la cubierta que
se investiga con una medida tan pequeña como de 3 mm × 12 mm × 30 mm. Las propiedades
físicas dinámicas E’ (módulo de almacenamiento elástico) y E” (módulo de pérdida) del caucho de la
cubierta de la banda sobre un rango de temperaturas, esfuerzos y frecuencias se obtienen utilizando un
reómetro torsional. Las constantes que caracterizan las pérdidas de la indentación luego se calculan
matemáticamente con los datos de las propiedades del caucho, en cuanto se aplica a los parámetros del
sistema transportador en particular. Las constantes para las ecuaciones son exclusivas de la muestra de
caucho que se prueba y del método matemático. Los fabricantes de bandas transportadoras y algunos
miembros de CEMA han desarrollado métodos de conversión para los datos, pero, actualmente, no hay
una prueba estándar o metodología de análisis común.
El método de muestra grande utiliza una muestra de la banda completa, incluida la cubierta superior,
la carcasa y la cubierta inferior, con un ancho aproximado de 350 mm por 4800 mm de largo
(13.8 × 190 in), con empalmes sin fin. El lazo de la banda se instala sobre un soporte de prueba con
rodillos opuestos con carga ajustable. La resistencia a la indentación se mide directamente en las distintas
cargas del rodillo, velocidades de la banda y temperaturas. DIN 22123 describe el método de prueba
de muestra grande. Los resultados del método de muestra grande se pueden utilizar para calcular
directamente la pérdida de indentación, ∆Tbin.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
No hay valores de indentación tabulados disponibles que sean generales para las diversas construcciones
de las bandas, ya sea para los métodos de muestra pequeña o grande. CEMA no avala ningún método
en particular, siempre que prediga con precisión la resistencia a la indentación en un rodillo único para
diferentes temperaturas y cargas, y se pueda utilizar para determinar ∆Tbin para las construcciones de
bandas específicas que se consideran en el diseño del transportador.
En general, la pérdida de indentación es un factor importante en los transportadores todo terreno
extensos. La magnitud de la pérdida de indentación para los transportadores cortos horizontales o
inclinados, en general, no es un componente significativo de pérdida para el requisito de tensión total.
A pesar de que las cualidades de la indentación de las cubiertas de la banda son una consideración
importante para el consumo de energía, es crucial ponderar otros requisitos para el diseño de la cubierta,
como por ejemplo, la resistencia a la abrasión o el retardo de las llamas, al momento de considerar los
compuestos de caucho, incluida la cubierta de banda transportadora de resistencia al rodamiento baja
(LRR).
ΔTbin = KbiR × c wd × (Wb + Wm ) × Ln × Rrbi
Ecuación 6.37
ΔTbin, aumento de la tensión a partir de la resistencia de la indentación del caucho
entre el rodillo y la banda.
Φs
Dm
A
ß
wiw
BW
Distribución de la carga equivalente
Figura 6.38
Distribución equivalente de la carga del área transversal del rodillo de tres rodillos
Se brindan dos métodos para KbiR para los métodos de muestra pequeña (Kbir-S) y de muestra grande
(Kbir-L). Para obtener ∆Tbin , es necesario ajustar la carga desigual (Figura 6.38) sobre los rodillos y
así conseguir una presión promedio entre la banda y el rodillo. La ecuación para cwd proviene de la
geometría del área transversal basada en el área de carga, A, y representa una corrección para la carga de
la línea promedio, wiw.
Ecuación 6.39
cwd, factor de distribución de la carga
Si
X ld m
X ldref
lbf N
X ldref 5.22 2
36, 000 2
in m
Ecuación 6.40
Xld, factor de ajuste de la presión de la carga
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Donde:
∆Tbin = aumento de tensión a partir de la resistencia de la indentación del caucho
KbiR-S = característica viscoelástica del caucho de la cubierta de la banda del método de muestra pequeña
(Ecuación 6.42)
KbiR- L = característica viscoelástica del caucho de la cubierta de la banda del método de muestra grande
(Ecuación 6.57)
Cwd = factor de distribución de la carga (adimensional)
Rrbi = factor de modificación de las resistencias de indentación del caucho
Si = espaciamiento del rodillo [ft (m)]
XId = factor de ajuste de la presión de la carga (adimensional)
b = ángulo de acanalamiento (grados)
fs = ángulo de sobrecarga (grados)
gm = densidad aparente del material transportado
BW = ancho de la banda [ in (mm)]
Ciclo estacionario
Compresión
Ciclo transitorio
Pérdida de indentación
Fatiga s σ
0
Tensión
Negativo 0 Positivo
Esfuerzo ξ
Figura 6.41
Ciclo de tensión/esfuerzo armónicos
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Los cauchos de ejemplo según CEMA, aunque son ilustrativos, presentados en esta sección sobre el
método de muestra pequeña no tienen como fin representar ninguna cubierta de caucho disponible en
particular de ningún fabricante de bandas en particular. Si se utilizan como valores del diseño, pueden
tener consecuencias significativas en cuanto a lo económico, la ingeniería y el funcionamiento para el
diseñador de sistemas, el usuario y los fabricantes de bandas. Debido a la falta de estandarización de las
máquinas de prueba y los métodos de prueba en escala pequeña, y la diversidad de modelos matemáticos
para interpretar los resultados para la potencia del transportador, resulta difícil establecer una correlación
precisa entre un método y otro. El enfoque de la muestra pequeña que se brinda aquí es una metodología
predictiva que sirve como enfoque práctico para la viabilidad del diseño inicial.
Las variables que abarcan las interacciones anteriores dan como resultado un KbiR-S, combinado con la
carga y su distribución sobre la banda, la longitud del tramo y la aplicación de un factor de modificación,
Rrbi, para obtener un cálculo consistente ideal para la comparación, la optimización y los diseños
preliminares seguros, cuando se especifican dentro de los valores suministrados. Estos elementos son
el resultado de la prueba detallada y el modelado matemático/numérico realizados para este fin. Los
resultados se aplican solo a los casos descritos, aunque se continúa mejorándolos.
F
K biR S Pjn Csd Cbc
P
Ecuación 6.42
KbiR-S, KibR según quedan determinados por el método de muestra pequeña
Pjn es un parámetro que coteja la longitud del eje longitudinal de la elipse de la Figura 6.41. El cálculo
básico proviene de un modelo de deformación, unidimensional, Winkler. KbiR-S está modificado por
Pjn y varios factores aparte para incorporar la naturaleza viscoelástica del caucho y la distribución de la
deformación tridimensional a lo largo de la banda.
1/ 3
⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎢ (Wb + Wm ) × Sin × hb ⎥
Pjn = ⎢ ⎥
⎢ ⎛ D ⎞
2 ⎥
⎢ E0 × ⎜⎜ ⎟⎟ × BW ⎥
r
⎢ ⎝2⎠ ⎥
⎣ ⎦
Ecuación 6.43
Pjn, parámetro de la indentación de la cubierta inferior de caucho
Donde:
)
Sin = espaciamiento del rodillo de transporte o de retorno en el tramo, “n” [ft (m)]
[
Wb = peso de la banda por unidad de longitud
lbf N [ )
)
ft m
[lbfft Nm
Wm = peso del material a granel en la banda por unidad de longitud
[ )
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
2 3
b1 b2 xF b3 xF b4 xF
FbiR S 2
b5 b6 xF xF
Ecuación 6.44
FbiR-S, factor normalizado de indentación
Donde:
C1 T T0
xF log v u s (adimensional)
C2 T T0
2 3
s a1 a2 xs a3 xs a4 xs (adimensional)
Tc temperatura de funcionamiento C
m m
vu Velocidad de la banda Nota: vu debe estar en las unidades en la ecuación de xF
s s
1/ 3
w iW
xs (adimensional)
w max
Con: dm de la Ecuación 4.17 para Dm usando A de la Ecuación 4.5 para As
g m = densidad aparente, Si = espaciamiento del rodillo
lbf N
w max 285.5 50, 000
in m
Nota:
Para las constantes ai , bi ,C1,C2 y T0 vea la Tabla 6.47
⎡ W ⎤
wiW = ⎢Dm × γ m + b ⎥ × Si
⎢⎣ BW ⎥⎦
Ecuación 6.45
wiw, carga máxima de la línea en el centro de la banda
Donde:
BW = ancho de la banda [in (mm)]
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
2 3
c1 c2 xP c3 xP c4 xP
P 2
(adimensional)
c5 c6 xP xP
C1 T T0
xP log v u (adimensional)
C2 T T0
Notas:
Para las constantes c i vea la Tabla 6.48
Para las constantes C1,C2 y T0 vea la Tabla 6.47
Ecuación 6.46
P, ajuste del nivel de esfuerzo del caucho
Donde:
Tabla 6.47
Constantes para la Ecuación 6.44, KbiR-S, factor F
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Intervalos ci:
Cada constante ci se interpola linealmente para wiW, en relación con los siete niveles de wref
y se extrapola después de la última fila.
Compuesto wref c1 c2 c3 c4 c5 c6
de la cubierta (N /m) (adimensional)
50 72.823586 -15.993227 0.894994 0.007674 73.5406 -16.469735
781.25 13.087349 -4.081407 0.830437 0.00727 15.609762 -5.229946
3200 19.795824 -7.047877 0.795608 0.00313 24.954568 -8.979528
Predeterminado 8318.75 26.085887 -8.612814 0.78762 0.000988 33.157742 -10.985704
17150 29.569802 -9.281963 0.785585 0.000441 37.667941 -11.840943
30706.25 30.8115 -9.507821 0.784687 0.000214 39.279478 -12.129204
50000 31.060747 -9.566614 0.784278 0.000107 39.609968 -12.20428
Tabla 6.48
Constantes para la Ecuación 6.46, KbiR-S, factor P en diversos valores wref
Las constantes del tipo 2 son para los compuestos típicos de la cubierta de caucho, mientras que las
constantes del tipo 3, también se pueden aplicar a los compuestos de la cubierta y para cubiertas comunes
para diseños más conservadores que operan a temperaturas más bajas. Las constantes del tipo 1 son para
un compuesto de cubierta de caucho de resistencia al rodamiento baja considerado para aplicaciones
donde las pérdidas de la indentación contribuyen significativamente con la tensión de la banda. En
especial, deben estar especificadas y verificadas por el fabricante para su aplicación en los diseños finales.
Las constantes predeterminadas están calculadas para los diseños en los que se utilizan compuestos de
caucho de cubierta de mala calidad, sin que el diseñador tenga que conocer la cubierta de la banda. El
caucho predeterminado en la 7.º edición es similar al caucho utilizado en la 6.º edición.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Los ejemplos de un arrastre friccional efectivo equivalente a KbiR-S se brindan aquí para ilustrar la
importancia de la temperatura y la sensibilidad del arrastre para el compuesto de cubierta específico. Se
debe comprender que estas relaciones relativas también cambian con la carga soportada por el rodillo y la
distribución a lo largo del rodillo.
indentación relativa
f (T1)
Resistencia a la
f (T2)
f (T3)
f (predeterminado)
-20 -10 0 10 20
(-4) (14) (32) (50) (68)
ºC (ºF)
Figura 6.49
Resistencias típicas a la indentación para los tipos de cubierta en los cauchos de ejemplo del
método de muestra pequeña
El caucho tipo 3 (T3), en particular, muestra una sensibilidad a la temperatura que afecta su conveniencia
relativa para aplicaciones en climas tropicales o templados. Como tal, dificulta el proceso del diseño
que está orientado hacia un material bueno, mejor o el mejor en comparación con el costo bajo,
alto o el más alto, y se puede descartar para una selección clara del diseño. No obstante, ilustra la
importancia de incorporar el rendimiento de los compuestos reales si se utilizarán cauchos que no sean los
predeterminados. Las curvas son una ilustración valiosa de los distintos compuestos y sus dependencias de
la temperatura. En realidad, la mayoría de los compuestos incorpora mezclas de polímeros.
Las propiedades del caucho tipo 1 (T1) se brindan para predecir los beneficios potenciales de utilizar
una banda transportadora con cubiertas de LRR. Para una banda nueva o de reemplazo en un sistema
existente, las pérdidas de indentación del rodillo se deben determinar utilizando los datos del fabricante
de bandas para las cubiertas de caucho de LRR particulares que se consideran.
Los métodos de cálculo suministrados para la resistencia a la indentación representan el efecto neto de
los cálculos más detallados. A pesar de que los elementos de los conceptos fundamentales conocidos,
como por ejemplo, la ecuación WLF utilizada en el cambio de temperatura a lo largo del tiempo para
la caracterización del caucho, se pueden observar en las fórmulas suministradas, se debe comprender
que cada uno es específico a los resultados de la prueba de laboratorio para la muestra individual de
caucho y los valores de referencia T0 y E0 elegidos en su prueba y caracterización. Las constantes a, b y
c se adaptaron a los resultados de los métodos numéricos iterativos y se deben utilizar como un conjunto
completo. Lo mismo es válido para las constantes de ajuste. Comuníquese con los miembros de CEMA
para obtener los detalles, y las pruebas y el modelado de los cauchos específicos.
En resumen, el cálculo del método de muestra pequeña de ΔTbin es una extensión del cálculo de la 6.º
edición, que brinda constantes adicionales y mejoradas, y adaptaciones de la curva. Aunque se estudiaron
con pruebas limitadas en construcciones de banda cargada en forma uniforme, la confianza en su
precisión se basa en los resultados de la naturaleza del problema de la resistencia al rodamiento y la teoría
viscoelástica utilizada en diversas aplicaciones. El rango de las bandas y de las condiciones utilizado para
generar las constantes y las adaptaciones de la curva se tomó de los anchos de banda de 36 a 96 pulgadas
(900 a 2400 mm), los ángulos de sobrecarga de 5 a 25 grados, la carga del 25% al 100% y para los ángulos
de acanalamiento de 20, 35 y 45 grados.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
lbf
Constantes utilizadas en el cálculo de DTbin : wmax = 285.5 , XIdref = 5.22 psi
in
Figura 6.50
Δ
Tbi2 , suposiciones de ejemplo de la pérdida de indentación de la cubierta con el método de muestra
pequeña para el tramo 2
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
cos( )2
a' = ( s - sin( s ) cos( s )) + cos( ) sin( )
sin( s )2
( 0.8192)
2
cos( )
b' = bc sin( ) + b c ( - sin( ) cos( ))
sin( )
2 s s s
s
0.8192
= 0.3762 0.5736 + 0.3762 ( 0.3491 - 0.3420 0.9397)
( 0.3420)
2
0.371 BW + 0.25
bc = = 0.3762
BW
A 1 b2 c
c' = + ( - sin( ) cos( ))
sin( s)
2 s s s
BW2 4
in2
1.5432 144 0.37622
=- ft 2 + 0.25 0.02774
( 48.0)
2
0.34202
c' = - 0.0965 + 0.3024 0.02774 = - 0.0881
bc
+ cos( ) bwmc 0.1881+ 0.8192 0.2095
dm = b wmc sin( ) + 2 (1 - cos( )) = 0.2095 0.5736 + (1 - 0.9397)
sin( s)
s
0.3420
Figura 6.51
Dm, profundidad del material
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
F
K biR S Pj 2 Csd Cbc
P
Calcule F:
2 3
b1 b2 xF b3 xF b4 xF
F 2
b5 b6 xF xF
C1 T T0 ft m
xF log v u s T 9 .4 C y V 600 o 3.05 vu 3.05
C2 T T0 min s
2 3
s a1 a2 xs a3 xs a4 xs
lbf lbf 1 ft
90 26.3
Wb ft 3 ft 12 in in lbf lbf
w iW Dm m Si 8.8 in 5 ft 12 0.504 60 in 30.24
BW in 3 48 in ft in 2 in
1, 728 3
ft
1/ 3 1/ 3
w iw 30.24
xs 0.473
Wmax 285.5
2 3 2 3
s a1 a2 xs a3 xs a4 xs 0.35429 4.06002 0.475 4.54043 0.473 1.92861 0.473
0.35429 1.92039 1.01583 0.20409 0.754
C1 T T0 17.45185 9 .4 C 3.024038 C
xF log v u s log 3.05 0.754
C2 T T0 177.2557 9 .4 C 3.024038 C
112.047
log 3.05 0.754 0.656 0.484 0.754 0.3
386
170.835
2 3
b1 b2 xF b3 xF b4 xF
F 2
b5 b6 xF xF
2 3
1.053392 0.182956 0.386 0.026214 0.386 0.002687 0.386
2
13.072109 4.58769 0.386 0.386
1.053392 0.070621 0.003906 0.000155 0.98652
0.0862
13.072109 1.770848 0.148996 11.4503
Figura 6.52
ΔTbi2, cálculo de F de ejemplo
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F
K biR S Pj 2 csd cbc
P
Ca e P:
2 3
c1 c2 xP c3 xP c4 xP
P 2
c5 c6 xP xP
C1 T T0
xP log v u
C2 T T0
C1 T T0 17.45185 9 .4 C 3..024038 C
xP log v u log 3.05
C2 T T0 177.2557 9 .4 C 3.024038 C
112.047
log 3.05 0.656 0.484 1.14
170.835
lbf N
A partir cálculo F: w iW 30.28 5, 303
in m
Debido a que el valor no está en la Tabla 6.48, las constantes de P se deben interpolar :
5303 3200
Factor de interpolación 0.4095 use 0.411
8318 . 75 3200
c1 19.795824 26.085887 19.795824 0.411 22.38
2 3 2 3
c1 c2 xP c3 xP c4 xP 22.38 7.69 1.14 0.792 1.14 0.00225 1.1
14
P 2 2
c5 c6 xP xP 28.32 9.8 1.14 1.14
22.38 8.77 1.03 0.003 14.64
0.794
28.32 11.17 1.30 18.45
Figura 6.53
ΔTbi2, cálculo de P de ejemplo
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Calcule P j 2 :
t lbf
2500 2000
Q h t lbf
Wm 138.9
V ft min ft
600 60
min h
1/ 3
Calcule K biR - S
F
K biR S Pj 2
csd cbc
P
Para bandas de tela: csd 2; cbc 1 .2
Calcule Tbi 2 :
Use Rrbi 1
lbf
5 ft 90
Si ft 3
X ld m
0.599
5.22 psi lbf in 2
5.22 2 144 2
in ft
cwd 1.239 0.10866 X ld 0.005 0.00476 BW 0.00263 s
lbf lbf
Tbi 2 K biR S cwd Wb Wm L2 Rrbi 0.0206 1.198 26.3 138.9 500 ft 1 2, 042 lbf
ft ft
lbf
2, 042 lbf 926 kgf o 4 .08 para el tramo 2
ft
Nota:
K biR S 0.0206 se puede considerar como un factor de fricción de la pérdida de identación equivalente para
el rodaje de transporte del tramo 2 con el caucho predeterminado.
Figura 6.54
ΔTbi2, cálculo de Pj2 de ejemplo y resultado final del método de muestra pequeña ΔTbi2
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Dr prueba Reacción de
hb prueba la indentación
carga
hb prueba
Ecuación 6.57
K
biR-L, pérdida de indentación del método de muestra grande para un
conjunto de rodillo único
Para determinar la pérdida de indentación por unidad de carga para el método de muestra grande,
definimos una variable nueva, KbiT que se determina a partir de la prueba de muestra grande.
wRRIR
KbiT =
wRL
Ecuación 6.58
KbiT, factor de fricción del método de muestra grande
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Donde:
KbiT = factor de fricción del método de muestra grande (adimensional)
wRRIR = pérdida de identación a partir de un único rodillo de tensión [lbf/in (N/mm)]
wRL = carga relacionada con el ancho [lbf/in (N/mm)]
El wRL utilizado en el método de muestra grande es la carga de línea promedio en la banda según está
aplicada por el rodillo de la prueba y se observa en el rodillo operativo.
Los valores medidos de wRIRR y wRL en una banda de cable de acero con caucho (tipo I) convencional y
con caucho de LRR (tipo II) se tabulan para las diversas temperaturas en la Tabla 6.61. Los resultados
típicos se presentan en la Figura 6.64. Esta tabla contiene las mediciones de dos cauchos reales que
se utilizan comúnmente en la actualidad. Los valores de KbiT para estos dos cauchos se muestran
como resultados calculados en la Figura 6.63. Los resultados de los métodos de muestras pequeña y
grande se pueden comparar, pero tenga en cuenta que los ejemplos de las muestras grande y pequeña
suministrados son para los distintos cauchos y tienen como objetivo servir como ilustración del fenómeno
de la indentación para los compuestos típicos del caucho. (Nota: los conjuntos de datos utilizados en los
ejemplos del método de muestra grande y pequeña no son para los mismos cauchos.) Para los diseños
finales de los transportadores, se deben utilizar los datos de la prueba reales de un lazo de prueba con el
caucho instalado real.
La carga relacionada con el ancho en el transportador que analiza el diseñador se calcula utilizando la
siguiente expresión:
(Wb + Wm ) × Si
wRL =
BW
Ecuación 6.59
WRL, factor de carga relacionado con el ancho
Donde:
BW ancho de la banda del transportador que se está evaluando
Si espaciamiento del rodillo en el tramo que se está evaluando
Wb peso de la banda por unidad de longitud [lbf/ft(kgf/m)]
Wm peso del material a granel por unidad de longitud [lbf/ft(kgf/m)]
Para determinar la resistencia a la indentación en una sección del transportador, el diseñador busca
sencillamente el KbiT en la tabla que corresponde con la temperatura y calcula la carga relacionada con el
ancho en una sección particular del transportador.
Las resistencias a la indentación registradas en la Figura 6.63 se midieron en un rodillo de tensión con un
diámetro de 219 mm (8.62 in) presionado contra una banda de cable de acero con cubiertas inferiores de
7 mm (0.28 in). Para predecir las pérdidas cuando los diámetros del rodillo y los espesores de la cubierta
de la banda son distintos a los estudiados, el diseñador puede multiplicar KbiT por una constante, chr,
definidos de la siguiente manera:
0.25
⎛ hb ⎞
⎜⎜ ⎟⎟
⎜⎝ H ⎟⎠
chr = prueba
0.7
⎛ Dr ⎞
⎜⎜ ⎟⎟
⎜⎝ D
prueba
⎟⎠
Ecuación 6.60
c hr
, factor de modificación para el diámetro del rodillo y el espesor de
la cubierta
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Donde:
Tabla 6.61
Datos típicos del método de muestra grande para el caucho tipo I y tipo II, y los resultados de KbiT
174
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Figura 6.62
Entradas de ejemplo de la pérdida de indentación del método de muestra grande
175
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Calcule cwd :
lbf in
0.0521 5 ft 12
Si in 3 ft
X ld m
0.60
X ldref lbf
5.22 2
in
cwd 1.239 0.10866 X ld 0.005 0.00476 BW 0.00263 s
Calcule chr :
0.25 0.25
hb 0.375
Htest 0.2756
chr 0 .7 0 .7
1.392
Dr 6
Dtest 8.622
Calcule w RL :
lbf lbf
26.3 138.9 5 ft
Wb Wm Si ft ft lbf kN
w RL 206.5 3.01
BW 1 ft ft m
48 in
12 in
kN kN
De la Tabla 6.63 extrapole KbiT utilizando -10°C y los valores de w RL @ 1 y 5
m m
3 9 .4
K biT 49 0. 0117
0. 014 0. 0117 0.0136 y 0.0136 0.0149 0.0117 0.0133
5 10
Calcule K biR L :
Utilice Rrbi 1
K biR L K biT chr Rrbi 0.0133 1.392 1 0.0185
Calcule Tbin :
Tbin K biR L cwd Wb Wm L2 Rrbi
lbf lbf
0.0185 1.198 26.3 138.9 500 ft 1
ft ft
1, 831 lbf (831 kgf )
Figura 6.63
Cálculo de ejemplo de la pérdida de indentación del método de muestra grande
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0.035
Rango del tipo I
KbiT (adimensional)
0.030 -20 to +40 ˚C
0.025
Tipo I @ -10 ˚C
0.020
0.015
Rango del tipo II
0.010 -20 to +40 ˚C
Tipo II @ -10 ˚C
0.005
0 5 10 15 20 25
wRL (kN/m)
Drprueba =219 mm hbprueba= 7 mm
Figura 6.64
Curvas típicas del método de muestra grande para los caucho tipo I y tipo II
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El parámetro cwd se brinda para ajustar la predicción a partir de una presión uniforme y corregir esta
variación. Se desarrolló al considerar un rango de cargas estáticas sin fricción de la banda similar al
efecto del establecimiento durante el movimiento de la banda y al evaluar la resistencia al rodamiento
total para cada una con un espaciamiento del rodillo y una densidad aparente del material específicos.
Los resultados se incorporaron a las ecuaciones suministradas para ajustarse a las diversas variables del
modelo. Son más precisos para las bandas ajustadas y rígidas, como las de construcción de cable de acero,
pero pueden ser altos para los intervalos de rodillos con pandeo más alto. Esto se debe a la observación
de que la presión "activa" del material a granel durante la apertura de la banda es menor que la presión
"pasiva" durante el cierre de la sección transversal, por lo tanto, las presiones promedio más altas se
desarrollan en los rodillos laterales, lo que reduce la carga promedio en el rodillo central, donde las
presiones son más altas y, de este modo, se reducen el rango y la variación de la resistencia unitaria a lo
largo de la banda. El valor de cwd=1.0 se aplica a las bandas de retorno sin carga.
El factor de corrección de la distribución de la carga, cwd, se desarrolló para el caso de la deformación baja
debido al pandeo de la banda y la fricción baja del material contra la banda, y se aplica en gran medida a
las bandas de cable de acero, en las que la deflexión es baja. El factor de distribución de la carga, aunque
es conservador en algunos casos, es una buena estimación para las aplicaciones generales.
La corrección de la dimensión chr para el método de muestra grande corrige las pérdidas medidas entre
las aplicaciones similares que afectan el nivel de esfuerzo del caucho. Tenga en cuenta que los exponentes
son similares a aquellos en Pjn del método de muestra pequeña.
La precisión del cálculo de la indentación de la cubierta de la banda varía con el compuesto real de la
cubierta de caucho, la construcción de la banda y la condición del funcionamiento, por lo tanto, a menos
que se suministre la entrada del fabricante de bandas para la aplicación en particular, utilice Rrbi = 0.75
para el método de muestra pequeña y de 0.90 a 0.95 para el método de muestra grande, excepto para las
bandas de retorno donde equivale a 1.0 in para ambos métodos. El ángulo de sobrecarga real se debe
utilizar en lugar de la sobrecarga máxima posible, debido a que puede verse afectado por la forma en que
se carga la banda. La sobrecarga máxima posible del Capítulo 3 debe brindar una predicción para el peor
de los casos.
El cálculo de la resistencia a la indentación se debe realizar para los rodajes de transporte y de retorno del
transportador con el espesor de la cubierta, el compuesto y el diámetro del rodillo respectivos. El cálculo
del lado de transporte utiliza la cubierta inferior, mientras que el lado de retorno será la cubierta superior,
a menos que se utilice la rotación.
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800 Grado 1
600
400
200 LRR
0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Carbón transportado (mtph)
Notas:
(1) La banda de reemplazo es ligeramente más pesada, lo que explica la potencia más
alta para la banda vacía.
(2) Los tonelajes de más de 2200 mtph están proyectados, no medidos.
Figura 6.65
Demanda de potencia medida in situ para un transportador de carbón de 6.6 km
La Figura 6.65 muestra las mediciones in situ de la demanda de potencia promedio del motor (kW)
en comparación con la carga transportada (toneladas por hora) para una banda instalada al principio
con cubiertas de caucho grado 1 ARPM y una banda de reemplazo diseñada específicamente con una
cubierta inferior con resistencia al rodamiento baja. El transportador con un ancho de 1050 mm (41.3 in)
y una longitud de 6.6 km (21,640 ft) se diseñó en un principio para transportar 2200 mtph (2425 tph) de
carbón a 5.9 m/s (1,161 fpm).
• En el diseño con 2,200 mtph (2,424 tph), la potencia de la banda de reemplazo es de 880 kW
(1,180 hp) (20% más baja) en comparación con la de la banda original de 1,100 kW (1,475 hp).
• Con la potencia de diseño de 1,100 kW, la banda de reemplazo puede transportar hasta 3,000
mtph (3,300 tph) en comparación con la banda original que puede transportar 2,200 mtph, o el
límite de capacidad si es menos que 3,000 tph. (En este caso en particular, la capacidad de la banda
original es del 82% de la capacidad del 100% según CEMA. Por lo tanto, en la realidad, solo se
puede obtener una ganancia en la capacidad del 18%).
Nota:
Este estudio de caso es para fines ilustrativos únicamente. Comuníquese con un fabricante de bandas
miembro de CEMA para obtener la información específica del diseño, los cálculos y las especificaciones
para los diseños finales.
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XY
Z
X
Figura 6.66
Planos de alineación de rodillo relativos al transportador y a la línea central de la banda
A menos que la fabricación sea especializada y la instalación se realice con mucha precisión,
inevitablemente existe un ángulo pequeño de desalineación que causa un pequeño desfase transversal
entre la banda y el rodillo. Este desfase causa fuerzas transversales. Estos componentes de fuerza tienden
a promediarse entre sí en la dirección de Y, por lo tanto, la trayectoria de la banda, en general, no se ve
afectada de manera significativa, pero aún se acumulan las pérdidas de tensión.
A menudo, los marcos de rodillos seleccionados en ubicaciones estratégicas están desalineados a propósito
para ayudar con la alineación de la banda en la trayectoria correcta, pero su contribución de arrastre,
al igual que con los rodillos de autoalineación, en general, no es significativa en comparación con las
pérdidas totales de la desalineación. Se debe advertir que la alineación paralela vertical y horizontal
del rodillo establecida con respecto a los planos XZ y XY centrales del transportador puede ocurrir
intencionalmente o no, pero no tiene un impacto importante en la resistencia al movimiento que la
alineación de la desalineación angular con el plano YZ. A menudo, las tolerancias más estrictas de la
fabricación y la instalación se especifican para los transportadores complejos, como los transportadores
todo terreno, donde la desalineación del rodillo es un componente significativo del cálculo de la tensión.
Se pueden identificar diversas contribuciones para la pérdida de desalineación. Todos estos desfases
actúan como resistencias proporcionales a la carga, al ángulo de desalineación y al factor de fricción de
deslizamiento.
• La desalineación de la tolerancia de fabricación, en los ejes del rodillo lateral en un conjunto de
rodillos, no está en el mismo plano que el rodillo central.
• La desalineación de la instalación, en el plano de los rodillos de tensión llamado plano del eje
del rodillo central de un conjunto de rodillos transportadores de carga, no es perpendicular al
recorrido de la banda.
• La inclinación del rodillo descoloca a los rodillos laterales del plano YZ. El rodillo se puede fabricar
con una pequeña inclinación o cuña en la dirección para ayudar con la trayectoria de la banda, de
manera que los rodillos laterales forcejeen entre sí para presionar la banda hacia su centro, pero
esto genera una pérdida de potencia.
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• El rodillo central de un rodillo garland se descentra de los puntos de soporte en el extremo retirado
de los rodillos laterales durante el funcionamiento, lo que causa una desalineación angular de los
rodillos laterales.
Este desfase transversal causa una fuerza de retardo que se observa como pérdida de tensión que es
significativa para el diseño del transportador.
Ecuación 6.67
ΔTimn, fuerza de desalineación del rodillo
Ecuación 6.68
Cim, factor de diseño para la resistencia de rozamiento debido a la
desalineación del rodillo
ΔAe
aim =
As
Ecuación 6.69
aim, desalineación promedio del eje del rodillo al eje longitudinal de la banda
Ecuación 6.70
ΔAe, desviación de la alineación efectiva total de la perpendicular
al recorrido de la banda
Donde:
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Cbi Aplicación
0.38 Factor de fricción del deslizamiento para el rodillo de polímero
sobre una cubierta de banda de caucho
0.50 Factor de fricción del deslizamiento para el rodillo de acero
sobre una cubierta de banda de caucho
0.66 Factor de fricción del deslizamiento para el rodillo de uretano
sobre una cubierta de banda de caucho
0.75 Factor de fricción del deslizamiento para el rodillo de caucho
sobre una cubierta de banda de caucho
Tabla 6.71
Cbi, factores de fricción del rodillo y de la banda para los cálculos de la desalineación
Tabla 6.72
ΔAei, valores esperados de desviación de la instalación por rodillo del plano XZ
Se sugiere una combinación de cálculos lineales y angulares como método predeterminado si se desconoce
la desalineación de la instalación promedio real.
ΔAei ⎛ Δa ei ⎞
ΔAei = + tan⎜⎜⎜ ⎟ × As
2 ⎝ 2 ⎟⎟⎠
Ecuación 6.73
ΔAei, desalineación angular y lineal combinada sugerida como predeterminada
La mejor alineación se encuentra cuando cada rodillo está perpendicular a la línea central de la banda.
En el mejor de los casos, la alineación del rodillo se debe realizar utilizando el rodillo central, pero en la
práctica, esto es difícil de hacer sin los equipos de alineación especializados. En la práctica, la alineación
se establece al centrar lateralmente primero los rodillos y luego al cuadrar cada uno mediante una
medición triangular antes de ajustar los pernos de montaje. Debido a que es difícil acceder al rodillo
central y también es más corto, lo que disminuye el beneficio de la medición triangular, en general, se
prefiere tener varios puntos sobre el marco. Aquí se muestra un ejemplo de la medición triangular para
la almohadilla de montaje del rodillo, pero pueden ser mejores otras ubicaciones sobre el conjunto del
rodillo.
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Si Si
Aa
B1 C1 B2 C2
n
Figura 6.74
Método de triangulación para alinear los rodillos
⎡ a ⎤
ΔAei = arc tan ⎢⎢1.0− 2 imt 2 ⎥⎥
⎢⎣ (Aa + si ) ⎥⎦
Ecuación 6.75
Aei, a partir de las mediciones de triangulación
La medición de las instalaciones típicas, en especial cuando están afectadas por el ancho de la banda, y
las especificaciones precisas de la instalación, incluido el control de calidad, se pueden garantizar para
obtener una predicción confiable de esta categoría de pérdida frecuentemente subestimada. Para obtener
ΔAei promedio para un grupo de rodillos o un tramo, promedie la suma de los valores absolutos de eimt.
Los valores pueden variar de 0.5 in (13 mm) para las mediciones con cinta a menos de 0.06 in (1.5 mm)
para las instalaciones medidas con láser.
Los valores de desalineación utilizados en las ecuaciones anteriores deben ser los valores reales o
promedio esperados. Los valores predeterminados sugeridos para el peor de los casos se brindan a
continuación para obtener consistencia, pero estos valores variarán y se deben modificar si hay disponible
información específica sobre la práctica real. En particular, ∆Aei puede y debe ser menor que los valores
predeterminados suministrados, debido a que es el valor más alto y que se mejora con más facilidad
durante o después de la instalación. El Apéndice D, Normas de Instalación de Equipos Transportadores,
determina que nunca se debe golpear un rodillo más de 0.25 in (6.4 mm), pero las mediciones y la
experiencia in situ indican que los rodillos se colocan con frecuencia en nuevas instalaciones sin medición
o se golpean intencionalmente más de 0.25 in (6.4 mm), aunque esto pueda facilitar la trayectoria para
una tensión mayor del accionamiento.
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Aa
∆Aei
2
YZ
XY
XZ
Figura 6.76
ΔAei, desalineación del rodillo perpendicular al plano de recorrido de la banda, XZ
∆Aem
2
YZ
XY
XZ
Figura 6.77
Aem, desalineación angular del rodillo lateral individual del plano YZ debido a las tolerancias
Δ
de fabricación
AWC
Aet 2 ait tan Aa
A
Ecuación 6.78
ΔAet, desalineación efectiva debido a la inclinación del rodillo
Donde:
ait desalineación de la inclinación del rodillo del plano XZ in/in mm/mm o tangente del
ángulo de inclinación
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ait
XZ
XY
XZ
Figura 6.79
Δ
Aet, desalineación inclinada del rodillo, ait, a partir del plano XZ en dirección
del recorrido de la banda
Ecuación 6.80
Awc, área transversal de la carga sobre los rodillos laterales
Donde:
bc
c arcsin
2 rsch
s ángulo de sobrecarga
bc , bw , bwmc y r sch son relaciones utilizadas para definir la sección transversal de la carga.
Vea la Figura 4.10
Para los soportes de rodillos iguales, se puede utilizar un valor predeterminado de 1/6 para Awc/As,
que estima la porción de carga transportada por los rodillos laterales. Tenga en cuenta que la tensión
requerida para superar la inclinación del rodillo varía notablemente con la carga sobre el rodillo lateral y
la carga real se debe calcular y utilizar para la predicción precisa de los cambios de tensión.
Tenga en cuenta que la alineación lateral es fundamental para la estructura firme y bien alineada, pero
no tiene el impacto más importante sobre la resistencia al movimiento que tiene la alineación angular.
La desalineación vertical se debe considerar en el proceso de selección del rodillo, ya que puede aplicar
cargas adicionales sobre los conjuntos de rodillos individuales. El control de calidad adicional y las
especificaciones precisas de la instalación se pueden aplicar para obtener una predicción confiable de
esta categoría de pérdida. Aunque se conozca la alineación angular, un rango de Rrim = 0.67 a 1.0
trata el factor de fricción, Cbi y la posibilidad de una pérdida baja debido a las condiciones ambientales
y al desgaste. Utilice Rrim = 0.67 para los tramos regenerativos. Obtenga los datos para las aplicaciones
complejas a través de un fabricante o instalador de rodillos miembro de CEMA.
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Para el tramo n = 2:
Cbi = 0.50 L2 = 500 ft Wb = 26.3 lb/ft Wm = 138.9 lb/ft
Aa = BW (in) + 9.0 in = 48.0 in + 9.0 in = 57.0 in Rrim = 1.0
Aei = 0.25 (in) Aei = 0.25 deg. Aem = 0.1 (in) ait = 0 Aet = 0.0 (in)
Figura 6.81
ΔTim2, cálculo de ejemplo de la desalineación del rodillo
Rodillo garland
Un fenómeno similar a esto, que causa la desalineación de la inclinación del rodillo, ∆Aet, ocurre con los
conjuntos de rodillos garland o suspendidos. Tenga en cuenta que estos rodillos están suspendidos desde la
estructura del transportador y tienen libertad para oscilar en la dirección del movimiento de la banda. En
este caso, la resistencia total al movimiento de la banda en el rodillo causa una desalineación similar a ait,
aunque está autoinducida y el rodillo se inclina en la dirección opuesta. El cálculo de resistencia, ∆Tgmn,
debido a la acción de oscilación del marco garland, es similar al de ∆Timn, pero se debe realizar después
de que se calculen todas las demás resistencias principales de esta sección. Este procedimiento debe ser
iterativo, como se describe en la sección Control de la tensión, debido a que ∆Tgmn afecta y, a su vez, se ve
afectado por ∆Tsn. El cálculo básico se realiza de la siguiente manera:
Ecuación 6.82
ΔTgmn, resistencia a la desalineación de los rodillos garland
Donde:
Tgmn = pérdida de tensión en el tramo “n” a partir de la autodesalineación del rodillo garland [lbf (kgf)]
Awc
Cmg = 2 Cbi ag tan( ) Resistencia de rozamiento del diseño a partir de la autoalineación
Aa
del rodillo (adimensional)
Cbi = coeficiente de fricción entre el material de la cubierta de la banda y el rodillo de tensión (adimensional)
Wi = peso de oscilación del rodillo
Tni
ag = (adimensional)
( Wm + Wb ) Si + Wi
Tn
Tni = Pérdida total de tensión a partir de las “resistencias principales” el tramo “n” por rodillo [lbf (kgf)]
Ln
Si
Rrmg = Factor de modificación de las resistencias de los rodillos garland = 1.0
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Ecuación 6.83
ΔTsbn, resistencia de la cama de deslizamiento
Donde:
Superficie de Csb
deslizamiento
Acero 0.64 a 0.84
Polietileno 0.56
Uretano 0.60 a 0.67
Tabla 6.84
Csb, factores de fricción de deslizamiento de la cama de deslizamiento
2
Tsn Cs Dms Ln Rrs 2
Ecuación 6.85
ΔTsn, tensión debida al deslizamiento del material contra pares de faldones
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Donde:
1 sin r
Cs m s lbf/ft-in2 kgf/m-mm2
1 sin r
Rrs factor de modificación de la tensión debido al deslizamiento del material contra pares
de faldones (0,5 a 1)
s coeficiente de fricción del deslizamiento entre el faldón y el material a granel
Nota: La ecuación se brinda para referencia. Use los valores de la Tabla 6.88 cuando sea posible.
⎡ Φ ⎤
A - 0.25 × (Ws2 - B 2c ) × tan(β) - 0.25 × Ws2 × ⎢⎢ s ⎥
2 - cot(Φ s )⎥
⎢⎣ sin(Φ s ) ⎥⎦
Dms =
Ws
Ecuación 6.86
Dms, profundidad de contacto del material que se desliza sobre los faldones
Donde:
Q
A = [ft 2 (m2 )]
V m
Ws
Dms
A
β
Φs
Bc
Figura 6.87
Profundidad del material sobre el faldón
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
La fricción del sello del faldón independiente de la carga también se debe añadir según se describe
en otras secciones. Si la longitud del tramo es mayor que la longitud del faldón que limita al material,
este cálculo se puede utilizar para una pérdida de fuente puntual con la longitud del transportador
con faldón reemplazada por Ln. Para los faldones de material que no sean de acero liso, Cs, se puede
corregir utilizando la relación del coeficiente de fricción de pared determinado con la experiencia o una
estimación como presión contra el faldón, el ángulo de reposo y la densidad aparente de la ecuación 6.85
en el cuadro "Donde".
Material a granel Factor Cs Factor Cs
lbf/(in2-ft) kgf/(mm2-m)
Alúmina, pulverizada, seca 0.121 0.0002791
Cenizas, carbón, secos 0.057 0.0001315
Bauxita, molida 0.188 0.0004336
Granos, habichuelas, secos 0.08 0.0001845
Bórax 0.073 0.0001684
Salvado, granular 0.024 0.0000554
Cemento, portland, seco 0.212 0.0004890
Cemento clinker 0.123 0.0002837
Arcilla, cerámica, polvos finos secos 0.092 0.0002122
Carbón, antracita, de tamaño 0.054 0.0001245
Carbón, bituminoso, extraído de la 0.075 0.0001730
mina
Coque, molido fino 0.045 0.0001038
Coque, partículas y polvo fino 0.019 0.0000438
Copra, grumoso 0.02 0.0000461
Polvo de vidrio 0.084 0.0001937
Harina, trigo 0.027 0.0000623
Granos, trigo, maíz o centeno 0.043 0.0000992
Grava no clasificada 0.115 0.0002652
Yeso, cribas de 1/2" 0.09 0.0002076
Mineral de hierro, 200 lbf/ft3 0.276 0.0006366
Cal, quemada, 1/8" 0.117 0.0002699
Cal, hidratada 0.049 0.0001130
Caliza, pulverizada, seca 0.128 0.0002952
Cloruro de magnesio, seco 0.028 0.0000646
Avenas 0.022 0.0000507
Fosforita, seca, partida 0.018 0.0000415
Sal, común, seca, fina 0.081 0.0001868
Arena, seca, banco 0.137 0.0003160
Aserrín, seco 0.008 0.0000185
Carbonato sódico, pesado 0.07 0.0001615
Almidón, partículas pequeñas 0.062 0.0001430
Azúcar, granulada seca 0.034 0.0000784
Virutas, combustible formado por 0.009 0.0000208
desperdicios de fabricación
Tabla 6.88
Factores de fricción de faldón contra faldones llanos y de acero
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
2 2 2 0.3491
1.543 ft 2 144 in 2 /ft 2 0.25 32 in 18.06 in tan 35 0.25 32 in 2
2.7475
0.3420
32 in
222.2 in 2174.5 in 2 0.7002 256 in 2 0.237 39.343 in 2
1.23 in
32 in 32 in
Cs 0.120 lbf /ft-in2
L1 15 ft
2
Ts1 Cs Dms 2 L1 Rrs
Rrs 1
2
Ts1 0.120 lbf /ft-in2 1.23 in 2 15 ft 1 5.4 lbf 2.5 kgf
Figura 6.89
ΔTs1, cálculo de ejemplo de la fricción del faldón
190
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
La selección inicial constó de rodillos CEMA C5 con una capacidad de carga de 900 lbf
La selección final requiere rodillos CEMA C6 con una capacidad de carga de 1200 lbf
Figura 6.90
CIL, ejemplo de carga de desalineación vertical del rodillo
La cama se cierra
Pandeo catenario
Pandeo real
Figura 6.91
Deformación del material causada por el pandeo de la banda
191
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Ecuación 6.92
Tmzn, pérdida de tensión en el tramo n a partir de los movimientos internos
Δ
en el material a granel
3 Sin 1 Sin
Wmzn Dm m Cmz BW exp Wb Wm 1 exp Wb Wm Rmz
Tn 2 Tn
Ecuación 6.93
Wmzn, trabajo de la banda requerido para causar el movimiento de material desde un rodillo hasta el siguiente rodillo
Sin (Wb + Wm )
y sn = 100 (%)
8 Tn
Nota : si y sn > 4%, use y sn = 4.0%
Ecuación 6.94
ysn, pandeo catenario promedio de la banda para el tramo n como % del
Δ
espaciamiento del rodillo
192
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
1 .5
BW 0 .5
4.181 1.572 1.0827 y sn
1 Sin
Rrmz e (Adimensional)
12
0 .5
BW 2 1
4.966 4.071 1.062 10 y sn
1 Sin
Rrmz e (Adimensional)
12
1
Rrmz (Adimensional)
12
Ecuación 6.95
Rrmz, corrección entre el pandeo real y el pandeo catenario teórico
Donde:
Tabla 6.96
Cmz, factor de fricción del material (adimensional)
193
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
1 .5 48 in 0 .5
BW 4.181 1.572 1.0827 ys 5
4.181 1.572 1.0827 ys 5
0 .5 in
1 Si 2 1 5 ft 12
ft 1 2.151 8.5934
Rmz 2 e e e 0.7161
12 12 12 12
Dm d m BW
bc
2 cos bwmc
dm bwmc sin 1 cos s
sin s sin s
Del Capítulo 4:
2
cos
a 2 s sin s co s s cos sin
sin s
0.6608
0.3491 0.3214 0.46699 0.629
0.1170
0.371 BW 0.25 0.371 48 0.25
bc 0.376
BW 48
cos
b bc sin bc 2 s sin s cos s
sin s
0.2157 2.633 0.3491 0.3214 0.289
2
A 1 bc
c 2 2 s sin s cos s
BW 4 sin s
1.54 ft 2
0.3022 0.3491 0.3214 0.088
384 in
in 2
144 2
ft
2
b b2 4 a c 0.289 0.289 4 0.629 0.088
bwmc 0.21
2 a 2 0.629
bc
2 cos bwmc
dm bwmc sin 1 cos s 0.184
sin s sin s
Dm d m BW 0.184 48 in 8.33 in
3 Sin 1 Sin
Wmz 2 Dm m Cmz BW exp Wb Wm 1 exp Wb Wm Rrmz 18.86 lbf-ft
Tn 2 Tn
Wmz 2 L2 18.86 ft-lbf 500 ft W lbf kgf
Tmz 2 2
Rmz 2 1.0 377 lbf (171 kgf) or mz 22 0.75 1.12
Si 2 25 ft 2 Si 2 ft m
Figura 6.97
Cálculo de ejemplo de ΔTmz3 de la pérdida por pisoteo del material
194
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Ángulo de salpicadura
Elevación del
material
Figura 6.98
Trayectoria del material cuando V > Vc
Un coeficiente de pérdida para este fenómeno se puede calcular trazando el recorrido de la banda y la
trayectoria del material. Debido a que el funcionamiento bajo esta condición no se considera una buena
práctica estándar, en su lugar, el siguiente cálculo brinda la velocidad máxima de la banda para que
no ocurra la elevación y se produzca de esta manera a las velocidades de la banda que están dentro del
alcance de este capítulo:
0.5
⎡ g ⎤
Vcn = ⎢⎢ ⎥
⎥
⎢⎣ c1n × (Sin × c 3n −2.0) ⎥⎦
Ecuación 6.99
V
cn, velocidad crítica de la banda para impedir la elevación del material sobre
los rodillos
(Wb + Wm )
c1in = 0.371
8 × Tn
Ecuación 6.100
C1in, que se utiliza en la Ecuación 6.101 y 6.102
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
1
c1n
0.255 64.3745
233.67 2
cin
c1in cin BW
Sin 12
0.5
Eb 558.3
1.8123 0.004476 1 .5
c piw Eb
c piw
c3 n
cin
Ecuación 6.101
C1n y C3n, factores para la Ecuación 6.99 para las bandas de tela
0.1127 c piw
0.000119
Tn
c1n BW
c in
Tn
BW BW
0.122 0.0000104 0.060
c piw Sin
c 3n
c in
Ecuación 6.102
c1n y c3n, factores para la Ecuación 6.99 para las bandas de cable de acero
Donde:
Las velocidades de la banda ligeramente más altas que las calculadas para Vcn solo tienen consecuencias
menores de la potencia y la abrasión. Cuando la formación de polvo es una preocupación, las velocidades
más altas que las calculadas permiten que la corriente de material se separe de la banda y expulse
materiales finos, a medida que la corriente de material colapsa cuesta abajo desde cada rodillo. La
situación determinará el límite deseado para la velocidad operativa de la banda pero, en general, debe
estar dentro de +/-10% de Vcn.
En relación con el transportador de ejemplo, tenga en cuenta que con un espaciamiento de rodillo
estrecho en el tramo 1 y un espaciamiento equivalente a lo largo del resto del transportador, es evidente
que el tramo 2 puede tener la Vc2 más baja, incluso si T1 es menor, debido a que se asemeja al cálculo de
pandeo.
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1 1
0.00087
233.67 812.102 100.585 1 in
0 .5
lbf
70, 000
in 558.3
1.8123 0.004476
Eb
0 .5
558.3 lbf lbf
1 .5
Vc2 se encuentra dentro del 10% de V = 600 fpm, por lo tanto, la elevación es poco probable. Por esto, no se espera
una pérdida de potencia adicional debido a las pérdidas por la elevación.
Figura 6.103
Cálculo de ejemplo de Vcn, velocidad mínima de la banda para la elevación del material
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Ecuación 6.104
Δ
Tpn, tensión añadida en las poleas a partir de la flexión de la banda y la
resistencia del cojinete
Donde:
Tpxn = tensión añadida a la banda a partir de la flexión de la banda sobre la polea “n”
"f" para bandas con carcasa de tela
x = subíndice para Tpxn :
"s" para construcciones de bandas de cable de acero
tb
Tpfn = (Fpfn BW + 0.09 x Tn) Para bandas con carcasa de tela
Dpn
lbf N
Donde: Fpfn = 7.2 1260
in m
tb
Tpsn = (Fpsx BW + 0.12 Tn) Para bandas de cable de acero
Dpn
lbf N
Donde: F psx = 13.7 2400
in m
dsn
Tprn = 0.01 Rpn Tensión añadida debido a los cojinetes, los lubricantes y los sellos
Dpn
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
tb lbf 1.215 in
Tpf21 = ( Tpfx BW + 0.09 Tp21) = 7.2 48 in + 0.09 12,695.5 lbf =
Dp21 in 42.0 in
Tpf21 = ( 345.6 lbf + 1,142.595 lbf) 0.0289 = 43.0 lbf
0.5
2 0.5
( Tp21 2.0) + Wp2
2
= (12,695.5lbf 2.0) + ( 2214lbf)
2
Rp21 = = 25,487.3 lbf
ds21 5.9375 in
Tpr21 = 0.01 Rp21 = 0.01 25,487.3 lbf = 36.0 lbf
Dp21 42.0 in
Tp21 = ( Tpf21 + Tpr21) Rrp = (43.0 lbf + 36.0 lbf) 1.0 = 79 lbf (35.9 kgf)
Figura 6.105
Cálculo de ejemplo de ΔTp21 de la resistencia de la polea
Limpiadores de banda
Muchos dispositivos de limpieza de la banda se añaden directamente al empuje de la banda, a medida
que realizan el raspado sobre la banda. La pérdida de tensión requerida para los dispositivos de limpieza
de la banda varía ampliamente debido a la diversidad en el diseño y las diferencias consiguientes en las
fuerzas de la limpieza y los factores de fricción. Lo siguiente brinda un cálculo básico de las resistencias
individuales del limpiador: la suma para diversos limpiadores múltiples. Los valores suministrados se
pueden utilizar en lugar de los datos del fabricante en el sistema específico de limpieza que se utiliza.
ΔTbcn = BW × ∑ m
Cbcm × Rrbc
Ecuación 6.106
ΔTbcn, tensión añadida por los limpiadores de banda en el tramo “n”
Donde:
Cbcm = µ bcm Fbcm Resistencia de rozamiento del limpiador de banda “m” en el tramo “n”
Fbcm = fuerza normal efectiva entre la(s) aspa(s) del limpiador de banda “m” y la banda en el tramo “n”
m = cantidad de limpiadores de banda en el tramo “n”
µ bcm = coeficiente de fricción entre las(s) aspa(s) del limpiador de banda “m” y la banda el en tramo “n”
Rrbc = factor de modificación de las resistencias del limpiador de banda
Nota: Es común utilizar múltiples limpiadores de banda de distintos estilos dentro del mismo tramo.
Cada limpiador de banda se debe analizar por separado y se debe sumar el efecto total.
Los valores precisos de µbc, Fbc o Cbc son los más importantes para los transportadores cortos, ya que
pueden representar un porcentaje significativo de ∆T total. El Capítulo 11 brinda valores alternativos de
µbc para tipos específicos de limpiadores. El valor Fbc varía considerablemente, según el diseño del
limpiador. El valor histórico según CEMA de Cbc = 5.0 lbf/in (0.09 kgf/mm) del ancho de la banda se
puede considerar un valor nominal para calcular ∆Tbcn por limpiador de banda, pero tal vez no sea
suficiente. Consulte a su fabricante de limpiadores de banda de CEMA para obtener los valores
específicos de Cbc.
Los cepillos rotativos y los dispositivos de limpieza rotativos similares no ejercen un empuje apreciable de
la banda si están accionados en forma independiente y si están ajustados de manera adecuada. Si dichos
dispositivos están accionados desde el eje de accionamiento del transportador, se debe incorporar una
potencia adicional adecuada en la polea correspondiente para hacerlos funcionar.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Debido a que, a menudo, no se realiza el servicio de los limpiadores de banda, se desgastan o están
desactivados, su resistencia posible de nivel bajo se podría considerar en cero, Rrbc = 0.0. Sin embargo,
debido a su efecto significativo, utilice Rrbc = 2.0 cuando se apliquen en transportadores cortos.
Consulte la Ecuación 6.106. Los limpiadores de banda son parte del tramo 9 en el ejemplo
lbf
Cbc = 5.0 (Valor predeterminado de CEMA para los limpiadores de banda) Rrbc = 1.0 m = 2 limpiadores
in
lbf lbf
Tbc9 = 48 in 5.0 1.0 = 48 in 2.0 5.0 1.0 = 480.0 lbf (218 kgf)
2 in in
Figura 6.107
∆Tbc9 de ejemplo, tensión añadida de los limpiadores de banda
Arados en V
Los arados de la banda de retorno, también llamados arados en V, se utilizan comúnmente para proteger
la banda del material fugitivo que se fuerza por debajo de una polea sobre la trama de la banda de retorno
y son dispositivos de limpieza que actúan en forma similar a los descritos anteriormente. Típicamente se
ubican donde se puede anticipar el derrame del rodaje de transporte o donde la limpieza de las poleas es
muy importante. La ubicación más común para el arado de la banda de retorno se encuentra cerca de la
polea de cola, pero, a menudo, se ubica antes de los tensores y cerca de la descarga. Para los arados de la
banda de retorno un valor de Cbc= 2.0 lbf/in (0.04 kgf/mm) se recomienda como valor predeterminado.
Si se anticipan grandes partículas o impactos muy pesados, se debe considerar un arado de protección
trasera. El objetivo de un arado de protección trasera es impedir el daño a la banda provocado por
las partículas grandes, los rodillos de tensión rotos y otros objetos extraños. A menudo, los arados de
protección trasera se montan con rigidez sobre la superficie de la banda y deben estar construidas para
manipular las grandes fuerzas de impacto, mientras que los arados de la banda de retorno frecuentemente
flotan sobre la banda y actúan como limpiadores de banda. En cualquiera de los casos, el arado se debe
montar de manera que pueda expulsar el material con seguridad desde el transportador.
Consulte la Ecuación 6.106. Se añade un arado de banda de retorno al tramo 17 en este ejemplo
m
Tbc17 = BW Cbc17 Rrbc
1
lbf
Cbc = 2.0 (Valor predeterminado de CEMA para los arados de retorno) Rrbc = 1.0 m = 1 arado
in
1
lbf lbf
Tbc17 = 48 in 2.0 1.0 = 48 in 1.0 2.0 1.0 = 96.0 lbf (43.6 kgf)
1 in in
Figura 6.108
ΔTbc17 de ejemplo, tensión añadida del arado de la banda de retorno
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ΔTdpn = C dp × BW × Rrdp
Ecuación 6.109
ΔTdpn, tensión debido al arado de descarga en el tramo “n”
Donde:
A pesar de que un transportador de banda plano puede tener una gran cantidad de arados para descargar
el material en las ubicaciones deseadas, rara vez hay más de un arado en uso al mismo tiempo en un
rodaje del transportador de banda. Sin embargo, cuando se utilizan arados en distintas secciones, y cada
uno toma una fracción de la carga de la banda, dos o incluso tres arados por separado pueden estar en
contacto simultáneamente con el rodaje de transporte de la banda. En este caso, se puede considerar que
cada arado requiere su porción del 120% de los resultados de la Ecuación 6.109.
Tqn
ΔTen =
Dn
2
Ecuación 6.110
Δ
Ten, conversión del torque de la polea activa a la tensión de la
banda
Donde:
∆Ten variará ampliamente según las características del transportador, el accionamiento y el control, en
especial, durante los cambios de la carga y de la velocidad del transportador durante el funcionamiento.
Por lo tanto, Tqn no se debe confundir con la capacidad máxima de estos dispositivos.
El acoplamiento de fricción entre la polea activa y la banda brinda un límite superior posible para Te
según la magnitud de T2. Esto se trata más adelante en este capítulo con otras influencias en el cambio
de tensión máxima transmitida por una polea. La señal del cambio de tensión también está indicada
directamente por la dirección del torque. Si la potencia se transmite de la polea a la banda, la porción que
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
se aproxima de la banda tendrá mayor tensión, (T1>T2). Si la potencia se transmite de la banda a la polea,
y requiere un motor de accionamiento regenerativo o freno, ocurre lo contrario (T1<T2). El cálculo de
∆Ten no es inherente al transportador como lo son otros elementos de ∆T, pero, como parte del diseño del
accionamiento, depende de los componentes particulares seleccionados y el movimiento deseado.
Nota acerca de la terminología:
• Las tensiones T1, T2 y Te que se adaptan de las ediciones anteriores, junto con los subíndices, se
relacionan con poleas particulares de mando o de freno. Para los transportadores cuesta abajo o
regenerativos Tmin y Tmax se pueden utilizar en lugar de T1 y T2.
• Para las poleas motrices, Te se utiliza indistintamente con ∆T descrita a continuación (subíndices de
n = 1, 2 separados por comas para los accionamientos múltiples, es decir, T1,2 etc.)
Conducción de la banda
Aquí se define al accionamiento como un dispositivo que extrae o puede extraer la tensión (-∆Ten) de
la banda. Aquí se presentan diversos conceptos clave que participan en la realización del concepto
matemático del control de la tensión activa o intencional por parte del diseñador de transportadores.
Aunque la tensión es mayor cuando un accionamiento está en funcionamiento, este cambio ocurre en
la dirección opuesta al movimiento. La convención utilizada aquí y tratada en "Control de la tensión"
acumula los cambios de tensión en la dirección del movimiento de la banda, por lo tanto, el efecto del
accionamiento es opuesto a la intuición. El cambio de tensión negativa (-) de un accionamiento es
necesario para empujar una banda sin carga, pero se debe reconocer, en un sentido general, que un
accionamiento puede actuar distinto cuando tiene carga bajo un rango amplio de aplicaciones en las que
se utilizan transportadores y para las condiciones particulares que un transportador en especial puede
experimentar.
Un sistema de accionamiento completo se define como todos los componentes que causan y controlan el
funcionamiento en estado estacionario así como el encendido y la detención (normal y de emergencia) de
un transportador. Por lo tanto, un sistema de accionamiento puede añadir o extraer energía, con cambios
de tensión negativa (-) y positiva (+) respectivamente, según las circunstancias del funcionamiento. La
tensión se transfiere a todos los componentes del sistema transportador a través de la banda para superar
las pérdidas de fricción y de energía.
Cuando hay secciones en descenso en un transportador, la absorción de energía se puede realizar en las
condiciones de estado continuo o estacionario. A menudo, esto requerirá el uso de un motor regenerativo
y el control del accionamiento. Los frenos son componentes que solo pueden retardar el movimiento en
la dirección del movimiento de la banda. Estos mismos componentes y una amplia variedad de otros
dispositivos y otras prácticas están disponibles para ser utilizados por el diseñador, con el fin de mantener
el control de la banda y su carga bajo condiciones transitorias que incluyen los cambios de la velocidad
y de la carga. El control adecuado, como se utiliza aquí, es la porción del diseño del transportador que
garantiza las tensiones seguras para todos los componentes y el movimiento deseado del material sólido
a granel que se transporta. La tensión y el control activos implican que las tensiones se añaden según sea
necesario para desarrollar el movimiento deseado.
Frenado de la banda
Aunque, a menudo, el frenado, o la extracción de energía, es una parte integral del accionamiento, esta
función también se logra con frecuencia a través de un freno por separado, en su propia polea. Para los
fines de la matemática de la tensión del diseño del transportador, el freno se tratará de manera similar al
accionamiento, excepto que solo puede tener un valor positivo (+). Las diversas condiciones determinan
la decisión de utilizar un freno o integrar esta función en el accionamiento, pero estas se tratarán más
adelante en este capítulo. Asimismo, un tope de detención se puede utilizar para extraer la tensión de una
banda detenida y, de este modo, impedir el rodamiento hacia atrás.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
CONTROL DE LA TENSIÓN
El siguiente enfoque generalizado utiliza los resultados de los cálculos iterativos del cambio de tensión
para desarrollar un diseño general del transportador. Para los transportadores más sencillos, las
decisiones del diseño son unas pocas y directas, por lo tanto, las tensiones en las ubicaciones específicas
son lo suficientemente intuitivas de manera que los pasos descritos en "Proceso de análisis" tal vez no sean
necesarios. De hecho, la experiencia determina que muchas de las decisiones del diseño son secundarias,
de manera que un procedimiento riguroso paso a paso puede resultar redundante. No obstante, la sección
"Tensiones mínimas de diseño" se debe respetar para lograr el funcionamiento seguro y adecuado.
Proceso de análisis
El análisis del transportador de banda implica la predicción de las tensiones alrededor del circuito de la
banda mediante la suma de las contribuciones de la tensión. Las entradas para un diseño de transportador
particular son el recorrido del transporte, la carga del material, los componentes clave y los tamaños de los
rodillos a partir de las consideraciones de la velocidad y la capacidad, que se tratan en el Capítulo 5.
El recorrido de transporte se divide en una serie de tramos ,”n”, para la que se calculan los componentes
de tensión de ∆Tn. La cantidad y la longitud de los tramos se deben identificar según las variaciones en
la pendiente del transportador, la existencia de curvas, los puntos de carga y descarga, y cualquier equipo
complementario así como la necesidad de la precisión en el análisis. Cada polea se considera un tramo
por separado, por lo tanto, su contribución individual y la carga se pueden incorporar.
Inicialmente, será necesario dar por sentado o estimar el tamaño aproximado de varios componentes y
la tensión en un punto arbitrario del transportador. Luego, las tensiones se acumulan desde este punto a
medida que avanzan en la dirección del movimiento de la banda, sumando o restando los diversos efectos
de la fricción y la gravedad, y regresan al punto de partida. Se requieren diversos ciclos de iteraciones a
partir de este punto para desarrollar un diseño aceptable.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Curvas
Con frecuencia, los esquemas del transportador de banda requieren curvas que cumplan con las
condiciones del sitio, eviten las obstrucciones o se adapten a las elevaciones de la carga y de la descarga.
Los transportadores se pueden fabricar para que sigan estas curvas en cualquier dirección, pero están
limitados por las consideraciones de la tensión de la banda, con el fin de estar en contacto con los
componentes de rodamiento y limitar las tensiones del borde de la banda. Las curvas se dividen en las
categorías vertical y horizontal para facilitar el análisis.
Curvas verticales
Las curvas verticales se definen como aquellas en las que el centro de la curvatura se encuentra en el plano
vertical o XZ, como se muestra en las Figuras 9.2 y 9.12. En el caso de las curvas verticales cóncavas
(en las que el centro de la curvatura yace sobre la banda), si las tensiones de la banda son demasiado altas,
en especial durante el arranque, disminuye la carga del rodillo y ocurre una inestabilidad de la banda si
ésta se eleva de los rodillos transportadores de carga. En primer lugar, la tensión que actúa a lo largo de la
curva afecta la carga del rodillo. Se pueden encontrar dos problemas distintos con las curvas verticales. Si
el centro de la curvatura está por debajo de la línea de la banda, aumentan las cargas sobre los rodillos en
esta curva convexa. Es necesario analizar este problema con respecto a las condiciones de carga completa,
carga parcial y sin carga. En segundo lugar, la curvatura a través de la sección transversal de la banda
acanalada causa la redistribución de la tensión a lo largo del ancho. Estas se deben superponer en las
tensiones promedio sin tensionar en exceso o de menos la banda o el empalme. Estas tensiones se tratan
en el Capítulo 9.
Curvas horizontales
Las curvas horizontales se definen como aquellas en las que el centro de la curvatura se encuentra en
el plano horizontal o XY, como se muestra en la Figura 9.25. Las curvas horizontales se desarrollan
para que se desplacen dentro de un recorrido angosto bajo un rango de condiciones de funcionamiento.
La tendencia de la tensión de la banda a empujar la banda hacia el centro del radio se debe evitar
mediante la inclinación del rodillo y la tensión estable de la banda. Además, las tensiones de la banda se
redistribuyen a lo largo de la banda y son comparables a las de las curvas verticales. El Capítulo 9 trata
estos límites máximos y mínimos.
Curvas compuestas
A menudo, los transportadores todo terreno se extienden sobre un terreno en el que es necesario utilizar
curvas horizontales y verticales. Estas curvas están diseñadas mediante una combinación de efectos
y métodos mencionados en Curvas verticales y horizontales. Los transportadores tubulares son otro
ejemplo del uso de las curvas compuestas para que sigan un recorrido tridimensional.
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Ecuación 6.111
ΔTemn, cambio permitido de tensión para las poleas activas
Donde:
Los valores de f son para el uso del diseño bajo el encendido y el rodaje normales. Esto incluye una Te
transitoria permisible de hasta el 150% del funcionamiento en estado estacionario . Aunque el desfase
total de la polea no se considera un diseño aceptable, el desfase local ocasional entre la banda y la polea
es común e inevitable en las condiciones ambientales del peor de los casos. En el caso de las películas de
material barroso o grueso, f se debe disminuir en un 20% con Rrpf = 0.8.
La Figura 6.112 muestra los conceptos generales de ∆T para las poleas motriz única. Las múltiples poleas
motrices se tratan en Interacciones del estiramiento de la banda. Muchos prefieren la terminología de T1
o T2 en lugar de Tmáx y Tmín. Estas últimas se aplican más universalmente debido a que el torque de la
polea, opuesto a la dirección de T en aumento, puede estar en o en contra de la dirección del movimiento
de la banda. Al mismo tiempo, con la tensión de las poleas motrices que cambia consistentemente de T1 a
T2 en la dirección del recorrido de la banda, independientemente de cuál sea más grande.
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Tmn
V �n
o
Tq
Tmn + ΔT
emn Tmn + ∆ΔTemn
Tq
Polea activa general V
o
Tmn
T1
T2
Figura 6.112
Convenciones y terminología generales de las poleas básicas y activas
Se debe tener en cuenta que ∆Ten es necesaria para el movimiento de la banda o debe estar suministrada
por el accionamiento/freno. El valor absoluto debe ser menor que ∆Temn para impedir la posibilidad del
desfase.
Para muchos casos, la banda tendrá un ángulo de envoltura, θn, alrededor de la polea activa de
aproximadamente 180 grados o los necesarios para regresar la banda de manera conveniente. A menudo,
será necesario disponer un accionamiento que utilice un ángulo de envoltura mayor a 180 grados. Esto se
logra mediante el posicionamiento adecuado de una polea de contacto, que puede extender el ángulo de
envoltura a aproximadamente 240 grados, aunque 210 grados, a menudo, es más práctico. Si se necesita
un ángulo de envoltura mayor, puede requerirse el uso de un accionamiento de poleas múltiples.
Con los transportadores básicos accionados desde el extremo delantero, inclinados o nivelados como se
muestran en la Figura 6.145, T1 disminuye consistentemente a T2 en la dirección de la rotación y el torque
de frenado es menor que el torque de accionamiento. En este caso, los factores de envoltura tabulados, Cw,
son convenientes para los fines del diseño manual. Cw es el radio efectivo T2/∆Te derivado para su uso con
las combinaciones comunes de f y θ.
1 T2
C wn = = (adimensional)
(e f n 1.0) Te
Ecuación 6.113
Cwn, Factor de envoltura de la polea
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(2) Para bandas húmedas y revestimiento de caucho rayado, utilice los factores de la polea con revestimiento
(3) Si se desconoce la envoltura, dé por sentado lo siguiente: Única sin polea de contacto Θ =180 grados, única con polea de contacto Θ = 210 grados
Tabla 6.114
Tabla de factores comunes de envoltura de la polea
2
Wm Wb Sin
Ys
8 Tn
Ecuación 6.115
ΔYs, ecuación del pandeo vertical de la banda como distancia
2
Wm Wb Sin
ys 100%
8 Tn
Ecuación 6.116
Δys, ecuación del pandeo vertical de la banda como porcentaje.
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Donde:
La experiencia ha demostrado que cuando una banda transportadora se pandea más del 3 por ciento
del pandeo, entre los rodillos de transporte, probablemente se producirá el derrame de la carga durante
el funcionamiento. Los pandeos más pequeños son necesarios con las bandas más rápidas, como se
trató en la sección Elevación sobre las Resistencias Principales. Las ecuaciones catenarias sencillas se
utilizan aunque el pandeo real se desvíe de este cálculo, como se utiliza en el cálculo de ∆Tmz, porque la
precisión de esta regla general no justifica la precisión añadida. El pandeo con un porcentaje permisible
ha evolucionado a partir de la experiencia y se ha demostrado que impide el derrame y la expulsión
del material del transportador, en la mayoría de las condiciones de funcionamiento. La reforma de la
ecuación catenaria para la tensión mínima permisible en varios porcentajes del pandeo de la banda
produce una fórmula de diseño conveniente:
(Wb +Wm )
Tminn = 12.5 × Sin ×
Δy s
Ecuación 6.117
mínn , tensión mínima requerida para cumplir con el porcentaje específico de
T
pandeo en el tramo "n"
Consulte la Tabla 6.118 para obtener los porcentajes recomendados de pandeo de la banda para las
diversas condiciones de carga completa. Se puede utilizar el espaciamiento graduado, o el espaciamiento
variable de los rodillos en distintos puntos del transportador, pero se debe calcular de manera que cumpla
con las siguientes limitaciones:
• Los límites de pandeo de la Tabla 6.118 se deben mantener cuando la banda funciona con una
carga normal.
• El pandeo en el tramo de carga no debe exceder el 1% y se prefiere un pandeo menor para el
sellado efectivo del faldón. Lea los Capítulos 11 y 12 para obtener más información sobre los
sellos de los faldones.
• Un pandeo máximo del 4.5 por ciento se debe mantener cuando la banda con carga permanece
inmóvil, pero el espaciamiento del rodillo no debe exceder el doble del espaciamiento normal
sugerido de los rodillos transportadores de carga enumerado en la Tabla 6.118.
• Un máximo de 1.5 veces el valor normal de los límites de pandeo se debe utilizar para el
encendido y el apagado.
• La carga sobre cualquier rodillo nunca debe exceder las capacidades de carga del rodillo
brindadas en el Capítulo 5.
• La elevación, como se describe en el análisis de las resistencias principales, se debe impedir
durante el funcionamiento en estado estacionario.
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Tabla 6.118
Pandeo recomendado de la banda con tramo de transporte para diversas condiciones de carga completa
Cuando se maneja material grumoso en bandas que operan sobre rodillos transportadores de carga
de 35 grados (o más), la tensión de la banda se debe aumentar, según sea necesario, para disminuir el
pandeo para que sea inferior a los límites indicados en la Tabla 6.118, en especial, con las bandas de tela.
En general, las bandas transportadoras muy acanaladas trasladan una carga transversal relativamente
grande y el peso pesado correspondiente del material por unidad de longitud del transportador. Por lo
tanto, el material ejerce una mayor presión en contra del lado de transporte, lo que tiende a causar una
mayor flexión de la banda transversal. El objetivo de aumentar la tensión mínima en las bandas que
operan sobre rodillos con ángulos de acanalamiento de más de 20 grados es mantener esta flexión de la
banda transversal en un valor mínimo aceptable y, de este modo, impedir el derrame. Asimismo, cuando
se encuentran cargas en aumento frecuentes o se espera un porcentaje sustancial de partículas grandes,
aumentará el peso del material por unidad de longitud del transportador. Se recomienda considerar el
aumento de la tensión mínima de la banda o el espaciamiento del rodillo en, o muy cerca de, los puntos
de carga.
Las ecuaciones para la velocidad crítica de la banda que impide la pérdida de la elevación también se
pueden utilizar para desarrollar una tensión mínima de la banda dentro del contexto de este capítulo, si
así se prefiere. El pandeo también contribuye con la interacción de la banda y los rodillos, con respecto a
la flexión de la banda a lo largo de la unión del rodillo y la tendencia de ésta a aletear entre los rodillos.
6
TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
La predicción de las tensiones locales transitorias a lo largo del circuito de la banda es importante y
los resultados dependen del conocimiento exhaustivo y la predicción detallada de la energía cinética y
la energía potencial a lo largo de la banda, a medida que se estira, y de cada uno de los componentes
del transportador, en especial, los componentes activos. Los métodos numéricos computarizados,
comúnmente llamados Análisis dinámicos, pueden realizar este tipo de análisis y, en general, se justifican
para obtener un conocimiento total de los posibles comportamientos del transportador.
Para el diseño inicial, se realiza un análisis dinámico casi estático o de cuerpo rígido para brindar el
impacto de primer nivel de las diversas decisiones de diseño. Para los transportadores muy sencillos, el
enfoque estático brinda una perspectiva adecuada si se trataron los problemas anteriores de diseño y de
funcionamiento. En este enfoque, los cambios de velocidad en la banda se tratan como una constante
a lo largo de todo el circuito de la banda. Las suposiciones de promedio del cuerpo rígido o lineal
para las fuerzas de aceleración/desaceleración y los tiempos son lo suficientemente precisas para estas
aplicaciones.
Aplicaciones nuevas que requieren que el análisis dinámico garantice el funcionamiento confiable:
• Longitudes largas del tramo, mayores a 1 milla (1.6 km)
• Ubicaciones con accionamientos o frenos múltiples, delanteros/traseros o intermedios
• Transportadores con alta elevación con tensor cerca del extremo de descarga elevado
• Transportadores altamente regenerativos con frenos grandes
• Transportadores complejos con múltiples curvas verticales
• Transportadores con curvas horizontales
• Transportadores de alta capacidad, mayor que 8,000 tph (7,300 mtph)
• Transportadores de alta velocidad, mayor que 1,000 fpm (5 m/s)
Masa móvil
Para los fines del cálculo, dé por sentado que la banda y la carga sobre ella se mueven de manera
uniforme en línea recta. Utilice la ecuación para este movimiento lineal como la base para calcular las
fuerzas de aceleración y desaceleración. Una convención conveniente que utiliza las unidades de peso
para la masa se describe aquí, aunque el mismo concepto se aplica con las unidades de masa. El efecto
de la masa total de la banda y la carga se calcula a partir de su peso por unidad de longitud multiplicado
por la longitud. Sin embargo, otras piezas importantes del sistema rotan. Esto se aplica a todas las poleas,
a todos los rodillos y a todas las piezas rotativas del accionamiento. Para incorporar los componentes
rotativos, se debe encontrar su masa equivalente como si estuvieran en movimiento lineal (justo como se
convierte el torque del accionamiento en tensión del accionamiento). Para los cuerpos rotativos, la masa
distribuida alrededor del centro de rotación es equivalente a la misma masa concentrada en una distancia,
K, (el radio polar de giro) desde el centro. El peso equivalente, WK2, es el peso del cuerpo multiplicado
por el radio de giro al cuadrado. En este formato, el peso se utiliza para cuantificar la masa. Esto se debe
conciliar en el cálculo para la integridad dimensional. La velocidad en el radio efectivo K en comparación
con la velocidad de la banda luego se usa para ajustar el peso equivalente del componente al peso de la
banda, por lo tanto, se puede suponer que brindan una contribución efectiva al peso total o a la masa
efectiva del transportador, que actúa como un cuerpo rígido a la velocidad de la banda. Si se conoce WK2
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para los componentes rotativos del transportador, se puede obtener el peso equivalente efectivo, Wet, de las
masas móviles en la línea de la banda. Los valores de WK2 [lbf-ft2 (kgf-m2)], que requieren el cálculo de
los detalles del diseño, excepto para las formas muy sencillas, se deben estimar a partir de la suma de las
formas sencillas o se deben obtener para cada componente a través de los fabricantes de componentes de
transportadores.
⎛ ⎛ 2 × π × Ni ⎞ ⎞⎟
2
Ecuación 6.119
Wet, peso equivalente de todos los componentes móviles del transportador y la carga
Donde:
i = subíndice para cada componente rotativo individual, incluidos los componentes del
accionamiento, el subíndice “n” se utiliza para las poleas
Ki = momento polar de inercia o radio efectivo del componente rotativo “i”
Lb = 2 L Longitud total de la banda en el transportador [ft (m)]
Lm = porción cargada de la banda, varía entre 0.0 y la longitud de la banda, L
Ni = velocidad rotacional del componente “i” (rpm)
V = velocidad nominal del diseño de la banda o velocidad de la banda antes del tiempo, t,
cuando comienza la aceleración
Wbt = Wb Lb Peso total de la banda [lbf (kgf)]
Wet = peso equivalente total de todos los componentes móviles y la carga [lbf (kgf)]
Wrmt = Wm Lm Peso equivalente total del material a granel sobre la banda [lbf (kgf)]
W = peso del componente rotativo “i” [lbf (kgf)]
Wet
Met =
g
Ecuación 6.120
M
et, masa equivalente total de los componentes y las cargas
móviles
ΔTa = Met × a
Ecuación 6.121
Ta, fuerza de aceleración (+) o desaceleración (-) suministrada al
Δ
transportador móvil para causar el cambio de velocidad
V a Tmin n
Ecuación 6.122
ΔV, cambio de velocidad de la banda en el intervalo de tiempo, t
Vt = V −ΔV
Ecuación 6.123
Vt, velocidad transitoria de la banda en el tiempo t
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Donde:
Lo anterior da una ΔTa efectiva total que es brindada por o para la masa móvil del transportador mientras
que la velocidad de la banda cambia al ritmo de a. Esta fuerza es un valor total, para la aceleración
global, a, y el tiempo, t, debido a las contribuciones de las diversas masas. Las contribuciones de tensión
locales Tam, Tab y Tai se observan alrededor del transportador y corresponden a la aceleración local en la
línea de la banda, pero el análisis del cuerpo rígido no las fracciona. En este cálculo simplificado, se da por
sentado una aceleración uniforme, a, por lo tanto, Tacontribuye con un desequilibrio de la tensión solo
sin la explicación de los efectos locales, excepto aquellos que participan en el reequilibrio de la suma de
tensiones cero en el movimiento en estado estacionario. El valor del cálculo se encuentra en la estimación
del tiempo y/o la fuerza necesarios para los cambios de velocidad de la banda. Es necesario realizar un
análisis dinámico completo para estos efectos detallados y transitorios.
En algunos casos, es preferible controlar el comportamiento dinámico del transportador mediante el
aumento de la masa efectiva. Esto se puede realizar añadiendo un volante. El WK2 de un volante se
puede añadir al accionamiento y, de este modo, se aumenta el tiempo de arranque y se limita la entrada
de torque al sistema del transportador de banda, al igual que se aumenta el tiempo de detención y la
distancia. La información adicional sobre estos cálculos se brinda como su contribución del componente.
a=
∑ ΔT en
Met
ΔV
td = (s)
a
Ecuación 6.124
t, tiempo de detención del transportador
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Donde:
ΔV
Ld = ×t
2
Ecuación 6.125
L
d, distancia del desplazamiento que el transportador recorre antes
de la detención
Las consecuencias de la detención o del desplazamiento pasivos incluyen:
• El tiempo de detención de emergencia se debe considerar debido a sus consecuencias en cuanto a
la seguridad.
• El tiempo corto del desplazamiento puede ser un indicador del potencial para el desarrollo de las
tensiones dinámicas altas. Esto se trata como un efecto de la tensión transitoria.
• La cantidad de material descargado puede desbordar un transportador de recepción que
desacelera rápidamente o que está detenido.
La detención y el arranque secuenciales del transportador casi siempre son un prerrequisito del diseño del
transportador, como parte de un sistema de manejo de material a granel. La coordinación del tiempo de
deslizamiento o la distancia del desplazamiento es importante cuando un sistema transportador de banda
realiza la transferencia de uno a otro, hacia el almacenamiento o hacia los equipos de procesamiento.
Como ejemplo, una banda con centros muy largos puede realizar la transferencia a una banda con centros
cortos y, en este caso, el tiempo requerido para desacelerar las dos bandas se debe sincronizar, a pesar de
las diferencias en las fuerzas de frenado requeridas. Durante el período de aceleración, es necesaria la
misma sincronización. En cualquier caso, las consecuencias de no realizar el análisis adecuado y de no
brindar los controles necesarios pueden dar como resultado una acumulación en el punto de transferencia
y la posible destrucción de la maquinaria y la banda, y un sistema inoperante. La cantidad de material
descargado durante el intervalo de detención se basa en el recorrido de la banda durante el apagado.
Md = Wm × L d
Ecuación 6.126
Md, material descargado durante la detención
Se debe considerar si el frenado activo, como se describe a continuación, es necesario debido a las
inquietudes en cuanto a la detención secuencial. Cuando una banda que está lo suficientemente en
descenso arranca con la carga mediante la liberación de un freno, el encendido puede ser pasivo y
acelerar según el mismo método de equilibrio de la tensión.
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En un sentido más general, cuando se cambia la ∆Te activa, cambia la velocidad. El cambio de energía
cinética del sistema se brinda a través de una polea activa y/o se convierte a partir de la energía potencial
del material para crear un nuevo equilibrio de la energía. La tasa con que se añade o extrae trabajo es la
potencia y la potencia disponible establece la tasa de cambio de velocidad de la masa móvil. En realidad,
debido a que la fricción tiene una dependencia relativamente baja de la velocidad y la fuerza de gravedad
del material, es independiente de la velocidad; ∆Te al final de un cambio intencional de la velocidad es
similar al valor antes del cambio de velocidad y a las tensiones de separación justo después de que se
inicia el movimiento. No obstante, ∆Te debe cambiar temporalmente para brindar modificaciones en el
impulso o la energía cinética del sistema. La potencia para mantener la velocidad es de alguna manera
proporcional a la velocidad en aumento, pero el torque en estado estacionario y la tensión están más cerca
de ser constantes sobre un rango de velocidades.
En resumen, el equilibrio del trabajo y de la fuerza de un sistema en estado estacionario se debe
restablecer a una velocidad distinta cuando cambian la potencia o la "tasa de trabajo" suministrados, pero
esto no se aplica a las tensiones, excepto de manera transitoria. La tasa en la que se reajusta la velocidad,
‘a’, está determinado por la naturaleza y la magnitud de la fuente de potencia o el proveedor de tensión
activa, la tasa del cambio de elevación y la magnitud de las diversas resistencias pasivas y las masas. Esta
aceleración es importante debido a que establece el tiempo requerido para un cambio de velocidad y las
fuerzas "dinámicas" de la banda que se desarrollan. La aceleración se puede considerar proporcional al
torque en exceso disponible debido a que la ∆Te transitoria o ∆Tet se restablece cerca de ∆Te al final del
cambio de velocidad. Para utilizar al calcular con la Ecuación 6.121:
Ecuación 6.127
ΔTa, cambio de tensión disponible para los cambios de velocidad
Donde:
Encendido y apagado
El encendido y el apagado son casos especiales del cambio de velocidad activa. El cambio de tensión para
la separación es significativo ya que incluye la mayoría de las fuerzas de fricción y el torque en exceso
necesario para acelerar el transportador está suministrado por el torque en exceso transitorio disponible
a través del motor u otro propulsor. El tiempo de encendido tiene consecuencias operativas importantes.
Los tiempos y las tensiones dependen de la disponibilidad de este torque extra observado sobre las curvas
de torque de velocidad para el motor en forma individual o en combinación con otros componentes de
accionamiento.
A pesar de que los niveles precisos de tensión dinámica requieren análisis dinámicos, la disponibilidad
del transporte y los asuntos de la temporización se pueden analizar y coordinar de manera satisfactoria
cuando se conoce la disponibilidad del torque en exceso del funcionamiento en estado estacionario,
utilizando la fórmula suministrada anteriormente. La distancia del recorrido y el material descargado
durante la detención activa se calculan de manera similar a la detención pasiva, utilizando la
desaceleración activa, -"a", y "t" que igual resulta del equilibrio de tensión neta. Asimismo, el uso de
componentes de desaceleración activa para las detenciones controladas o frenadas se debe evaluar en
cuanto a sus características de seguridad y temporización. El tiempo de detención, t, disponible de los
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cálculos del cuerpo rígido, también es importante para la selección del freno, como se trata más adelante
en este capítulo. Se deben considerar la ∆Tef causada por estos componentes y su efecto al detener el
sistema, debido a que las desaceleraciones altas pueden causar fuerzas más altas del sistema que con el
arranque. Los análisis dinámicos son necesarios para lograr una evaluación precisa de la detención rápida.
El análisis de tensión transitoria descrito anteriormente es una simplificación adecuada para el diseño
inicial de la mayoría de los transportadores y para los diseños finales de los transportadores cortos con
accionamientos de reacción lenta. La precisión del método anterior se puede aumentar con más tramos
cortos y al frenar el accionamiento en incrementos de ∆Tef variable que simule mejor el accionamiento
real. Sin embargo, esto no abarca la tensión o la energía presentes en el estiramiento transitorio de la
banda y no puede reemplazar a un análisis dinámico completo.
Cuando se detiene el movimiento hacia adelante, un transportador de banda con carga inclinado en una
pendiente suficiente tiende a moverse hacia atrás. Si la banda cargada se mueve hacia atrás, el material
podría acumularse en el extremo final del transportador. Esto podría dañar gravemente la banda, crear un
peligro de seguridad y dar como resultado la necesidad de limpiar y desechar el material derramado. Para
evitar esta inversión del movimiento, a menudo, se utiliza un tope de detención. Los tramos inclinados
actúan como tramos en descenso al momento de analizar la capacidad del tope de detención, debido a
que la dirección de la banda en cuestión está invertida.
Carga
La posibilidad de que haya diversas condiciones de carga mientras cambian la velocidad o las condiciones
de la carga durante la velocidad estacionaria afectará las tensiones de la banda. En especial con los
recorridos de los transportadores complejos, es posible que haya una amplia variedad de condiciones con
consecuencias significativas para el funcionamiento y la vida útil de los componentes. El diseño adecuado
requiere la evaluación de muchas combinaciones de carga y velocidad para obtener sus probabilidades y
consecuencias. El cálculo debe considerar cada una cuando se percibe un riesgo de la seguridad, una vida
útil más corta de los componentes o un riesgo operativo. En especial esto incluye:
• El proceso de iteración para llegar a Tef para una carga y una velocidad en particular con el fin de
verificar que los diseños de los componentes sean adecuados.
• Las consecuencias debido a la inercia del cambio de velocidad, a, al incorporar la característica del
accionamiento.
Al ampliar esto, el transportador de banda puede funcionar de manera satisfactoria durante la detención
o el arranque si se encuentra con carga completa o sin carga. Esto tal vez no se cumpla si solo unas partes
de la longitud del transportador están cargadas. Por lo tanto, se tiene que analizar al transportador bajo
diversas condiciones de carga. Por ejemplo, cuando un transportador de banda tiene una curva cóncava,
una condición crítica del arranque puede ser la elevación de la banda en la curva durante la aceleración
porque la porción de la banda adelante de la curva vertical cóncava está cargada, mientras que el resto
de la banda no lo está. Dichas condiciones requieren una consideración deliberada con respecto a su
posibilidad de ocurrencia y luego un análisis cuidadoso. Lo siguiente se debe considerar como una lista
parcial de ejemplos o condiciones de carga posibles que se deben tener en cuenta:
• Funcionamiento estacionario con carga uniforme del estado sin carga al estado con carga
completa, incluidos diversos porcentajes.
• Encendido y apagado, pasivo y activo, bajo diversas cargas uniformes.
• Condiciones de velocidad estacionaria y transitoria con carga y descarga progresivas de la banda
(carga, descarga).
• Condiciones de velocidad estacionaria y transitoria con carga solo en las curvas o descarga solo en
las curvas.
• La velocidad estacionaria y transitoria con carga o descarga en todas las pendientes o todos los
declives.
• Falla o detención del funcionamiento de los componentes de accionamiento bajo diversas cargas.
Algunas de estas condiciones pueden ser extremadamente improbables o producir un daño consiguiente
bajo. En otros casos, puede ser evidente que una condición es peor que otra. En dichos escenarios, el
análisis se puede limitar a los que se consideran prominentes, en especial, en la etapa de diseño preliminar
o conceptual. El diseño final implicaría revisiones adicionales para comprobar estas suposiciones o
criterios. El análisis dinámico puede ser necesario para la evaluación adecuada.
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Modelado dinámico
En la 5.º edición de Transportadores de Banda para Materiales a Granel, un subtítulo en el Capítulo
6, Tensión de la banda, potencia e ingeniería del accionamiento, se identifica como "Suposiciones
necesarias". Debido a que esto se escribió hace varios años, muchas consideraciones importantes han
evolucionado en las industrias que manejan materiales a granel, lo que determina una inquietud adicional
con respecto a las características de elasticidad de la banda.
Al igual que en todas las investigaciones de ingeniería de este tipo, la primera pregunta es, "¿con qué
precisión se deben realizar los cálculos?” La respuesta no es sencilla. Los factores importantes son el
tamaño total, la importancia de la instalación, y el tipo y la sensibilidad de los equipos adyacentes a ella.
En cualquier caso, se tendrán que hacer numerosas suposiciones de simplificación para mantener al
trabajo de ingeniería dentro de los límites razonables. Para obtener los ejemplos de las suposiciones de
simplificación, consulte los problemas relacionados con el estiramiento de la banda (elongación elástica a
partir de las fuerzas de aceleración o desaceleración) y las reacciones del tensor.
En primer lugar, y como punto más importante, las aplicaciones de transporte con bandas se han vuelto
mucho más grandes. Cuando se redactó la 5.º edición, un transportador típico podía tener de 36 a 42
pulgadas (900 a 1066 mm) de ancho y transportaba de 750 a 1,000 tph (680 a 900 mtph) a velocidades
de 400 a 600 fpm (2.0 a 3.0 m/s) por longitudes de 500 a 1,500 ft (150 a 450 m). Hoy en día, aún es real
que las características de elasticidad de la banda y la dinámica del transportador "no son un problema
importante" en los transportadores de esta categoría. Y, aunque estos transportadores aún existen en
todas las industrias, muchos transportadores de hoy en día tienen 72 pulgadas (1800 mm) de ancho y
transportan de 5,000 a 10,000 tph (4,500 a 9,000 mtph) a velocidades de 1,000 a 1,500 fpm (5.0 a 7.5 m/s)
por longitudes de 10,000 a 20,000 ft (3,000 a 6,100 m), y los transportadores de banda más largos de
la actualidad tienen hasta 120 pulgadas (3.0 m) de ancho y transportan 44,000 tph (40,000 mtph) a
velocidades de hasta 2,250 fpm (11.5 m/s) por longitudes de hasta o más de 50,000 ft (15,250 m). Sin
duda, en estas aplicaciones más grandes, las suposiciones de simplificación que tratan la elasticidad ya no
son útiles. Ignorar la elasticidad de la banda durante la detención y el arranque puede tener un impacto
importante en el rendimiento del transportador.
En segundo lugar, cuando se redactó la 5.º edición, casi ningún ingeniero de transportadores o muy pocos
de ellos tenían computadoras disponibles para hacer los cálculos. Debido a que los problemas dinámicos
son difíciles desde el punto de vista de la informática, era absolutamente necesario simplificar el proceso
analítico. En ese momento, era "muy común al momento de encontrar una solución a los problemas
de la dinámica" considerar al sistema como un cuerpo rígido. Hoy en día, a medida que el hardware
computacional continúa desarrollándose a un ritmo extremadamente rápido, los ingenieros pueden tratar
los problemas dinámicos con más precisión.
En tercer lugar, gracias al hardware de las computadoras, surge la disponibilidad inevitable del software
de ingeniería. Ya no es necesario que un ingeniero de bandas transportadoras aprenda y calcule de
manera tediosa cada paso en el proceso analítico, ya que sencillamente puede comprar una herramienta
informática e ingresar los datos según sea necesario. Un ingeniero de transportadores de la década
de 1970 tenía que pasar semanas haciendo un montón de cálculos para diseñar un transportador de
10,000 ft (3,050 m), mientras que un ingeniero del siglo XXI solo debe dedicar unos minutos para
evaluar la viabilidad de un transportador de 20,000 ft (6,100 m) con un programa de software de análisis
estático que se encuentre disponible en el mercado. Aunque estos programas tal vez brindan un análisis
completamente confiable de un transportador en funcionamiento, son poco eficaces al momento de guiar
a un ingeniero novato en la dirección del método adecuado para arrancar o detener la misma máquina de
manera confiable.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Los cálculos simplificados iniciales para la aceleración y la desaceleración consideran al sistema como un
cuerpo rígido. Esto es común en la solución de los problemas de la dinámica. A pesar de que, en general, los
resultados son bastante satisfactorios, existe una mayor preocupación en cuanto a la precisión de los resultados
en el caso de los transportadores de banda. Durante los ciclos de aceleración y de desaceleración, las fuerzas
transitorias impuestas dan como resultado un estiramiento extra que no se observa durante el funcionamiento
en estado estacionario. Esto puede dar como resultado la falla temprana del empalme, un recorrido excesivo
del tensor y otras dificultades. El diseñador de transportadores de banda debe saber que, para los sistemas
transportadores con bandas centrales muy extensas, no se deben pasar por alto las consideraciones del
estiramiento.
Modelado matemático
Al realizar los cálculos del arranque y la detención utilizando el análisis estático, se da por sentado que todas
las masas se aceleran al mismo tiempo y, de este modo, se da por sentado que la banda es un cuerpo rígido y
que las masas rotativas y la banda están rígidamente conectadas (F = M × a). En realidad, el torque producido
en el motor y transmitido a la banda mediante la polea motriz crea una onda de tensión que hace arrancar a
la banda con un movimiento gradual a medida que la onda se propaga a lo largo de ésta. Las variaciones de
la tensión a lo largo de la banda (y, por consiguiente, el estiramiento elástico de la banda) están causadas por
estas ondas longitudinales amortiguadas por la fricción interna en la banda y en el material, y la resistencia al
movimiento.
Muchas publicaciones desde 1959 han documentado que ignorar la elasticidad de la banda en los
transportadores de alta capacidad y/o de longitud prolongada durante la detención y el arranque puede
generar la selección incorrecta de la banda, el accionamiento y el dispositivo tensor. No incluir la respuesta
transitoria a la elasticidad puede dar como resultado una predicción imprecisa de:
• Las tensiones máximas de la banda y, por consiguiente, los factores de seguridad de la resistencia de la
banda, en particular, en el empalme
• Las fuerzas máximas en las poleas
• Las tensiones mínimas de la banda y, por consiguiente, el derrame de material, y el daño de la banda
o del rodillo
• Los requisitos de fuerza del tensor
• Los requisitos de recorrido y velocidad del tensor
• El desfase del accionamiento
• El torque de separación
• El torque del dispositivo de retención
• La carga compartida entre los accionamientos múltiples
• La estabilidad del material en una pendiente
En algunas aplicaciones, es importante que se considere un modelo matemático de transportador de banda
que tenga en cuenta la elasticidad de la banda durante la detención y el arranque. Fundamentalmente,
los conceptos matemáticos utilizados en el análisis de elementos finitos actual se utilizan para los pasos del
tiempo secuencial en el análisis dinámico.
Debido a que los cálculos matemáticos necesarios para resolver estos problemas dinámicos son muy
complejos, el objetivo de esta publicación no es detallar el fundamento teórico del análisis dinámico. En
cambio, el objetivo es aumentar el conocimiento de estas técnicas de análisis con una descripción más
simplificada del método.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Figura 6.132
Modelo de un sistema transportador completo
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Todos los análisis deben comenzar con las condiciones iniciales (t = 0). La condición inicial supuesta de
este análisis deriva de la condición de funcionamiento en estado estacionario (análisis estático). Debido a
que esta condición inicial se basa en el funcionamiento a velocidad máxima, la primera parte del análisis
dinámico debe simular la condición transitoria de la detención.
Simulación de la detención
Las masas aglomeradas provienen del peso del material, el peso de la banda, las poleas, etc. El elemento
de resorte reológico compuesto proviene de la carcasa de la banda seleccionada, de las propiedades de
las cubiertas de caucho y de las resistencias al movimiento calculadas, como se desarrolló anteriormente.
Inicialmente, los elementos se incluyen de manera que igualen la tensión del funcionamiento calculada en
cada elemento, como se ilustra en la Figura 6.133.
T1
la b anda
Tens ión de
L1
Torque del
accionamiento
L2
Vel = V
T2 Tiempo = 0
Tensión de la banda
Figura 6.133
Diagrama de tensión del funcionamiento
La diferencia entre T1 (tensión del accionamiento del lado ajustado) y T2 (tensión del accionamiento
del lado suelto) en la banda equivale al torque a lo largo de la polea motriz durante el funcionamiento,
que coincide con el torque aplicado por el accionamiento. En esta condición de estado estacionario, las
velocidades alrededor del transportador en cada elemento son casi una constante.
La Figura 6.134 representa un tiempo (dt) poco después de que se extrae el torque del accionamiento para
simular una detención del desplazamiento libre.
banda
de la
Tensión T1
L1
L2
Vel= v dv
Tiempo = t + dt
Tensión de la banda T2
Figura 6.134
Diagrama de detención del desplazamiento libre
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
banda
n de la
Tensió T1
L1
Vel = v dv
Tiempo = t + dt
T2
Figura 6.135
D
iagrama de detención del desplazamiento libre con tensor por acción de la
gravedad
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Banda
A menudo, la banda es el componente más costoso e importante para el éxito del transportador en
general, así como para los demás componentes. La banda, con sus materiales de construcción y su
ubicuidad, tiene un efecto poderoso sobre la resistencia al movimiento, el cálculo de la tensión transitoria
y las fuerzas impuestas sobre los demás componentes.
Resistencia de la banda
La resistencia de la banda requerida es un resultado primario de los métodos de cálculo tratados en este
capítulo. La resistencia de la banda, como se emplea en este manual, se refiere a la resistencia del diseño
clasificado, o a la tensión de trabajo de la banda permisible máxima por la unidad del ancho de la banda
en unidades de libras por pulgadas de ancho, PIW, (o kN/mm). Esta capacidad operativa del diseño es
menor que, pero está relacionada con, la resistencia a la rotura o la resistencia a la tensión máxima bajo
una carga aplicada con aumento estable mediante el factor de seguridad de la banda. Esta relación entre
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
la resistencia a la tensión máxima y la tensión de trabajo permisible es un factor de diseño que incorpora
la acumulación de las tensiones alternativas alrededor del circuito de la banda y cuando se dobla
alrededor de las poleas.
La vida útil de la banda está relacionada con la resistencia a la tensión en comparación con la tensión
operativa o el factor de seguridad. En general, una mejor vida útil de la carcasa de la banda se obtendrá
si la banda tiene un mayor tamaño y cuenta con poleas más grandes. Además, cuanto menos poleas y
transiciones acanaladas tenga la banda, en especial al funcionar cerca de su límite de tensión, más larga
será la vida útil de ésta. Las bandas más largas a velocidades más bajas son indicadores de una mejor vida
útil cíclica, o contra la fatiga, de la carcasa. Las prácticas que aumentan la vida útil de la banda también
impactan de manera significativa en el costo inicial, por lo tanto, se recomienda consultar al fabricante de
bandas con respecto a los transportadores complejos extensos.
Se deben reconocer dos categorías principales de la banda en cuanto a las diferencias más importantes
en la capacidad de resistencia, así como con respecto a la rigidez y el peso. En general, las bandas con
carcasa de tela tienen menos resistencia y más estiramiento que aquellas que utilizan cables de acero para
soportar la tensión de la banda. Incluso con estas dos categorías amplias, los cambios en la construcción
de la banda para la resistencia variable también impactan en los requisitos de los componentes, como por
ejemplo, el diámetro mínimo de la polea, el ancho mínimo para la capacidad para formar un ángulo de
acanalamiento, el recorrido del tensor y el ángulo de acanalamiento permisible. Como se describe en el
Capítulo 7, los fabricantes de bandas brindan los límites para estos elementos de las bandas.
Factor de seguridad de la carga transitoria
El máximo generalmente recomendado para la tensión de la banda de arranque o transitoria ocasional
como se calcula en este capítulo es el 150 por ciento de la clasificación o de la tensión de trabajo de la
banda permisible. En los transportadores con tensiones por debajo de 75 lbf/pulgada de la capa (13.1 N/
mm) o el equivalente, el máximo se puede aumentar hasta el 180 por ciento. Para obtener los márgenes
del diseño final, se debe consultar a los fabricantes de equipos transportadores o de bandas de caucho. El
diseñador de transportadores de banda debe investigar las fatigas de la aceleración de los componentes
del transportador para garantizar que las fatigas generales permanezcan dentro de los límites seguros. La
banda puede absorber diversos ciclos de tensión cerca de esta resistencia a la tensión, pero si se repiten,
puede producir una falla catastrófica con consecuencias graves en términos de la seguridad.
Empalme
En general, el empalme tiene menos resistencia que la banda. Esto puede disminuir la capacidad
efectivamente de la instalación de la banda. En particular, los empalmes mecánicos inadecuados (que
nunca se utilizaron con instalaciones de cable de acero) o los empalmes vulcanizados con un diseño
deficiente controlan la tensión máxima del diseño. Debido a que la falla de la banda y del empalme es
un proceso progresivo, esto se puede aceptar como una solución temporal, pero se debe tener en cuenta
en el proceso del diseño para las instalaciones permanentes. Los ciclos de carga y los efectos de la flexión
pueden ser particularmente importantes para los empalmes inadecuados, de manera que el diseño o
la selección del empalme pueden determinar la banda seleccionada o las tensiones permitidas en un
transportador.
Módulo de la banda/rigidez
La flexibilidad de la banda en diversas direcciones es clave para el funcionamiento del transportador e
integral para la selección de la construcción y la resistencia de la banda. Lo más relevante para la tensión
nominal de la banda es el estiramiento recuperable o elástico en la dirección longitudinal. Lo siguiente no
se aplica al estiramiento no elástico o con rotura permanente en la tensión inicial con tensión pico.
Estiramiento longitudinal
A medida que se aplica tensión a la banda, esta se estira. La rigidez longitudinal no proporcional se
aproxima al parámetro lineal llamado módulo de la banda que aplica casi la tensión del funcionamiento
normal. Las unidades de lbf/in (kN/mm) de ancho se utilizan para el módulo de la banda, lo que implica
un espesor nominal e irrelevante. En un sentido físico, esta es la tensión teórica necesaria para causar
un estiramiento del 100% o el doble de la longitud. En efecto, el módulo de la banda es una función de
la carcasa o los cables de acero, debido a que las cubiertas y los cauchos de relleno contribuyen mucho
menos a la rigidez total de la banda. La predicción del estiramiento es importante para la instalación y el
recorrido del tensor.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
0.5
⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎢ Eb ⎥
Vw = ⎢ ⎥
⎢ Wb ⎥
⎢ BW × g ⎥
⎢⎣ ⎥⎦
Ecuación 6.136
Vw, velocidad frontal de onda de tensión transitoria
Peso de la banda
La masa y, en consecuencia, el peso de la banda afectan la resistencia de rozamiento y las propiedades de
inercia del transportador. El peso se ve influenciado principalmente por la construcción y el espesor de la
carcasa y el espesor de la cubierta. Estos datos se encuentran disponibles en la literatura de los fabricantes.
Rodillos
El rodillo puede tener una influencia importante y ampliamente variable en la tensión de la banda, a
través de los elementos de su diseño y su aplicación. Las contribuciones de la tensión del rodillo para los
fines del diseño se tratan en la sección Resistencias principales y se ven afectadas por el espaciamiento, las
tolerancias de la instalación y la Serie según CEMA o la clasificación de la carga. Los valores brindados
son adecuados para el diseño estándar o preliminar, pero se debe reconocer que la construcción del rodillo
varía ampliamente y puede tener un efecto importante en la contribución real con la tensión de la banda
añadida a la banda. Esta sección trata los elementos del rodillo en más detalle para el uso adecuado y la
aplicación apropiada.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
puntos de carga, las resistencias del rodillo, independientes y dependientes de la carga, se deben aumentar
según un factor de 4.0. Alternativamente, si se esperan índices de fallas anuales mayores que el 5% a lo
largo de la longitud total del transportador, las resistencias del rodillo se deben aumentar mediante un
factor de multiplicación de uno más el índice de falla mensual en porcentaje dividido por 50. Esto supone
el reemplazo mensual de los rodillos de tensión. La regla anterior se debe ajustar adecuadamente según si
los rodillos que fallan se reemplazan con más o menos frecuencia.
Trayectoria
Durante el transcurso de la vida útil del transportador, se puede mover inadvertida o intencionalmente.
La carga puede cambiar y, a menudo, las bandas se dañarán, se le volverán a colocar empalmes o se
reemplazarán. El efecto de estas y otras condiciones cambiantes se puede observar como desalineación de
la banda, que se corrige mediante el ajuste de diversos rodillos. Se debe saber que siempre que la banda
pierde su trayectoria, se desarrollan fuerzas laterales que consumen energía.
Fricción de la superficie
Los materiales del rodillo y de la cubierta de la banda pueden ser distintos a los descritos anteriormente
en la sección sobre el deslizamiento de la banda y del rodillo. En este caso, se deben realizar ajustes
adecuados a Cbi en forma proporcional a la diferencia en la fricción del deslizamiento entre los materiales
genéricos y los materiales especiales que se tienen en cuenta. Además, la humedad u otros elementos
ambientales o químicos compatibles con el material a granel pueden afectar las medidas de fricción
anteriores.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Polea
La polea es principalmente un componente estructural rotativo y solo tiene influencias secundarias sobre
la resistencia del transportador al movimiento como se describe anteriormente. Sin embargo, todas las
contribuciones de fricción activa se transmiten a través de la polea como torque y fricción de contacto, por
lo tanto, el diseño de la polea puede tener una influencia importante sobre el diseño y el funcionamiento
del transportador.
El diámetro de la polea afecta en gran medida la vida útil de la banda en combinación con la tensión
local. Además, diversas características geométricas de la polea afectan indirectamente el diseño del
transportador y pueden causar tensiones transitorias y perjudiciales de la banda, por lo tanto, se debe
tener especial precaución. Las influencias locales del rodaje de salida diametral (TIR), el uso de la polea
de aletas y la distribución de la tensión de la banda transversal de las poleas de cara coronada pueden ser
importantes y se tratan en otras secciones.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Revestimiento
Aunque la protección contra el desgaste es importante, en general, la fricción mejorada del accionamiento
es el objetivo principal para el revestimiento de una polea activa. El factor de fricción, f, utilizado para el
diseño, es un valor impreciso, pero los valores suministrados en este capítulo han demostrado tener éxito
para la mayoría de las instalaciones. Se deben emplear estos valores, a menos que estén disponibles los
datos específicos de la prueba para la polea y la banda a escala completa.
Los factores de la envoltura Cw, desarrollados a partir de f, no determinan la T2, sino que solo establecen
su valor mínimo para el diseño seguro. Una banda y una polea húmedas disminuirán sustancialmente la
potencia que se puede transmitir entre ellas, debido al coeficiente de fricción más bajo de las superficies
húmedas. Diversos recursos, como el acanalado del revestimiento de la polea, reducen este problema
y son importantes si no se pueden anticipar las condiciones ideales. Sin embargo, la mejor solución es
mantener seco el lado del accionamiento de la banda. Si esto es poco práctico, puede resultar útil ampliar
la envoltura o suministrar algún medio para aumentar la tensión del lado suelto, Tmin.
Los valores de f suministrados para el diseño han demostrado ser seguros cuando están en las condiciones
adecuadas, según se diseñaron para transferir torque. Es decir, a medida que se desgasta o endurece
el caucho, su capacidad de accionamiento disminuye gradualmente. La cobertura pesada con agua u
otros materiales también interfiere con el contacto caucho con caucho requerido para la buena fricción.
Asimismo, las cubiertas cerámicas o duras de la polea deben tener superficies agresivas ásperas para
lograr el acoplamiento máximo. Claramente, el daño del desfase aumenta en este caso, pero el valor de
f recomendado para el diseño tiene un margen adicional de seguridad que cubre contra ese riesgo. Si es
posible, se deben utilizar los factores de fricción del revestimiento cerámico especificados por el fabricante.
El revestimiento se debe deformar circunferencialmente, debido a que la banda se encoje o acorta a
medida que cambia su tensión de T1 a T2. Debido a que el revestimiento y la cubierta de la banda no
cumplen por completo con las normas, una porción variable de la fricción límite, f, se utilizará a lo largo
de la longitud de contacto. Esta variación tangencial se combina además con las distancias cortas de
transición, las poleas coronadas, etc. Cuando todas estas influencias se presentan al mismo tiempo, puede
ocurrir un desfase limitado o local. Esto tal vez no sea suficiente para causar el desfase total o completo de
la polea, pero puede provocar el desgaste o ruidos del revestimiento. En algunas aplicaciones, puede ser
adecuado añadir un factor de seguridad al factor de fricción permisible para evitar esto.
Inercia de la polea
Aunque las poleas son pesadas, tienen un movimiento lento y, de alguna manera, están distribuidas
en forma aislada a lo largo del transportador, por lo tanto, su contribución total con la inercia del
transportador será relativamente pequeña. No obstante, para lograr un análisis minucioso del diseño, se
debe incorporar su contribución con WK2. Estos valores se pueden obtener a través del fabricante o se
pueden estimar a partir del peso de la polea. Debido a que el peso de la polea, en general, se concentra en
su diámetro externo, la inercia se puede estimar según su peso (de manera independiente del peso del eje)
de la siguiente forma:
Wne = Wn
Ecuación 6.137
Wne, peso equivalente de la polea
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Donde:
Torque y potencia
La sección Tensión Activa introdujo el uso del torque de la polea desde la perspectiva de las bandas, de la
siguiente manera:
Tqn
ΔTem =
Dn
2
Ecuación 6.138
ΔTem, torque de la polea
Donde:
El torque de baja velocidad en la polea está suministrado por un componente de tensión activa que,
en general, rota a una velocidad más alta, pero con un torque más bajo. Esto se puede llamar la parte
de velocidad alta del sistema de accionamiento. Excepto que haya alguna deficiencia, ambos tienen la
misma potencia o el mismo índice de energía aplicados. La potencia se calcula de forma distinta para el
movimiento lineal y rotativo.
Pbn = ΔTen × V
Pbn × SFd
Pdn = [hp (kW)]
En
Ecuación 6.139
Pdn, transferencia de potencia en un accionamiento del transportador
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Donde:
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
2
⎛ 2 × π × Nf ⎞
Wfe = Wf × K 2f × ⎜⎜⎜ ⎟⎟
⎟⎠
⎝ V
Ecuación 6.140
Wfe, masa efectiva de volante
Donde:
A menudo, el volante estará montado para rotar a la velocidad alta del motor para minimizar su tamaño
y peso. Se debe prestar especial atención al equilibrio sin problemas y a la conexión adecuada del torque
con el eje a partir de la tasa esperada de aceleración y desaceleración.
La inercia del accionamiento, debido al movimiento rotativo de sus componentes mecánicos, se cuantifica
según Σ(Wr × K2i × 2π × Ni/V)2). El WK2 de cada componente se multiplica por su velocidad individual
antes de arribar al total.
Accionamientos
Se considera que un accionamiento incluye los motores y los equipos relacionados conectados a una
polea en particular. En algunos casos, las poleas múltiples con sus accionamientos se consideran de un
solo accionamiento cuando están ubicados uno al lado del otro. Cada polea junto con sus componentes, a
menos que esté acoplada mecánicamente o con un control dependiente, se debe analizar por separado.
Además del/de los motor(es), cada accionamiento incluirá reductores de velocidad así como cojinetes y
acoplamientos para el soporte y la conexión entre sí y con las poleas. Estos componentes contribuirán
con la inercia del sistema así como con la ineficiencia o la pérdida de transmisión de potencia del
accionamiento. La reducción de velocidad necesaria del reductor es la relación de las revoluciones del
motor por revolución de la polea establecida como R:1 donde:
Nmotor
R=
V
π × Dpn
Ecuación 6.141
R, relación de reducción de la velocidad de accionamiento
Donde:
Típicamente, los reductores de velocidad tienen una clasificación de torque uniforme, pero puede variar
con la velocidad, debido a las limitaciones en la absorción y/o el rechazo de calor y el efecto sobre su
relación de eficiencia.
Por lo general, el motor tendrá un tamaño acorde a su salida de potencia o su clasificación de torque de
carga completa a la velocidad máxima o clasificada. La potencia y el torque de la placa de identificación
del motor deben ser mayores que Pdn calculado bajo carga completa y a velocidad máxima, o según
el requisito de funcionamiento sostenido más alto del transportador. Típicamente, el motor puede
suministrar un torque y una potencia mayores a velocidades más bajas, según su diseño. Esta capacidad
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
extra se utiliza durante el encendido o con cargas transitorias, pero causará el sobrecalentamiento del
motor si se requiere durante mucho tiempo. El motor que acciona un transportador de banda con carga
completa sin que se sobrecaliente tal vez no pueda acelerar el transportador con carga a la velocidad
del diseño desde el estado en reposo. Tan importante como la clasificación nominal es la selección del
tipo de motor y el control de torque para su capacidad para suministrar un torque sostenido durante el
encendido. Para asegurar las capacidades de arranque adecuadas, se deben utilizar los datos del fabricante
de motores con el fin de garantizar que el torque y el tiempo del encendido no se combinen para superar
la clasificación térmica del motor. Los motores más aptos para la inercia alta de los transportadores tienen
características de torque-velocidad relativamente extensas y planas, como los diseños de motor C y D de
NEMA o aquellos equipados con acoplamientos hidráulicos. Cuando se analiza el encendido casi estático
o rígido, es bueno utilizar un factor de arranque como la relación del torque de aceleración con el torque
de carga completa del accionamiento.
El arranque sin problemas y lento de una banda transportadora siempre es menos perjudicial para
los componentes del transportador y es esencial para impedir las tensiones transitorias altas y el
funcionamiento inestable de los transportadores extensos con bandas rígidas, torques en exceso o curvas.
Según el tamaño del transportador, el torque deseado de encendido y transitorio con frecuencia está
suministrado con diseños de torque-control, mecánicos o eléctricos, pasivos o activos, o en combinaciones.
El control pasivo resulta de una característica fija inherente de los componentes mecánicos del
accionamiento. El control activo está diseñado para reaccionar ante las condiciones particulares del
encendido en el accionamiento y también en otros puntos del circuito de la banda.
En general, el encendido sin problemas se logra mediante una de las dos formas:
• Un componente por separado modifica el torque del motor suministrado a la polea a través del
"desfase" interno, de manera que la velocidad del motor o del accionamiento puede ser distinta de
la velocidad del transportador o accionada. Los dispositivos hidrodinámicos, o los acoplamientos
hidráulicos, son los más comunes, aunque también se utilizan embragues de deslizamiento y
enfoques hidrostáticos o magnéticos/eléctricos. El desfase mecánico o eléctrico implica una
pérdida de energía, de manera que se deben considerar la capacidad térmica y la eficiencia de
estos dispositivos. El tiempo de enfriamiento requerido puede afectar la frecuencia permisible del
reinicio. Un pequeño desfase continuo así como el fluido interno o el flujo de la corriente también
causan pérdidas que pueden provocar ineficiencias de estos dispositivos.
• La velocidad del motor se controla de forma eléctrica, de manera que el torque requerido/
suministrado es compatible con el transportador y sus propias necesidades térmicas. El tipo de
motor utilizado es inherente al diseño de este tipo de control, como se trata en el Capítulo 13.
Para la coordinación de los accionamientos, el control activo de los componentes pasivos, con o sin
retroalimentación, es adecuado para los diseños de transportadores complejos y los accionamientos
múltiples. Este control incluye acoplamientos hidráulicos de llenado variable y accionamientos de
frecuencia variable u otros métodos de control eléctricos.
Las siguientes reglas generales para los transportadores más cortos y básicos también se pueden utilizar en
lugar de calcular la masa y la aceleración del transportador:
• El torque del rotor bloqueado del motor debe exceder la suma del torque requerido para elevar el
material, más aproximadamente el doble del torque requerido para superar la fricción total del
transportador, al margen de cualquier deficiencia posible del voltaje que pueda existir durante el
período de aceleración.
• La curva de velocidad-torque del motor no debe descender por debajo de la línea dibujada del
requisito de torque del rotor bloqueado al torque del requisito de potencia de funcionamiento a
máxima velocidad.
Estos métodos u otros simplificados o de promedio no son adecuados para los accionamientos múltiples,
los transportadores extensos y horizontales o los transportadores en descenso. En esos casos, se debe
utilizar un análisis dinámico completo, que incorpore las características del motor para evaluar el
potencial de calentamiento para las diversas condiciones transitorias del funcionamiento.
Cuando se debe absorber la energía en forma continua, como en el caso de un transportador con
secciones importantes en descenso, se debe utilizar un motor regenerativo y un control. El motor está
fabricado para funcionar como generador y la electricidad creada se vuelve a suministrar a la red de
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
potencia o se desecha a través del calentamiento por resistencia. Los accionamientos regenerativos
también permiten la integración del frenado transitorio en un sistema más sencillo y más eficiente.
Se recomienda considerar la instalación de un accionamiento de arrastre como parte del equipo de
accionamiento en climas con temperaturas bajas, donde la banda se puede endurecer o se puede
formar hielo sobre la banda transportadora, o debido a otras condiciones que generen problemas con
el encendido. El accionamiento de arrastre consta de un motor pequeño auxiliar y una maquinaria
de accionamiento que, mediante una configuración de embrague, controlan el funcionamiento del
transportador sin carga a una velocidad muy baja. Este accionamiento de arrastre está organizado para
estar operativo en todo momento cuando el transportador no traslada ninguna carga, de este modo,
se impide la formación de depósitos de hielo perjudiciales sobre la banda transportadora. Además,
tenga en cuenta los accionamientos de arrastre en las aplicaciones donde la banda se pueda pegar a los
componentes y dificultar el reinicio, debido a la naturaleza del material sólido a granel o del proceso. Los
accionamientos de arrastre normalmente funcionan aproximadamente al 10 por ciento de la velocidad
normal de la banda. El accionamiento de arrastre también se puede utilizar para brindar un medio eficaz
para la inspección de la banda transportadora.
Frenos
Un freno es un dispositivo de fricción bidireccional y activo que permite que una banda transportadora
se pueda detener en forma controlada. Debido a la disipación de energía que se requiere, en general, un
freno se utiliza durante el movimiento o las condiciones de carga transitorios, aunque un freno también
puede observar trabajos o funcionamientos continuos durante una extensión de tiempo en particular con
diversas combinaciones de carga en pendientes y declives. La energía cinética de la banda se convierte
en energía térmica o calor en el freno. Este calor se debe disipar o desechar. Las consecuencias para la
eficiencia general del transportador como para el tamaño y el costo del freno, a menudo, estimulan la
integración de una extracción de energía a través de la "regeneración" en el accionamiento, en lugar del
freno.
Los frenos adoptan su tamaño según la capacidad de torque, la capacidad térmica o la energía máxima
que se puede absorber, y para su índice de disipación de calor que afecta las detenciones reiteradas
aceptables. El control activo similar a los accionamientos y las consideraciones para no tener fallas
también juegan un papel importante en la selección del freno.
Topes de detención
Un tope de detención es un dispositivo mecánico unidireccional que permite que el transportador
funcione solo en la dirección deseada. Permite la libre rotación de la polea motriz en dirección de avance,
aunque impide automáticamente la rotación de la polea motriz en la dirección opuesta. Esto impide que
la banda se invierta y que el material ruede hacia atrás en una pendiente cuando el motor no está activado
u ocurren otras fallas. La activación es automática e inherente para estos dispositivos mecánicos, por lo
tanto, el control no representa un problema.
Aunque el cálculo del rodamiento hacia atrás se puede realizar comparando la elevación y la fricción, una
regla general común es que cuando la tensión requerida para elevar la carga verticalmente es mayor que
la mitad de la tensión requerida para mover la banda y la carga horizontalmente, se requiere un tope de
detención o un freno. Debido a que un tope de detención es un dispositivo de seguridad, es importante
que no se sobreestimen las fuerzas de fricción que retardan el movimiento en reversa del transportador. Se
deben emplear niveles bajos de Rrxx y extremos de tensión baja de la fricción de transporte con todas las
∆Te’s = 0 activas.
Los topes de detención se clasifican sobre la base del torque que pueden desarrollar con seguridad. Esta
es la Tqn requerida para impedir el movimiento en reversa o el rodamiento hacia atrás cuando todas las
demás ∆Te activas son cero. Las pendientes actúan como declives al momento de analizar el torque del
tope de detención, por lo tanto, se debe emplear la condición de fricción baja Rrxx para las resistencias
principales.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
En general, los topes de detención tienen una pequeña banda muerta o un movimiento en reversa antes
de su bloqueo y el torque se aplica rápidamente. Toda la energía cinética que se desarrolla a partir de este
rodamiento hacia atrás es absorbida por el tope de detención. Su deflexión interna y, en especial, la de su
soporte de reacción, en general, un brazo largo controlan el torque añadido que se desarrolla a partir de
este rodamiento hacia atrás. En la práctica del diseño, en general, el tope de detención tiene un tamaño
para impedir el daño accidental durante un atasco del transportador y la banda se estira con la capacidad
de torque máxima del rotor bloqueado del motor. Esto se trata en más detalle en el Capítulo 13.
No se recomiendan los topes de detención múltiples porque la "banda muerta" angular no se puede
predecir, por lo tanto, no se puede garantizar el torque compartido. Si se requieren múltiples topes de
detención, deben estar interconectados mecánicamente o deben tener soportes "suaves" bien diseñados
para permitir la predicción del torque compartido. Se debe consultar al fabricante de topes de detención
para estos diseños.
Debido a que los topes de detención son unidireccionales, los frenos se utilizan en su lugar en los
transportadores reversibles inclinados. Las recomendaciones de los topes de detención y de los frenos para
transportadores en funcionamiento normal o cuando se detienen se resumen en la Tabla 6.142.
Tipo de diseño Recomendación del Recomendación del Fuerzas ΔT
del transportador tope de detención freno* para controlar
Transportador No requerido No requerido Ninguna
nivelado u excepto cuando se desacelera
horizontal
Transportador Si las fuerzas netas No requerido - Tensión de elevación
inclinado causan el rodamiento + Resistencias principales
hacia atrás (ΔT<0) (en valores de Rrxx mínimos)
Transportador No corresponde Si las fuerzas netas causan el Tensión de elevación (negativa)
en descenso rodamiento + Resistencias principales
(ΔT<0) (en valores de Rrxx
mínimos)
Transportador No corresponde Requerido si ΔT<0 Se deben evaluar diversas
ondulado (Probable si la pendiente es mayor condiciones para determinar las
que el factor de fricción efectiva neta) fuerzas para controlar
Transportador No corresponde En combinación con En combinación con
de reversa simple las recomendaciones anteriores del las recomendaciones anteriores
diseño del transportador del diseño del transportador
* Los frenos se pueden requerir para las condiciones transitorias para todos los transportadores
Tabla 6.142
Recomendaciones de tope de detención y freno
6
TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Tensor
Los requisitos mínimos de la tensión de la banda calculados en las secciones anteriores se aplican a la
banda con los componentes llamados tensores. El tensor sencillamente mueve una polea para estirar
la banda y causar una fuerza de reacción en ésta. El tensor puede tener un efecto importante en la
confiabilidad y la eficiencia general del transportador. La tensión de la banda aplicada y el recorrido del
tensor, o el rango del movimiento de la polea, son los parámetros principales del diseño. El recorrido
requerido es la suma del recorrido requerido para la instalación y el empalme de la banda, la tensión
inicial o nominal, y el movimiento que adecua el estiramiento a partir de los cambios en la tensión
operativa. La longitud del transportador, el módulo de la banda y la tensión operativa tienen las
influencias principales en el recorrido. Consulte la Tabla 7.23. Se utilizan diversas ubicaciones y diversos
principios operativos según el espacio disponible, el recorrido requerido y los requisitos del sistema
transportador. La Figura 6.143 muestra diversas ubicaciones del tensor, incluidas varias geometrías y
terminologías. A menudo, el recorrido con forma de serpentina de la banda a través del tensor incluye
una polea motriz para las instalaciones sencillas y compactas.
Tensor
automático
Ajuste del
tensor
W
Tensor manual
Tensor por acción de la gravedad
de cola fijo
vertical sobre una banda inclinada
F
F
Figura 6.143
Configuraciones representativas comunes para las poleas tensoras
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Histéresis
La histéresis en el mecanismo del tensor resulta en un rango de fuerza en lugar de un valor constante
observado en la polea tensora. Esto es inherente al, y parte del, diseño de los componentes de control
activos, pero también es un resultado de la fricción en el mecanismo de transferencia de la fuerza tensora.
Los tensores automáticos se mueven alternativamente a medida que se aplica la fuerza tensora para
absorber la elongación de la banda de las tensiones añadidas en el transportador, y luego se retiran a
medida que la banda se acorta con la tensión reducida. Es decir, el tensor se debe percibir como un
elemento que empuja pero que a su vez es empujado. Según el mecanismo del tensor, estos dos modos
causan distintas fuerzas de reacción. Comúnmente, la fricción en el sistema tensor alterna la dirección,
por lo tanto, el efecto es desarrollar una banda muerta de aproximadamente la tensión esperada nominal
donde no ocurre ninguna corrección del movimiento o de la tensión. La retroalimentación de la banda
muerta en control también limita la precisión de la corrección de la tensión. El Capítulo 15 trata esto en
más detalle. El rango de tensiones posibles en el tensor de la histéresis se debe considerar para la tensión
mínima requerida y la carga de la tensión máxima.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
En algunos casos, se utilizan resortes o amortiguadores para proteger la polea tensora de la estructura.
Estos pueden ser efectivos para silenciar una onda de tensión sostenida, pero la capacidad de energía
potencial es mucho menor que el sistema, por lo tanto, el efecto neto en la tensión de la banda es
insignificante.
Punto de carga
Geometría de la entrada del material
Cuando el material se descarga de los chutes o los alimentadores en el transportador de banda, no se
puede dar por sentado que el material se moverá en la dirección del recorrido de la banda, a la velocidad
de la banda, aunque esto puede ser el caso en algunas instancias. Normalmente, el material cargado en
la banda se traslada a una velocidad considerablemente más baja que la velocidad de la banda. Por lo
tanto, el material se debe acelerar a la velocidad de la banda en la dirección del recorrido de ésta, y esta
aceleración requiere una tensión efectiva adicional. Los cálculos en este capítulo están simplificados, pero
son adecuados para los cálculos de la tensión y de la potencia en la mayoría de los casos. La energía de
la aceleración también se ejerce en la banda y el material con un daño potencial proporcional a ambos.
Como se analiza en el Capítulo 12, ambos efectos se pueden conocer y optimizar mediante el análisis del
recorrido del flujo del material que se carga para minimizar V - (sin(θi) × V0). Vea la Figura 6.16.
Accesorios
Los accesorios o los dispositivos para fines especiales pueden brindar un arrastre adicional, en general,
como fuentes puntuales. Aunque en general tengan un efecto menor en comparación con la fricción
y la elevación a lo largo de distancias prolongadas, no se deben pasar por alto en los transportadores
pequeños o donde están presentes en múltiples ubicaciones. Su contribución de tensión se debe obtener a
través de los fabricantes, se debe medir o, de lo contrario, se debe calcular aproximadamente. El arrastre
real suministrado por muchos accesorios puede ser significativamente menor que las ecuaciones del
diseño indicadas en "Pérdidas puntuales". El análisis bajo condiciones transitorias o para transportadores
regenerativos debe incluir las consecuencias de la falta de pérdida de estos componentes.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Optimización
La minimización de los costos de la inversión inicial y de los costos operativos, incluidos aquellos para la
energía, el mantenimiento y el tiempo de inactividad, es una parte importante para quien tiene a cargo
el diseño, que debe reconocer que la confiabilidad tiene un impacto significativo en el costo operativo
a lo largo de la vida útil del transportador. Por lo tanto, la tarea del diseño es más complicada debido a
esta característica añadida, pero es una medición esencial para el éxito del diseño, con sus problemas
variables inherentes, que se debe evaluar después de que un conjunto de detalles del diseño se establezca
por completo utilizando los métodos descritos en este libro. El análisis y la práctica de la optimización son
fundamentales para el conocimiento de la interacción entre la banda y los componentes. El cálculo del
costo del ciclo de la vida útil es una técnica frecuentemente aplicada a los análisis que no son de ingeniería
para la selección de los componentes.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Aunque los accionamientos delanteros y los frenos traseros se utilizan comúnmente para minimizar la
tensión que otras poleas deben soportar y para minimizar el estiramiento total de la banda, existen casos
en los que este paradigma se debe volver a evaluar, en general, para los transportadores con declives. Los
accionamientos múltiples y otras interacciones de los accionamientos se tratan en más detalle, según se
ven influenciados por las consideraciones del estiramiento de la banda.
Eficiencia total
El proceso de optimización requiere la comparación de diseños alternativos para un rango de variables.
Las comparaciones generales son necesarias para los fines de consideración y optimización pero, a
menudo, son difíciles de obtener debido a los impactos comerciales variables. Por lo tanto, puede ser
útil una base para la comparación técnica de diversos diseños alternativos, dentro de los requisitos de
una especificación de proyecto en particular o entre varios transportadores o proyectos. A pesar de
que la potencia o la clasificación de la banda son relevantes, la fricción de transporte, fe, debe permitir
una comparación más estable entre los diversos transportadores. Tenga precaución al realizar estas
comparaciones, debido a que los diversos parámetros del diseño, que varían de los conceptos básicos de la
capacidad, la elevación y la distancia a las sutilezas de la eficiencia del engranaje, los espesores de los sellos
y las cubiertas de la banda, pueden modificar la base para la comparación. No obstante, los siguientes
índices para las resistencias principales, como se detalla anteriormente, se pueden utilizar eficazmente si se
mantienen en perspectiva.
DIN f
Un método de diseño popular utilizado en diversas partes del mundo y mencionado en varias normas
internacionales, incluidos la Organización Internacional de Normalización (ref. ISO 5048:1989)
y el Deutsches Institut für Normung (ref. DIN 22101), se emplea para el diseño así como para las
comparaciones de referencias. Este "factor de fricción artificial" según ISO 5048:1989 es el cambio en
la tensión de la banda por unidad de longitud dividido por el peso combinado del material a granel, la
banda y el rodillo de tensión, de nuevo por unidad de longitud. Cuando se utiliza como herramienta
para la comparación, el total de las resistencias principales, es decir, la suma de todas las ∆Te menos las
contribuciones de las fuentes de elevación y puntuales, se debe dividir por el peso total móvil, incluido el
peso del material móvil, la banda alrededor de todo su recorrido y los rodillos, en los lados de transporte y
de retorno. Aunque las diversas contribuciones para el aumento de la tensión no varían consistentemente
con alguna o todas las contribuciones del peso, este factor puede servir con eficacia como herramienta de
comparación, en especial, cuando se mencionan estándares internacionales en la especificación.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
los subcomponentes, tales como el espesor de la cubierta de la banda, el diseño de la serie de rodillos y del
sello, y el peso de la polea. No obstante, fe cambiará menos debido a que el peso de estos componentes
no forma parte del cálculo. Como se describe en este párrafo, fe se explica como una forma sencilla de
comparar las elecciones del diseño del transportador. El caso en el que la banda esté vacía dará como
resultado una respuesta infinita si se utiliza la siguiente definición de fe, pero no se aplica debido a que no
se transporta ningún material:
T principal n
fe n
(adimensional)
L Wm
Ecuación 6.144
fe, eficiencia de transporte
Poleas activas
El objetivo general del diseño del transportador es minimizar la tensión pico y el estiramiento total. La
tensión pico estará ubicada en las poleas activas debido a que estas brindan los cambios correctivos de
la tensión a las que acumulan tensión, debido a la fricción del movimiento y las fuerzas de gravedad.
Debido a que el estiramiento de la banda es el producto de la longitud, la tensión y el módulo, un menor
estiramiento total se observará cuanto más cerca la polea activa esté a los tramos, con la contribución de
tensión de transporte principal. Las ubicaciones clave para considerar se encuentran cerca del extremo
de una pendiente prolongada, de una sección de alta fricción o donde la banda ingresa en un tramo
prolongado en declive que produce potencia neta.
Los accionamientos de polea única son los más sencillos y los más comunes para las bandas más cortas.
Las mejores ubicaciones para las bandas inclinadas u horizontales sencillas son en o cerca de la parte
delantera mientras que el accionamiento trasero se recomienda para los transportadores en descenso
regenerativos en general.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
El primero de estos resulta principalmente del uso de una ∆Te más pequeña, y en general, es el más
importante. Con los accionamientos de poleas múltiples, cada una de las poleas en el accionamiento se
observa de manera independiente con su propia envoltura, θn, factor de fricción, fn, y Tmin. Cuando cada
accionamiento se suministra con un torque conocido relativo entre cada uno, las tensiones se pueden
añadir sin inquietudes adicionales. Para otros accionamientos, esto no es tan sencillo. Cuando el torque no
está controlado activamente o no es una característica independiente de un propulsor, un accionamiento
de poleas múltiples se debe diseñar teniendo en cuenta la interacción de las características del
accionamiento y los diversos componentes en el sistema. La coordinación y el control del accionamiento
son elementos importantes de los accionamientos de poleas múltiples. En particular, cuando Tmin para una
polea n está suministrada por otra polea motriz n’>n, entonces la polea n’ se debe iniciar ligeramente más
rápido y se deben acelerar las dos a índices adecuados para la Tmin que necesita la polea motriz n.
La división del requisito total del accionamiento en múltiplos más pequeños también brinda beneficios de
las ubicaciones acertadas, al reconocer las consecuencias para la instalación y la simplicidad del control.
El uso y la ubicación de los accionamientos múltiples espaciados también influyen en los niveles de tensión
y el estiramiento, por lo tanto, se acumula menos fricción y tensión por acción de la gravedad antes de
que se ajuste a una magnitud más baja mediante una polea activa. De hecho, la tensión activa continua,
que compensa las adiciones de la tensión natural, se puede considerar ideal, si resulta práctico. El uso
óptimo de los accionamientos múltiples ocurre cuando la tensión que ingresa a las diversas ubicaciones del
accionamiento es equivalente.
Aunque el espaciamiento del accionamiento puede tener beneficios al reducir la tensión pico, solo las
diversas ubicaciones están disponibles y son beneficiosas en última instancia. Estas se encuentran en
la parte delantera y la parte trasera, y están espaciadas a lo largo de la sección de transporte como
los accionamientos impulsores. Para los transportadores más extensos, los sistemas de accionamientos
múltiples, a menudo, incluirán una combinación de accionamientos aglomerados que actúan
sustancialmente como uno en un extremo del transportador y como accionamientos adicionales en el otro
extremo y/o espaciados a lo largo del lado de traslado del transportador.
Accionamientos aglomerados
Si está adecuadamente diseñada, la configuración de poleas múltiples, a menudo, se considera como
un accionamiento único, debido a que se encuentran cerca unas de otras y se puede pensar que actúan
como una. En este caso, las tensiones exteriores a un accionamiento de poleas múltiples se utilizan
de la misma manera que aquellas para un accionamiento de polea única. Sin embargo, las poleas se
identifican en forma independiente.
Los valores Cw brindados para el cálculo de la tensión mínima también muestran el beneficio de una
envoltura más extensa para reducir la T2 requerida en un accionamiento. Este efecto se extiende con el
arco efectivo más largo de un par o una serie de poleas motrices. Además, la polea de tensión más baja en
el accionamiento se puede equipar con menos potencia que su parte proporcional, por lo tanto, requiere
incluso menos Tmin. La T1 de esta polea actúa como la T2 de las piezas adyacentes y, cuando tiene el
tamaño adecuado, es suficiente para la potencia más alta que permanece para las demás poleas motrices
y puede dar como resultado una reducción significativa de Tmin para todo el accionamiento, de manera
que la tensión máxima de la banda también es menor.
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T1 Polea T1
de contacto
Polea motriz T2
Envoltura
y de cola
Polea motriz
Accionamiento de polea única en el Accionamiento de polea única
extremo trasero sin polea de contacto. en el rodaje de retorno.
Utilizado cuando el accionamirnto del
extremo delantero no se puede aplicar.
Envoltura
T2 T1
Polea motriz Polea motriz primaria
T3
secundaria
Polea de contacto
Accionamiento subterráneo de polea doble en el rodaje retorno.
Figura 6.145
Diversos diseños de polea motriz
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Accionamientos impulsores
En teoría, el mejor accionamiento añadiría continuamente energía a lo largo del recorrido de la banda,
a medida que se elimina a través de la resistencia al movimiento y la energía potencial. Existen muchas
limitaciones prácticas para este accionamiento final, pero el concepto de eliminar tensión añadiendo
energía progresivamente a lo largo del rodaje de transporte de la banda se ha desarrollado mediante el uso
de accionamientos impulsores con beneficios de reducción en el requisito de resistencia de la banda.
Los accionamientos impulsores son trippers efectivamente fijos con poleas equipadas con motores de
accionamiento distribuidos a lo largo de la longitud del transportador extenso. La altura se mantiene
baja y la descarga está en línea para minimizar las preocupaciones en cuanto a la energía y el control
del material cuando se realiza su descarga. Los accionamientos impulsores se pueden ubicar en
intervalos regulares en el rodaje de transporte para reducir significativamente la clasificación requerida
de la banda. Más comúnmente, estos son un par de poleas: cada una tiene algo más de 180 grados de
envoltura, además realiza la descarga e inmediatamente recibe de nuevo el material. Vea la Figura 6.146.
Las estrategias de control bien concebidas para la carga transitoria y las condiciones de velocidad son
esenciales para estos diseños, debido al espaciamiento y a las demoras inherentes a la distancia entre ellas.
Figura 6.146
E
squema del accionamiento impulsor intermedio sobre el lado de transporte del
transportador
Accionamientos traseros
El accionamiento puede estar ubicado en la parte trasera como único accionamiento o como parte de un
accionamiento múltiple, tratado como accionamiento múltiple espaciado.
Por el mismo motivo que los accionamientos delanteros se prefieren para los transportadores inclinados,
los accionamientos traseros se deben considerar para los transportadores cuesta abajo o en descenso.
La decisión es menos evidente debido a que la energía potencial del declive se compensa mediante la
fricción o la pérdida de energía del movimiento. La pendiente y la fricción particulares, ya sea que se
consideren como el rango posible o preferentemente con la resistencia conocida de la banda y del rodillo,
determinarán si existe una ventaja clara para la ubicación en la parte trasera o delantera.
Un accionamiento trasero único se puede utilizar debido a los motivos del espacio, del mantenimiento
o de la estructura. En estos casos, el tensor automático debe estar entre el accionamiento y la carga
principal, y debe tener el tamaño adecuado, de manera que la tensión en el punto de carga no descienda
por debajo de los requisitos de tensión mínima. Claramente, esto se suma a la tensión pico de la banda y,
por lo tanto, a la clasificación y al costo de la misma.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Para los transportadores extensos, donde el mantenimiento de una tensión mínima para limitar el
porcentaje de pandeo no es una inquietud, la adición de una polea motriz de cola a otros accionamientos
en la parte delantera permite la reducción de Tmin, al compensar la resistencia de la trama del retorno
de manera que no se tenga que empujar desde el accionamiento delantero. La combinación de los
accionamientos traseros y delanteros da como resultado una clasificación más baja requerida de la
banda y una mejor flexibilidad del control para los transportadores todo terreno complejos y extensos.
La coordinación del encendido y el apagado es necesaria para que se obtengan los beneficios de la carga
compartida, en especial, durante las condiciones dinámicas.
Ubicación del tensor
La ubicación de un tensor automático en el punto de tensión mínima, a menudo brindará la tensión de
la banda promedio más baja y la menor cantidad de carga del tensor y por lo tanto, el estiramiento de la
banda. Sin embargo, las consideraciones de la geometría y del espacio, a menudo, anulan estos beneficios
y controlan la ubicación del tensor.
El tensor se ubica casi universalmente en la trama de retorno de la banda, a menudo, cerca de la parte
trasera o delantera. Las consideraciones principales para la ubicación del tensor son las tensiones
adicionales que se desarrollan en la banda de retorno a partir de la fricción del rodillo y de la banda, y
aquellas tensiones a partir de la diferencia de energía potencial neta para el peso de la banda, debido
a las elevaciones de la parte delantera y trasera. Por ejemplo, en una banda inclinada sencilla con un
accionamiento delantero, Tmin en el accionamiento será Ttu de un tensor trasero más una parte del peso
de la banda, pero disminuida por la fricción de la banda de retorno. Por el contrario, las tensiones de
Ttu de un tensor delantero aumentarán en la parte trasera a partir de la fricción de la banda de retorno,
pero disminuirán debido al peso de la banda al momento en que se observen en el punto de carga y
en el control de pandeo de la banda. Las magnitudes relativas de la tensión mínima requerida de la
polea motriz en comparación con la tensión mínima necesaria para las consideraciones del pandeo
determinarán la decisión para la ubicación del tensor entre la parte trasera y delantera, junto con otras
consideraciones de similar naturaleza. Evaluaciones similares entran en juego con los diseños de los
transportadores más complejos y pueden tener un efecto significativo en la clasificación de la banda
requerida.
La ubicación del tensor relativa al accionamiento afecta la demora en el tiempo para que el tensor
automático reaccione ante los cambios en la tensión en el accionamiento y, por lo tanto, influye en
la selección y el diseño de los componentes y del control. Por estos motivos, a menudo, la ubicación
preferida del tensor se encuentra cerca del accionamiento principal. A menudo, el ahorro en el costo de
los requisitos reducidos de la banda justifica el gasto en controles especiales o para ubicar el tensor en
una zona menos conveniente. Cuando el tensor se debe instalar en forma remota del accionamiento,
con accionamientos espaciados, o cuando el movimiento del tensor no es instantáneo, las velocidades
del control del encendido y de la detención deben coincidir con el tiempo de respuesta, incluido el
tiempo de demora para que los efectos de la tensión de la banda se traduzcan entre el tensor y el/los
accionamiento(s). Un tamaño ligeramente más grande del tensor puede compensar una respuesta lenta.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
afectada en gran medida por el módulo así como por la diferencia de tensión y puede ser un problema
cuando la velocidad del accionamiento está regida por el índice en lugar del torque, como es el caso
con los accionamientos síncronos. Históricamente, las poleas de accionamiento engrandadas entre sí
han justificado el uso de distintos diámetros para tratar este problema. El desfase relativo o la diferencia
de velocidad entre los accionamientos se puede estimar al comparar su tensión promedio en PIW (kN/
mm) en cada accionamiento dividido por el módulo de la banda más uno. A menudo, la variación entre
los accionamientos es pequeña, pero puede causar el desfase de la banda según las características del
accionamiento. El desfase de la banda en los accionamientos se debe evitar siempre que sea posible, ya
que aumenta el desgaste de la cubierta inferior y del revestimiento de la banda, además contribuye con la
desviación de la trayectoria.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
tramo para obtener las tensiones alrededor del circuito de la banda; las iteraciones son necesarias para
incluir los efectos de la fricción dependiente de la tensión y para corregir el estiramiento inicial de la
banda o la tensión promedio del tensor con el fin de satisfacer los requisitos de tensión mínima alrededor
del recorrido de la banda para el pandeo y la tensión de la polea activa. Para otras condiciones de
funcionamiento, se incorporan los cambios de tensión a partir de los cambios de la carga o de la velocidad
y la tensión del tensor se ajusta de nuevo para obtener el valor de la suma original.
Cuando las tensiones bajo diversas condiciones de funcionamiento se calculan e incorporan en el tamaño
de los componentes, el factor de seguridad se puede reducir a 1.1 o a 1.0 si se utilizan equipos de medición
de la tensión para conocer la tensión previa real.
Transportador de reversa
Los transportadores de reversa son otro caso en el que las tensiones de la banda se ven influenciadas por
la ubicación de los componentes, pero con menos flexibilidad para la optimización. La tensión máxima,
o de diseño, desarrollada en varios puntos del circuito de la banda está determinada fundamentalmente
como se describe antes para el rango de cargas posibles y las condiciones de la velocidad transitoria con
la complejidad añadida de considerar la acumulación de tensión por separado para cada dirección del
recorrido. A menudo, los diseños de reversa justifican las configuraciones de los componentes especiales
para obtener el diseño con un costo total más bajo. En particular, los accionamientos de reversa se tratan
en el Capítulo 13. Los enfoques posibles del diseño incluyen lo siguiente.
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Polea motriz
Te
Ttu
Polea motriz
Te
Ttu
Tm
Figura 6.147
Tensión del tensor para el transportador de reversa
Comportamientos transitorios
Las tensiones transitorias implican tensiones dinámicas o cambiantes. La tasa de cambio tiene un
efecto importante en las consecuencias de la tensión transitoria. En particular, la energía potencial
almacenada como estiramiento de la banda o la elevación del peso del tensor en un punto en particular
del transportador tiene el potencial para moverse rápidamente y ser observada como cambio de tensión
en un punto distinto del transportador, cuando cambia el equilibrio de la fuerza en la banda. Estos
cambios pueden continuar propagándose alrededor del transportador hasta que se suprimen. También
pueden interactuar con la masa del tensor y causar su oscilación. En otros casos, las ondas de tensión
positiva y negativa se pueden propagar en cualquier dirección hasta que se encuentran y se duplican en
un punto en el extremo opuesto del transportador. Mientras que los aumentos activos en la ∆Te tienen
más probabilidad de producir una acción de autolimitación, la pérdida repentina de ∆Te es una inquietud
común debido a que es un cambio presente importante y rápido que puede ocurrir sencillamente al cortar
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Fallas inesperadas
La naturaleza de muchos de los efectos de la tensión transitoria es que no se pueden explicar mediante los
cálculos convencionales de este libro. Debido a la velocidad y la irregularidad, son difíciles de observar. No
obstante, existe una explicación no necesariamente relacionada con el diseño o la fabricación deficientes
de los componentes. Problemas comunes en transportadores existentes identificados con frecuencia
mediante el análisis dinámico:
• Fallas prematuras del empalme de la banda
• Roturas de la banda fuera de la zona de los empalmes
• Fallas reiteradas de la polea
• Recorrido excesivo del tensor
• Fallas de los componentes del tensor (cables, roldanas, etc.)
• Desfase del accionamiento o del freno
• Elevación de la curva vertical cóncava durante el arranque o la detención
• Fallas del freno
• Material arrojado desde la banda
Aleteo de la banda
El aleteo de la banda es una vibración dinámica en la banda de transporte o de retorno que, en general,
está iniciado por la desviación del rodillo, pero se magnifica debido a que la geometría, la carga y la
velocidad son casi una combinación crítica que define la frecuencia natural de este movimiento. En
algunos casos, en especial en las bandas de retorno planas, este comportamiento se puede predecir con
precisión como una cuerda vibrante. En general, el problema es más complicado que esto, pero se puede
estimar utilizando esta ecuación:
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
1 g
Sicn = × mm2 × π2 × Dr2 ×
32 ⎛ 2 ⎞
⎜⎜V × Δy s ⎟⎟
⎝ 100 ⎠
Ecuación 6.148
Sicn, espaciamiento crítico del rodillo susceptible al aleteo de la banda en el
tramo “n”
Donde: mm 1 o 2 (revise ambos casos)
Dr diámetro del rodillo de tensión en el tramo “n”
V velocidad de diseño de la banda [fpm m/s ]
ys ecuación del pandeo vertical de la banda como porcentaje
lbf ft
Dr 6 in T13 11185
, lbf Sir 13 10 ft Wb 26.3 Retorno Wm 0 V 600
ft min
lbf
26.3 10 ft
Wb Wm Sir 13 ft
y s13 100 100 0.294
8 T13 8 11185
, lbf
1 2 2 2 g
Sicn mm Dr
32 ys
V2
100
Compruebe mm 1
2
ft ft
32.2 32.2
1 2 2 6 in s2 2 s2
Sic13 1 3.1416 0.077 ft 8.5 ft
32 in ft 1 min
2
0.294 ft 2 0.294
12 600 100
ft min 60 s 100 s2 100
Sir 13 10 ft
100 100 119%
Sic13 8.4 ft
Compruebe mm 2
2
ft ft
32.2 32.2
1 2 2 6 in s2 2 s2
Sic13 2 3.11416 0.308 ft 33.7 ft
32 in ft 1 min
2
0.294 ft 2 0.294
12 600 100
ft min 60 s 100 s2 100
Sir 13 10 ft
100 100 29.67%
Sic13 33.7 ft
Nota: Con mm = 1 el espaciamiento del rodillo de retorno está dentro del 20% de Sir13 y, por lo tanto, excede el límite recomendado.
Figura 6.149
Cálculo de ejemplo de Sic13 del espaciamiento crítico del rodillo con respecto al aleteo de la banda
Lo rodillos no deben estar espaciados dentro del 20% de Sic. Si esto resulta difícil o imposible, se debe
realizar una mejora del espaciamiento irregular del rodillo o de la desviación del rodillo [TIR < 0.010 in
(0.25 mm)].
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
relacionado con la simulación avanzada y, por lo tanto, aún surge la pregunta de cuándo se requiere este
análisis. La respuesta es aún difícil de responder y, a menudo, todavía se basa en el costo de los equipos
y la importancia del transportador para la mina o la planta. Cuanto más alto es el costo de los equipos y
cuanto más importante es el transportador, más probabilidades hay de gastar en un seguro adicional del
análisis por adelantado.
En un intento de brindar mejores pautas más concretas, considere los siguientes problemas comunes en los
transportadores existentes identificados con frecuencia mediante el análisis dinámico:
• Fallas prematuras del empalme de la banda
• Roturas de la banda fuera de la zona de los empalmes
• Fallas reiteradas de la polea
• Recorrido excesivo del tensor
• Fallas de los componentes del tensor (cables, roldanas, etc.)
• El desfase del accionamiento
• Elevación de la curva vertical cóncava durante el arranque o la detención
• Fallas del freno
• Potencia inadecuada para el arranque
• Desplazamiento excesivo de la banda en las curvas horizontales
Aplicaciones nuevas que requieren el análisis dinámico para garantizar un diseño adecuado:
• Longitudes del tramo mayores a1 milla (1.6 km)
• Ubicaciones con accionamientos o frenos múltiples (delanteros/traseros o intermedios)
• Transportadores con alta elevación con tensor cerca del extremo de descarga (altos)
• Transportadores altamente regenerativos con frenos grandes
• Curvas horizontales
Aplicaciones nuevas que probablemente se benefician con el análisis dinámico:
• Transportadores de alta capacidad (más de 8,000 tph (7,250 mtph))
• Transportadores de alta velocidad (más de 1,000 fpm (5.0 m/s))
• Tensores de torno o frenos tensores que podrían reaccionar de manera distinta bajo las condiciones
de detención o arranque, en especial, en un escenario con pérdida de potencia
HERRAMIENTAS DE DISEÑO
Este capítulo brinda muchos cálculos para utilizar en la predicción de las tensiones en una banda
transportadora, así como otros índices relacionados con la tensión. Estos cálculos se han desarrollado
de manera determinante y definitiva para obtener un análisis claro de una amplia variedad de diseños
de transportadores y los comportamientos operativos. Su aplicación no es trivial y requiere el análisis
computarizado para manipular los cálculos y el rango de condiciones de funcionamiento. La visualización
de las tensiones en un recorrido completo de transportador es otra área en la que las computadoras han
permitido que los sistemas transportadores de banda complejos sean más manipulables.
Proceso iterativo
El proceso del análisis de tensión se trata como tema del Control de la Tensión. El alcance de los ciclos
de iteraciones o de recálculo con correcciones progresivas para las pérdidas de energía dependiente de la
tensión, las contribuciones de la tensión activa y las tensiones del tensor demuestran la cantidad de ajustes
y cálculos que participan en el diseño de todos los transportadores, excepto los más sencillos. El efecto del
funcionamiento bajo diversas condiciones ambientales, de carga y de tensión transitoria se acumula para
formar un diseño ideal que brinde una vida útil prolongada y estable del transportador. Además, otras
iteraciones de nivel más alto pueden ser necesarias para garantizar que los diversos valores de la tabla
suministrados en este capítulo sean seguros para la pérdida de tensión así como para los recorridos de la
banda con incremento de tensión.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
"n" (2) tramo "Ln" acumulativa "Hn" elevación del rodillo "Sin"
(grados)
6 Transporte (2)
250 (76.3) 2015 (614.6) 52.9 (16.1) 10.0 5.0 (1.53)
7 Transporte (2) 250 (76.3) 2265 (690.8) - 52.9 (-16.1) -10.0 5.0 (1.53)
8 Transporte (2) 250 (76.3) 2515 (767.1) - 52.9 (-16.1) -10.0 5.0 (1.53)
9 Polea de cabeza 2 limpiadores de
activa banda
10 Retorno -250 (-76.3) -52.9 (-16.1) 10.0 10.0 (3.05)
11 Retorno -250 (-76.3) -52.9 (-16.1) 10.0 10.0 (3.05)
12 Retorno -250 (-76.3) 52.9 (16.1) -10.0 10.0 (3.05)
13 Retorno -250 (-76.3) 52.9 (16.1) -10.0 10.0 (3.05)
14 Retorno -500 (-152.5) 0.0 0.0 10.0 (3.05)
15 Retorno -500 (-152.5) 0.0 0.0 10.0 (3.05)
16 Retorno -500 (-152.5) 0.0 0.0 10.0 (3.05)
17 Retorno -15 (-4.58) 0.0 0.0 10.0 (3.05) 1 arado en V
18 Polea dobladora
19 Polea tensora
por acción de la
gravedad
20 Polea dobladora
21 Polea de cola
(1) La carga para acelerar en el tramo n=1 es 2500 tph (2267.2 mtph)
(2) El transportador se considera 100% cargado en todos los tramos de transporte
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
R1
n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8
H5 H6 H7 H8
n1 n18
n20 n9
n21
n17 Hd
n19
R2
n16 n15 n14 n13 n12 n11 n10
1. Requisitos operativos
El transportador debe tener la capacidad para manipular 2500 tph de material ubicado en una región
semiárida de América del Norte. A continuación se brindan los detalles que afectan al diseño del
transportador.
Variable Valor Unidades Descripción
2,500 Tasa de carga o capacidad de diseño del material a granel
Q tph (mtph)
(2,267.5)
2,515 Longitud del recorrido total sin elevación neta
L ft (m)
(767.1)
90.0 Densidad aparente
γm lbf/ft3 (kgf/m3)
(1,441.6)
15 a 100 Rango de temperatura ambiente durante el
TF, TC °F (°C)
(-3.8 a 37.8) funcionamiento
DL 4.0 (101.6) in (mm) Tamaño máximo de partícula del material a granel
90 % Contenido fino de material a granel
Фr 33 grados Ángulo de reposo
Фs 20 grados Ángulo de sobrecarga
Tabla 6.150
Requisitos operativos para el transportador de ejemplo
El código de clasificación de material de CEMA para este material es D36. Se considera que el material
tiene un flujo libre y las inquietudes en cuanto al derrame del material son moderadas. El espacio permite
la colocación de un tensor por acción de la gravedad cerca del punto de carga, que se elige como el tipo
y la ubicación normalmente preferidos del tensor para este recorrido del transportador. Se prefieren los
rodillos transportadores de carga en 35 grados.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
2. Tamaño básico
Ancho de la banda
Según el Capítulo 4, el ancho mínimo de la banda para este material debe ser 3 veces el tamaño de la
partícula o de 12 pulgadas (300 mm). Debido a que, en ocasiones, la banda observará una carga completa
de partículas, el mínimo preferido es 5 veces el tamaño de la partícula o 20 pulgadas (500 mm).
t lbf 1 h
2500 × 2000 ×
Q h t 60 min = 1.543 ft2 (0.143 m2 )
A = =
V × γm ft lbf
600 × 90 2
min ft
Ecuación 6.151
Cálculo de ejemplo del área transversal, A, para el análisis del transportador de ejemplo
La Tabla 4.43 muestra una capacidad de As = 1.804 ft2 (0.168 m2) para una banda de 48 pulgadas (1219 mm)
con un ángulo de acanalamiento de 35 y un ángulo de sobrecarga de 20 grados que es 1.543/1.804 ×
100% = 86% de la capacidad teórica o el factor de diseño, DF, de 1/0.86 = 1.16. CEMA recomienda un
DF de > 1.0, por lo tanto, se elige una banda de 48 pulgadas (1219 mm) para el diseño inicial. Al utilizar
las ecuaciones en el Capítulo 4, el espacio libre del borde de la banda es de casi 5.0 pulgadas (127 mm) en
comparación con la recomendación mínima de 3.54 pulgadas (88.95 mm).
Velocidad en pendientes
Debido a que debemos trabajar con de 10º, se recomienda realizar una revisión según las Ecuaciones 3.7
y 3.8 para obtener los siguientes resultados: θ pendiente = 10°, σ0 = 44 lbf/ft2 (kgf/m2), γ = 90 lbf/ft3 (1442
kgf/m3), Δys = 2%, Vdesplazamiento máx = 1,434 ft/min (7.3 m/s), Vderrame máx =1,556 ft/min (7.9 m/s). Tenga en
cuenta que estos cálculos utilizan el pandeo máximo del 2%, independientemente del pandeo real y, por
lo tanto, los cálculos de velocidad en las pendientes pueden ser menores debido a las tensiones más altas.
Estas velocidades límite son más altas que la velocidad de diseño, V.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
6. Control de la tensión
Se requieren cálculos adicionales para distribuir las tensiones de la banda de manera adecuada y luego
para el funcionamiento con éxito en estado estacionario. Se necesitan diversos ciclos de recálculo de las
iteraciones del equilibrio de la tensión y revisiones de las condiciones de funcionamiento para obtener un
transportador viable. Se pueden realizar en varias secuencias. Aquí se brinda una opción.
• La tensión se añade en la polea motriz en forma equivalente a la diferencia de tensión en
cualquiera de los lados de la polea tensora para equilibrar el sistema. (28,528 lbf -10,106 lbf
=18,422 lbf)
• Se actualizan las tensiones en cada tramo (principalmente debido a los cambios en la pérdida de
pisoteo) y se aumenta de nuevo la ΔT de la polea motriz, según sea necesario. Esto se repite hasta
que las tensiones que entran y salen del tensor sean lo suficientemente parecidas.
• Revise y actualice la clasificación y el peso de la banda. Una banda de tela más pesada de 6 capas y
1200 PIW en 26.3 lbf/ft y un módulo de 70,000 PIW satisface los requisitos de la tensión.
• En este punto, las curvas verticales se revisan para verificar que los radios sean suficientes, con el
fin de impedir la elevación o la sobretensión de la banda para las diversas combinaciones de carga
en bandas planas, en inclinación o descenso.
• Los diámetros de la polea se deben actualizar para que sean compatibles con la banda. Esto
también desequilibrará el lazo de cálculo de tensión de la banda que requiere iteraciones
adicionales para el equilibrio y los cambios de tensión en la ΔT del accionamiento.
• Estos cambios modifican el equilibrio de la tensión, por lo tanto, el lazo de tensión se debe volver a
calcular como se describió anteriormente.
• El peso del tensor será el de la tensión final en el tensor de 12,500 lbf (5,675 kgf) para un tensor
por acción de la gravedad sencillo.
• Se calculan los requisitos de la potencia del accionamiento y se selecciona la potencia del motor.
7. Optimización adicional
La optimización adicional se puede considerar también ya que el funcionamiento con carga completa y en
estado estacionario, a menudo, determinará las decisiones del costo. Se pueden observar ahorros posibles
en el costo de capital y operativo al considerar:
• Espaciamiento distinto del rodillo
• Velocidad distinta de la banda
• Ancho y construcción alternativos de la banda
• Ubicación del tensor
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
8. Condiciones transitorias
Las revisiones del diseño de la velocidad de la banda y las condiciones de carga transitorias implican a su
vez otras revisiones de los componentes y, el diseño y la evaluación del control del accionamiento y de los
frenos. Los métodos del cuerpo rígido sencillos son útiles, en especial, para las consideraciones iniciales
descritas a continuación, pero las mismas revisiones se deben realizar con el método dinámico. La masa
efectiva total y la masa en otra carga con la velocidad operativa para la energía cinética total brindan
aproximaciones útiles de los diversos tiempos transitorios y de los requisitos de los componentes.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Además, el pandeo cerca de la polea de cabeza ahora es la ubicación de control y se debe volver a revisar
para verificar la necesidad de aumentar el peso del tensor. Esto también puede requerir actualizaciones
de la polea y del eje de la banda.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Tabla 6.152
Ejemplos de resultados iniciales y finales en el sistema imperial
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Tabla 6.153
Ejemplos de resultados iniciales y finales en el sistema métrico
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9. Análisis dinámico
Comportamiento del transportador en general al emplear
las propiedades elásticas de la banda
Las pendientes y la longitud del transportador de ejemplo justifican el análisis posterior para obtener
características más precisas de la detención y del arranque que los promedios determinados a partir
del análisis estático. Uno de estos parámetros importantes es la velocidad de la banda. El ejemplo de
análisis estático anterior utiliza el 150% de torque de arranque para calcular el tiempo del arranque. Sin
embargo, el 150% es solo un torque de arranque del accionamiento promedio y los torques de arranque
reales producidos por los diversos tipos de motores y accionamientos pueden variar significativamente del
promedio.
A partir del ejemplo, utilizando pendientes con carga únicamente, se realizó un análisis dinámico con
un algoritmo de arranque con torque del motor promedio del 150% general así como un algoritmo de
torque promedio del 110%. Debido a que el tiempo ahora es parte del proceso del análisis, el diseñador
puede determinar cómo el tipo seleccionado de motor/accionamiento producirá y transmitirá realmente
el torque a las poleas motrices. Por ejemplo, un motor demorará 3-6 segundos en producir su torque
máximo una vez que se encienda. La Figura 6.155 muestra la velocidad resultante de la banda en la polea
motriz principal para los dos algoritmos de arranque.
700
Velocidad de la banda (ft/min)
Figura 6.154
Velocidad de la banda para dos algoritmos de arranque diferentes
La información importante derivada de la Figura 6.155 puede incluir:
• La demora en el tiempo antes de que el torque del motor supere el torque en el dispositivo de
retención y comience a acelerar la banda.
• La diferencia en el tiempo de aceleración que es inversamente proporcional al torque de
aceleración aplicado.
• La velocidad de la banda no aumenta linealmente debido a las características del torque de los
algoritmos del accionamiento y las propiedades elásticas de la banda.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
65,000 29,250
Aceleración
52,000 23,400
Valoración
39,000 17,550
26,000 11,700
Torque de arranque del 150%
13,000 5,850
Torque de arranque del 110%
0 0
0 11 22 33 44 55
Tiempo (s)
Figura 6.155
Tensión máxima al inicio cuando se utilizan dos algoritmos de arranque distintos
La información importante derivada de la Figura 6.156 puede incluir:
• El torque de arranque más alto provoca mayores fluctuaciones de la tensión en la banda (tensiones
transitorias u ondas de tensión).
• La tensión máxima de la banda con un torque del 150% está en el rango del 15% más alto en
el torque del 110%. Esta diferencia en la tensión máxima de la banda afectará adversamente la
vida útil del empalme y aumentará el estiramiento de la banda, lo que determinará requisitos de
recorrido más largo del tensor.
• La tensión más alta de la banda también da como resultado una carga más alta equivalente en la
polea motriz y en todos los componentes de accionamiento durante el arranque.
• Aunque no se muestra específicamente en este gráfico, el conocimiento de las tensiones de la banda
durante el arranque y la detención con diversas condiciones de carga es importante para impedir
la elevación de la banda en la curva vertical cóncava.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
45,000 6,210
Torque de carga
completa
30,000 4,140
Torque (m-kgf)
Torque (ft-lbf)
15,000 2,070
0 0
Accionaminento
-15,000 -2,070
Freno
-30,000 -4,140
-Torque de carga
completa
-45,000 -6,210
0 10 20 30 40 50
Tiempo (s)
Figura 6.156
T
orques de accionamiento y freno mientras se detiene la banda con tramos con carga en descenso
únicamente
La información importante derivada de la Figura 6.157 puede incluir:
• El torque real aplicado a la polea de freno durante un tiempo, incluidos los torques transitorios
inducidos por la elasticidad de la banda.
• Una vez que la banda se ha detenido en la polea motriz a los 12.5 segundos, se muestra el torque
del dispositivo de retención en la polea principal.
• Aunque no se muestra en esta narración, las tensiones máximas de la banda y las cargas de la polea
también se pueden deducir como se hizo en el gráfico de arranque anterior.
• El torque del freno afectará el potencial para la elevación de la banda en la curva cóncava que
ingresa en la pendiente.
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
La Figura 6.157 muestra un ejemplo de este algoritmo que sirve para la condición con carga en descenso
únicamente. El freno se libera lentamente mientras los accionamientos aplican un pequeño torque.
Cuando se libera el freno hasta el punto en que la velocidad del transportador supera la velocidad del
diseño, los accionamientos controlan la función del dispositivo de retención y comienzan a regenerar la
energía para que regrese al sistema de potencia con el fin de mantener la velocidad del diseño. El cambio
desde el freno hasta los motores es suave y controlado.
45,000 6,210
Torque de carga
completa
30,000 4,140
Accionamiento
Torque (m-kgf)
Torque (ft-lbf)
15,000 2,070
0 0
-15,000 -2,070
Freno
-30,000 -4,140
-Torque de carga
completa
-45,000 -6,210
0 10 20 30 40 50
Tiempo (s)
Figura 6.157
Interacción entre el accionamiento y el freno con una detención controlada de 30 segundos
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Figura 6.158
Cálculo de ejemplo para la potencia requerida en la polea motriz
267
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TENSIÓN DE LA BANDA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
268
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SELECCIÓN DE LA BANDA
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SELECCIÓN DE LA BANDA
270
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SELECCIÓN DE LA BANDA
INTRODUCCIÓN
Este capítulo cubre los requisitos generales y el método de selección adecuado de la banda transportadora.
Sin embargo, es imposible abordar todas las diversas construcciones de bandas transportadoras
disponibles. Sólo se cubrirán los tipos y grados básicos de bandas transportadoras que se utilizan en la
mayoría de aplicaciones de transportadores.
Toda persona que utilice los datos de este capítulo deberá reconocer que la selección de una banda
determinada por los datos será de naturaleza conservadora. Si bien la banda seleccionada cumplirá
con las condiciones especificadas, no siempre será la construcción más económica disponible. Esto es
particularmente cierto debido a los continuos avances en los campos de elastómeros y fibras sintéticas
para uso en bandas transportadoras.
Dicho análisis completo del transportador deberá tener en cuenta los siguientes detalles:
• Material transportado: descripción general; densidad aparente, lbf/ft3 (kgf/m3); tamaño máximo
de partículas; presencia de aceites o químicos, si hubiera; temperatura máxima de la carga, si fuera
caliente; requisitos de la resistencia al fuego.
• Carga máxima o capacidad máxima requerida, 2,000 lbf (1,000 kgf) por hora tph (mtph).
• Ancho de la banda, in (mm).
• Velocidad de la banda, pies por minuto, fpm, (m/s).
• Perfil del transportador: distancia a lo largo del recorrido del transportador, cola a cabeza, ft;
subida o bajada, ± ft (m), o elevaciones de la parte superior y la parte inferior de inclinaciones y
descensos; ángulos de la pendiente de todas las inclinaciones y descensos; ubicaciones y radios de
todas las curvas verticales.
• Accionamiento: de una polea o de dos poleas; si fuera de accionamiento dual, distribución de la
potencia total del motor en poleas motrices primarias y secundarias; ángulo de envoltura de la
banda en la(s) polea(s) motriz(ces); ubicación del accionamiento; superficie de la polea, descubierto
o revestido; tipo de revestimiento; tipo de arranque que se utilizará.
• Diámetros de las poleas: comparar con la especificación real de la banda.
• Tensor: tipo, localización y longitud del recorrido.
• Rodillos: tipo, diámetro del cilindro, ángulo de acanalamiento; espaciamiento, incluida la distancia
de transición en la cabeza y la cola.
• Tipo de configuración de carga: número de chutes; distancia de caída libre de las partículas a la
banda; longitud del faldón; rodillos o cama de impacto, si hubiera; ángulo de carga de la banda.
• Temperatura de operación mayor y menor, y clima extremo previsto.
• Tipo de empalme de banda a utilizar: vulcanizado o mecánico.
• Tipo(s) de limpiadores de banda a utilizar.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
La carcasa de la banda lleva las fuerzas de tensión necesarias en el arranque y movimiento de la banda
cargada, absorbe la energía de impacto de la carga del material y proporciona estabilidad para la
alineación adecuada y el soporte de la carga sobre los rodillos bajo todas las condiciones de carga.
Figura 7.1
ección transversal de una banda reforzada con tela de múltiples capas
S
(borde cortado/hendido)
Si bien las cubiertas y carcasas se abordan como componentes separados, una operación exitosa depende
de su trabajo en conjunto como una sola unidad integral para proporcionar las características necesarias
de la banda.
El desarrollo de una amplia gama de cauchos sintéticos, polímeros, elastómeros y fibras durante los
últimos cuarenta años ha incrementado la vida útil y ha ampliado las condiciones de funcionamiento de
las bandas transportadoras. Anteriormente, las cubiertas de caucho natural y los refuerzos de fibra de
algodón (carcasas) eran las únicas opciones.
En la actualidad, las cubiertas de las bandas transportadoras constan de elementos compuestos de cauchos
naturales, caucho estireno-butadieno (SBR), mezclas de otros componentes naturales y sintéticos, nitrilos,
butilo, polímero basado en etileno propileno (EPDM), policloropreno (neopreno o CR), polibutadieno
(PB), policloruro de vinilo (PVC), uretanos y siliconas, etc., y la lista continúa ampliándose. Cada uno de
estos elastómeros tiene una utilidad específica para diferentes rangos de propiedades y condiciones de
operación.
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7
SELECCIÓN DE LA BANDA
Cuando las cubiertas se prueban en conformidad con ASTM D412, la resistencia a la tensión y la
elongación al quiebre deben cumplir los requisitos de la Tabla 7.2, para el grado de cubierta, según
corresponda.
Los valores de resistencia a la tensión y elongación a la ruptura no siempre son suficientes para determinar
la idoneidad de la cubierta de la banda para un servicio en particular. Los valores de la tabla anterior sólo
deberán especificarse para transportadores o materiales con un historial conocido de rendimiento y en
los casos en que se sabe que el cumplimiento del valor no afectará negativamente otras propiedades en
servicio.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Cambio en
Máxima Máxima
el punto
tensión elongación
Tipo de Temperatura de dureza
retenida retenida
clasificación de prueba (70 h) máximo
(de la original) (de la original)
(de la original)
Tabla 7.4
Clasificaciones de bandas de la ARPM para aplicaciones con altas temperaturas
Las fibras y telas de poliéster y nylon se derriten a temperaturas superiores a 500 °F (260 °C). La pérdida
de suavidad y estabilidad dimensional se producirá mucho antes de alcanzar esa temperatura. A menudo,
cuando las temperaturas operativas exceden de 400 °F (200 °C), se recomiendan carcasas de fibra de
vidrio.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
• MOR/VR, para aceites ligeros de petróleo o a base de vegetales (con un máximo de 15% de
variaciones de volumen con aceite ASTM #1 o 140% con aceite ASTM #3 o #609).
• EOR/SOR, para entornos extremadamente grasos (con un máximo de 5% de variaciones de
volumen con aceite ASTM #1 o 30% con aceite ASTM #3 o #609).
Procesamiento de alimentos
El procesamiento de alimentos implica la exposición de la banda tanto a aceites vegetales como a
grasas animales. En estos entornos predominan las bandas a base de PVC y NBR. Ambos tienen buena
resistencia a la variación de volumen y la degradación bajo estas condiciones.
En los EE.UU., la norma para las bandas resistentes al fuego subterráneo para minas gaseosas (carbón) se
modificó el 31 de diciembre de 2008 y actualmente está designada por la Administración de Seguridad
y Salud en Minas de Estados Unidos (MSHA), norma CFR, Título 30, Sección 14. El procedimiento
de prueba también se describe en ASTM D378 y la norma se designa como ARPM FR Clase I,
bandas resistentes al fuego. La antigua norma para bandas resistentes al fuego de la MSHA para minas
subterráneas ya no es admitida por la MSHA, aunque el método de prueba se describe en ASTM D378 y
esta norma se designa como ARPM FR Clase II, bandas resistentes al fuego.
Bajo condiciones extremas de baja temperatura se recomienda no detener la banda por períodos largos
ya que esta puede tener una serie de poleas y, en condiciones de humedad, el hielo puede acumularse en
la estructura y a lo largo de la parte inferior de las poleas. El hielo puede dañar severamente una banda
de módulo alto o de cables de acero si se atasca en una polea de alta tensión. En tales situaciones, se
recomienda contar con una capacidad de deformación o velocidad lenta que pueda utilizarse cuando la
banda no transporta material. El calor interno generado dentro de la banda es suficiente para mantenerla
flexible.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Exposición a químicos
Se deberá consultar a fabricantes de bandas transportadoras cuando los sistemas sean operados en
entornos químicos específicos. La condición en la que funciona la banda transportadora deberá estar
claramente definida. Se deberán considerar la temperatura y la concentración química, así como la
posible presencia de aceites o químicos de procesamiento incidentales.
La medida de la cubierta requerida para una banda específica es una función del material transportado y
de los métodos de manejo utilizados. Se requerirá aumentar el espesor de la cubierta cuando las siguientes
condiciones se tornen más severas: abrasividad del material, tamaño máximo de las partículas de material,
peso del material, altura de la caída del material en la banda, ángulo de carga, velocidad de la banda y
frecuencia de la carga como determina el factor de frecuencia.
Tabla 7.5
E
spesor mínimo sugerido de la cubierta de transporte (cubierta superior) para condiciones normales:
ARPM Grado II
Tabla 7.6
Espesor mínimo sugerido de la cubierta de la polea (cubierta inferior): ARPM Grado II
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Condiciones de deterioro
La Tabla 7.7 establece la base para determinar la calidad de la cubierta para las condiciones que afectan
o causan el deterioro de la banda. El espesor real de la cubierta, por lo general, deberá respetar las pautas
para la cubierta Grado II en la Tabla 7.5. Para todos los materiales especiales no indicados, o en casos
en que es probable encontrar altas concentraciones de soluciones químicas, se deberá consultar a un
fabricante de bandas para que determine el espesor adecuado y la calidad de la cubierta.
Tabla 7.7
Condiciones de deterioro de las cubiertas de bandas transportadoras.
Cubiertas moldeadas
Para aplicaciones especiales y/o condiciones operativas inusuales, se podrán utilizar cubiertas con
superficies especiales moldeadas para sacar provecho de sus ventajas. Un tipo tiene la cubierta superior
áspera o varios patrones de superficie moldeada, diseñados principalmente para el transporte de paquetes
en rampas, aunque también se utiliza en ocasiones para el transporte de materiales livianos a granel en
pendientes pronunciadas. El segundo tipo es una cubierta acanalada o con separadores utilizada en el
transporte a granel para permitir aumentar la inclinación del transportador sin que la carga se deslice.
Además, los diseños especiales para el manejo de materiales húmedos o lodos permiten el drenaje o la
retención de líquidos, según sea necesario.
Factor de frecuencia
El factor de frecuencia indica la cantidad de minutos para que la banda realice una revolución o un giro
completo. Puede determinarse utilizando la siguiente fórmula:
2×L
Ff =
V
Ecuación 7.8
Ff Factor de frecuencia
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SELECCIÓN DE LA BANDA
2 × L 2 × 3,515 ft
Ff = = = 11.7 min
V ft
600
min
Figura 7.9
Ejemplo de cálculo del factor de frecuencia
Donde:
L = longitud de centro a centro del transportador de banda
V = velocidad de la banda
Ff = factor de frecuencia en minutos
CONSIDERACIONES DE LA CARGA
Para un factor de frecuencia de 4.0 o superior, los espesores mínimos de la cubierta superior pueden
considerarse en base a las condiciones de carga. Para un factor de frecuencia de 0.2, el espesor adecuado
de la cubierta superior deberá incrementarse hasta dos veces este valor mínimo. Para factores de
frecuencia entre 0.2 y 4.0, se deberá incrementar el espesor de la cubierta superior proporcionalmente.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
• El material se carga 90 grados en sentido transversal (ángulo recto) o un ángulo mayor con
respecto a la dirección de la banda. Consulte el Capítulo 12, “Dirección de la carga”.
• El área de carga tiene una pendiente en exceso de 8 grados con respecto a la horizontal.
• La caída libre equivalente del material cargado es superior a 4 ft (1.2 m).
• El material cargado no tiene velocidad en la dirección del recorrido de la banda o tiene una
velocidad negativa en la dirección del recorrido de la banda.
Breakers
Los breakers son telas tejidas principalmente de nylon y/o poliéster. El tejido “leno” se utiliza con mayor
frecuencia debido a su naturaleza abierta. Asimismo, se puede incorporar cordón o transcord (cordón
tejido). En general, la colocación de breakers se realiza sobre la carcasa (o debajo si se aplica a la cubierta
de la polea). Dada la naturaleza abierta de su tejido, estas telas tienden a disipar la energía de impacto
y ayudan a evitar la perforación de la carcasa de la banda con materiales filosos (piedras o minerales
duros) a través de la cubierta. La adherencia de la cubierta también puede mejorarse agregando breakers,
aunque este no es el motivo principal de uso en la actualidad.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
D P E F C A B
Figura 7.10
Protección de cables de acero con caucho
Donde:
Tabla 7.11
Guía para el caucho mínimo protector “F” en la Figura 7.10
CARCASA DE LA BANDA
Las cubiertas de una banda proporcionan protección para el elemento en tensión o la carcasa de la banda.
La carcasa transporta la carga y es el principal refuerzo para la resistencia al desgarro y el impacto y
para la retención del sujetador mecánico. La mayoría de las carcasas de las bandas transportadoras están
construidas de una o más capas de tela tejida. También se emplean carcasas de alta tensión de cables de
acero de una sola capa.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Tipos de carcasa
Según el tipo y/o el trabajo previsto de una banda, son posibles diversos estilos de carcasas. La llegada de
fibras sintéticas (poliéster, nylon, aramida) de la alta tenacidad (resistencia) ha cambiado el diseño de los
sistemas y las bandas transportadoras enormemente desde su introducción. A pesar de que aún se fabrican
y se utilizan ciertas bandas con carcasas de algodón de varias capas, el avance de la tecnología de las
bandas transportadoras de trabajo pesado está dirigido a reducir las bandas de poliéster y nylon de varias
capas con telas estándar con capacidades de tensión en libras por pulgada de ancho (PIW) o Kilonewtons
por metro (kN/m) en 75, 110, 150 y 200 PIW (13, 19, 26 y 35 kN/m) para bandas estándar de “caucho”.
Las nuevas telas de alta resistencia como los tejidos de triple urdimbre y de doble tela cruzada alcanzan
una resistencia de hasta 1250 PIW (219 kN/m).
Los diseños de carcasas/tejidos de urdimbre recta también están disponibles desde comienzos de la
década de 1980, y avanzan sobre el concepto de bandas más livianas y de capas reducidas. Los diseños
de carcasas de trama recta, en general, tienen alta resistencia a los impactos y al desgarro, por lo que con
frecuencia se utilizan en aplicaciones exigentes. A menudo, las bandas de PVC utilizan una carcasa sólida
o entretejida para sistemas transportadores de trabajo pesado y mayor tensión. Los transportadores de
ultra alta tensión requieren el uso de bandas de cables de acero y recientemente, el diseño de una carcasa
de aramida. Las bandas livianas de caucho, PVC o uretano, en general, tienen una carcasa entretejida de
hilos o filamentos de poliéster o nylon, así como telas estándares de algodón y mezclas.
Las descripciones detalladas de estas telas y los diseños de carcasas se indican más abajo como
refuerzos de telas.
Nombre común Composición Comentarios generales
Algodón Celulosa natural Solo fibra natural utilizada en gran medida para
bandas. Alta absorción de humedad. Susceptible al
ataque de hongos y pérdida de resistencia.
Vidrio Vidrio Alta resistencia, muy baja elongación. Se utiliza en
aplicaciones con altas temperaturas.
KEVLAR* Para-aramida Muy baja elongación y muy alta resistencia. No se
derrite aunque sí se descompone a altas temperaturas
NOMEX* Meta-aramida Muy alta resistencia, alta elongación y excelente
resistencia a las llamas. Excelentes propiedades para
el uso en altas temperaturas.
Nylon Poliamida Alta resistencia, alta elongación, buena resistencia
a la abrasión, la fatiga y el impacto. Moderada
absorción de humedad. Alta resistencia al moho.
Poliéster Poliéster Alta resistencia, baja elongación. Buena resistencia
a la abrasión y la fatiga. Baja absorción de humedad.
Excelente resistencia al moho.
Cable de acero Acero Muy alta resistencia, muy baja elongación.
Características superiores para el acanalamiento.
Excelente resistencia al calor. Buena resistencia a la
fatiga y la abrasión.
* KEVLAR y NOMEX son marcas registradas de du Pont de Nemours and Company
Tabla 7.12
Algunos materiales utilizados en el refuerzo de bandas transportadoras (carcasa de la banda).
Refuerzos de tela
Las telas son los materiales más utilizados en las capas de refuerzo en bandas para transportadores y
elevadores. Las telas también se utilizan en las capas de los “breakers” de las bandas transportadoras. Las
propiedades de las telas están determinadas por el material del hilo y el tamaño y por la construcción de
la tela y el tejido. Las telas estándar para bandas de varias capas para trabajo pesado se sumergen en un
recubrimiento de resorcinol, formaldehído y látex (RFL) para proporcionar una adherencia adecuada con
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SELECCIÓN DE LA BANDA
los compuestos de caucho. Estas telas están tejidas (generalmente en ángulos rectos) con hilos de urdimbre,
que se extienden longitudinalmente, y de trama (horizontal), que corren en sentido transversal.
Telas no tejidas
Una estera de fibras también puede unirse químicamente y/o mediante punzón para proporcionar
resistencia y flexibilidad.
Telas tejidas
El patrón de tejido más común y menos complejo utilizado para bandas planas es el tejido llano que
se muestra en la Figura 7.13. En este diseño, los hilos de urdimbre y las tramas de hilos se cruzan
alternativamente. Las bandas con dos o más de estas capas de tela se conocen como bandas de múltiples
capas. Otros diseños comunes utilizados en menor medida incluyen el tejido de tela cruzada entreabierto
(Figura 7.14); el tejido de cestería u Oxford (Figura 7.15) y el tejido Leno (Figura 7.16), que tiene una
malla abierta y generalmente se utiliza como una tela de breaker.
El cable tejido se compone de hilos de urdimbre resistentes con tramas de hilos muy finos que se utilizan
para sujetar los hilos de urdimbre en su lugar. El tejido rígido (Figura 7.17) consta de múltiples capas
entretejidas de hilos de urdimbre y tramas de hilos.
Los tejidos de urdimbre recta (Figura 7.18) contienen hilos de urdimbre que soportan la tensión y que son
básicamente rectos, es decir, sin ondulaciones. Además, los hilos de urdimbre se entrelazan con las tramas
de hilos para proporcionar fuerza de sujeción mecánica.
Urdimbre (warp)
Envoltura
Warp(warp)
Urdimbre
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Urdimbre (warp)
Urdimbre (warp)
Las telas tejidas rígidas están compuestas de hilos y/o filamentos. Los hilos comúnmente utilizados pueden
ser de algodón o sintéticos o combinaciones de ambos. En general, los filamentos son de nylon o poliéster.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Refuerzos de acero
El cable de acero se utiliza como refuerzo en la banda transportadora para cumplir con los requisitos
de las condiciones de servicio. El cable de acero se utiliza para obtener mayor resistencia, excelente
estabilidad de longitud, bajas tensiones por flexión y, en ciertos casos, para proporcionar características
superiores para el acanalamiento. En general, los cables o filamentos utilizados en los cables de acero de
la banda transportadora están construidos de acero de alto carbono y tienen un acabado superficial que
facilita la adherencia al caucho que los rodea y que reduce la corrosión durante el uso.
Ambos tipos tienen bordes cubiertos. Las bandas de cables de acero tienen cubiertas de compuestos
elastoméricos seleccionados para condiciones de servicio previstas.
Figura 7.19
Banda de goma con cables de acero
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SELECCIÓN DE LA BANDA
EMPALMES DE LA BANDA
Las bandas transportadoras se fabrican sin fin, por lo general, en el lugar de trabajo, utilizando
sujetadores mecánicos o empalmes vulcanizados. La Figura 7.20 ilustra el empalme de una banda de
tejido vulcanizado y la Figura 7.21 ilustra el empalme de una banda de cables de acero. El método del
empalme vulcanizado proporciona una conexión más resistente y una vida útil más prolongada. Sin
embargo, en muchos casos, un empalme de fijación mecánica es aceptable y, en ciertos casos, puede
ser preferible. A continuación se describen algunas de las ventajas y desventajas de los empalmes
vulcanizados y de los empalmes de fijación mecánica. La Figura 7.21 ilustra el empalme de una banda
con cables de acero. Para bandas de tejido de alta tensión con tejidos de calibre pesado y para bandas
con cordones de aramida, se emplean los empalmes de dedo en lugar de los empalmes de capa estándar.
En el empalme de dedo, se cortan dedos triangulares de acople en la carcasa de los extremos de la banda
para unirlos. Los dedos mejoran la flexibilidad del empalme dividiendo la línea de unión en muchas
secciones pequeñas. El tejido breaker se utiliza sobre la sección de los dedos para ayudar a distribuir la
transferencia de la tensión del extremo de una banda a la otra.
3 Capas
Empalme de sesgo traslapado
Cubierta superior
Longitud
Longitud del paso
del paso
Cubierta inferior
Longitud del paso basada en la capacidad de la banda en libras por pulgadas de ancho, PIW.
Breaker
Fabric Belt Tie Gum1
Relleno de caucho de la cubierta inferior
Figura 7.20
Empalme de banda de tela vulcanizada.
1. (Fabric Belt Tie Gum) Caucho sin curar para empalmes de bandas de tela vulcanizadas en caliente
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SELECCIÓN DE LA BANDA
2 in 2 in
(50 mm) (50 mm)
Longitud
4 in (100 mm) del paso 4 in (100 mm)
x
Línea de referencia
Ancho (W)
Referencia
Línea de
Línea central
0.4W
Recorrido de la banda 4 in (100 mm)
30° - 45°
Cable
30° - 45°
Inclinado típico Caucho sin remover entre
Preparación Skiv los cables de esta área.
Figura 7.21
Empalme de banda de cables de acero vulcanizado
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Figura 7.22
Empalme mecánico tipo placa abisagrada.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Tabla 7.23
Recorrido recomendado para el tensor en porcentaje de la distancia del centro para las bandas instaladas
según las instrucciones de los fabricantes
Figura 7.24
Rodillo de acanalamiento de tres rodillos en línea.
Cuando la banda funcione sin carga, deberá presentar flexibilidad lateral suficiente para mantener el
contacto con el rodillo central. De no hacerlo, la banda podría desviarse de un lado a otro y esto podría
causar daños considerables en los bordes.
A la inversa, cuando la banda funciona completamente cargada, debe tener la suficiente rigidez lateral
para soportar la carga y reducir el espacio entre los rodillos centrales y los rodillos de acanalamiento. Si
la banda es demasiado flexible en este sentido, o si el espacio de los rodillos es demasiado grande, puede
tender a plegarse en el espacio entre rodillos y presentar fallas prematuras en ese punto. CEMA no
cuenta con una norma que cubra el espacio máximo de los rodillos para los rodillos de transportadores de
banda. El posible problema puede reducirse mediante la selección y la verificación de la aplicación con los
fabricantes de la banda y los rodillos. La separación de los rodillos según CEMA varía con el diámetro del
rodillo y el ángulo de acanalamiento, es decir: los rodillos de diámetro de 6 in (152 mm) tienen un espacio
más pequeño que los rodillos de diámetro de 5 in (127 mm), y un acanalamiento de 35 grados tiene un
espacio más pequeño que un acanalamiento de 20 grados.
De lo anterior se deduce que es evidente que hay dos extremos de la flexibilidad lateral de la banda que
deben considerarse al seleccionar la banda y, en general, estas se denominan diseño de capas mínimo
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SELECCIÓN DE LA BANDA
y máximo. Consulte las tablas publicadas por el fabricante para resolver la selección de la banda cerca
del extremo mínimo o máximo. A menudo, se ofrecen dos o más telas con diferentes características de
acanalamiento.
Diversas construcciones de bandas construidas de una o más capas de telas sintéticas se utilizan
ampliamente y, en general, se conocen como construcciones de capas reducidas o múltiples. Debido a la
amplia variedad de resistencia de las telas, las construcciones y otros factores que se ofrecen en este tipo de
banda, es necesario consultar a los distintos fabricantes para obtener datos específicos. Las Tablas 7.39 a
7.45 contienen datos para la selección de bandas típicas.
Distancia de transición
La distancia de transición adecuada de la polea terminal a la configuración acanalada total es importante
para la vida útil de la banda, los empalmes y rodillo y el control de derrames. La longitud de la
transición puede ser una limitación significativa, especialmente en transportadores móviles o articulares
y en aplicaciones de reacondicionamiento. Los rodillos de transición están disponibles en ángulos de
acanalamiento fijos o ajustables para soportar la banda en la transición. En ningún caso se debe exceder
la capacidad de carga de un rodillo utilizado en la transición.
ión
n sic
e tra
ia d
t anc
D i s
Figura 7.25
Espaciamiento de los rodillos de acanalamiento adyacentes a las poleas de cabeza terminal o de cola
La distribución de la tensión a través de la banda en la transición no es uniforme. Por lo general, la
tensión es mayor en los bordes que en el centro de la banda en la transición. Si la transición es demasiado
corta, la tensión del borde de la banda podrá superar el límite elástico de la carcasa, la banda puede
doblarse en el centro o puede levantar los rodillos de transición. Si la tensión de los bordes es demasiado
alta, la banda puede estirarse de forma permanente, los empalmes pueden presentar fallas, los rodillos
laterales de transición se verán afectados por cargas excesivas y también se verá afectada la alineación de
la banda. El pandeo en el centro de la banda debido a la tensión negativa (compresión) puede producir
daños en la banda y la falla en el empalme. Los derrames y el rayado de la banda en los faldones se puede
prever si la banda se levanta de los rodillos de transición. La carga en la transición hace que el sellado de
la transferencia sea difícil y conduce al rayado de la banda.
Tradicionalmente, los gráficos simplificados se han utilizado ampliamente para determinar las distancias
de transición. Las transiciones se clasifican por la distancia a la que la polea terminal se encuentra por
encima del centro del primer rodillo de acanalamiento. Se han utilizado transiciones menores que las
completas para acortar la longitud total del transportador, suponiendo que estas transiciones reducen
las tensiones en los bordes. Cuando la transición supera un tercio la profundidad del acanalamiento, la
banda sin carga tiende a levantar los rodillos de transición.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Por consiguiente, CEMA recomienda que la distancia de transición correcta para aplicaciones críticas se
calcule según todas las tensiones en base a las recomendaciones del fabricante de la banda. Un método
para calcular la distancia de transición se proporciona en ISO5293-2008. Las Tablas 7.27 y 7.29 se
proporcionan como referencia.
Recomendación de CEMA
• Siempre se deberán utilizar rodillos metálicos con la capacidad de carga adecuada para rodillos de
transición.
• Nunca se deberá realizar la carga en una transición; el proceso de carga deberá iniciarse después
de al menos un rodillo de acanalamiento completo.
• La configuración de transición completa es la configuración recomendada por CEMA para
transiciones antes de la carga.
• La transición de un tercio es la configuración recomendada por CEMA para transiciones en la
descarga.
Centro inferior
de la banda
Figura 7.26
T
ransición de un tercio de acanalamiento desde el último rodillo acanalado completo hasta la
polea
Ángulo % Transición
de acanalamiento Tensión nominal Distancia = Factor × Ancho de la banda (BW)
del rodillo de la banda Bandas de tela Bandas de cables de acero
> 90% 1.2 2.7
20° 60% a 90% 0.9 2.1
< 60% 0.6 1.3
> 90% 2.1 4.5
35° 60% a 90% 1.4 3.5
< 60% 1.2 2.4
> 90% 2.6 5.3
45° 60% a 90% 2.0 4.3
< 60% 1.6 3.1
Tabla 7.27
Relaciones de la distancia de transición mínima de un tercio del acanalamiento
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Centro inferior
de la banda
Figura 7.28
T
ransición de acanalamiento completa desde la polea de cola hasta el primer rodillo
acanalado completo
Tabla 7.29
Relaciones de la distancia de transición mínima recomendada según CEMA del acanalado completo
RESISTENCIA AL IMPACTO
La carga de material a granel en una banda transportadora crea cierta fuerza de impacto sobre la
banda. Esto ocurre debido a que el material se deja caer desde una determinada altura por encima de la
superficie de la banda, y la velocidad de avance de la banda puede ser diferente a la velocidad del material
cuando entra en contacto con la banda.
Los materiales finos, independientemente del peso por unidad de volumen, no presentan un problema al
impactar en la banda ya que la fuerza se extiende sobre una superficie relativamente grande. El daño de la
cubierta debido al vacío es mínimo y en la carcasa normalmente es muy bajo en operaciones que incluyen
materiales finos.
Si el material se presenta grumoso puede causar un impacto considerable en la banda. Cuanto más
pesadas sean las partículas, mayor será la altura de caída, o cuanto mayor sea su velocidad angular cuando
hagan contacto con la banda, mayor será la energía que tenderá a romper la banda. Cuando el material
golpea la banda directamente sobre un soporte como un rodillo, pueden producirse daños en la carcasa
debido a la acción aplastante de las partículas contra la banda soportada por los rodillos.
El material grumoso con esquinas y bordes filosos puede causar mellas, cortes y perforaciones en la
cubierta. Cuanto más pesadas sean las partículas, mayor será la altura de caída, y cuanto mayor sea la
velocidad angular al momento de tener contacto con la banda, mayor será el daño en la cubierta. Las
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SELECCIÓN DE LA BANDA
partículas filosas y con punta incluso pueden penetrar la cubierta hasta la carcasa y, en raras instancias,
pueden penetrar completamente la banda.
Para minimizar los daños por el impacto, se deberán procurar buenas condiciones de carga para el
material manejado. Las buenas condiciones de carga minimizan la altura de la caída libre del material y la
velocidad relativa a la banda. Se recomienda la práctica de permitir que todos los materiales finos caigan
en la banda antes que el material grumoso. El material fino ayuda a distribuir la carga de impacto en un
área mayor de la banda y, por consiguiente, reducir el daño localizado de la cubierta de la banda.
La selección del grado y el espesor de la cubierta, el tipo de fibra textil, el diseño del tejido y la cantidad
de capas puede variar en función de la severidad de las condiciones de impacto. Teniendo en cuenta la
información completa sobre el material transportado y las condiciones de carga, el fabricante de la banda
puede proporcionar una banda que incluya los elementos necesarios para resistir los efectos negativos del
impacto.
Las capacidades máximas del tejido que se indican en la Tabla 7.30 se basan en el uso de bases o
rodillos de soporte de banda que absorben los impactos y el buen diseño de la carga y de las áreas de
transferencia. La energía de impacto es igual al factor de peso de las partículas (Tabla 7.33) multiplicado
por la caída libre equivalente.
Número
de Capacidad del tejido por capa PIW (kN/m)
capas
75 110 150 200 250
1
(13.1) (19.3) (26.3) (35.0) (43.8)
300 450 600 700 750
2
(52.4) (78.6) (104.8) (122.3) (131.0)
400 600 700 800 850
3
(69.9) (104.8) (122.3) (139.7) (148.5)
500 700 800 900 950
4
(87.3) (122.3) (139.7) (157.2) (165.9)
N/A 800 900 1000 1100
5
(139.7) (157.2) (174.7) (192.1)
N/A 900 950 1100 1200
6
(157.2) (165.9) (192.1) (209.6)
Nota 1: cuando la energía real del impacto sea mayor que la que se indica, se deberá
consultar al fabricante de bandas transportadoras.
Nota 2: la capacidad del impacto se basa en el 10% de partículas y el 90% de material
fino. Si las partículas exceden el 10%, se deberá agregar una capa más a la banda.
Nota 3: para material de tamaño mayor a 4 in (100 mm), se deberá agregar una capa
más a la banda.
Tabla 7.30
Capacidades máximas estimadas del impacto de bandas de capas múltiples o reducidas
He = Hf + Hr × sin(θ i )
Ecuación 7.31
He, Cálculo de la caída libre total
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Donde:
Hf = caída libre equivalente
Hr = altura vertical en la pendiente del chute de carga donde el material hace contacto
i = ángulo en grados que forma la pendiente del chute con la horizontal
Hf
θi
Hr
Figura 7.32
Caída libre equivalente y ubicación de los valores Hf y Hr
50 0.2 0.8 1.9 3.6 6.3 9.9 14.8 28.9 50.0 79.4 118.5 168.8
(800) (0.1) (0.3) (0.8) (1.6) (2.7) (4.3) (6.4) (12.5) (21.6) (34.3) (51.2) (100.0)
100 0.5 1.6 3.7 7.2 12.5 19.8 29.6 57.9 100.0 158.8 237.0 337.5
(1,600) (0.2) (0.7) (1.6) (3.1) (5.4) (8.6) (12.8) (25.0) (43.2) (68.6) (102.4) (200.0)
200 0.9 3.1 7.4 14.5 25.0 39.7 59.3 115.7 200.0 317.6 474.1 675.0
(3,200) (0.4) (1.4) (3.2) (6.3) (10.8) (17.2) (25.6) (50.0) (86.4) (137.2) (204.8) (400.0)
300 1.4 4.7 11.1 21.7 37.5 59.5 88.9 173.6 300.0 476.4 711.1 1012.5
(4,800) (0.6) (2.0) (4.8) (9.4) (16.2) (25.7) (38.4) (75.0) (129.6) 205.8 (307.2) (600.0)
400 1.9 6.3 14.8 28.9 50.0 79.4 118.5 231.5 400.0 635.2 948.1 1350.0
(6,400) (0.8) (2.7) (6.4) (12.5) (21.6) (34.3) (51.2) (100.0) (172.8) (274.4) (409.6) (800.0)
500 2.3 7.8 18.5 36.2 62.5 99.2 148.1 289.4 500.0 794.0 1185.2 1687.5
(8,000) (1.0) (3.4) (8.0) (15.6) (27.0) (42.9) (64.0) (125.0) (216.0) (343.0) (512.0) (1000.0)
600 2.8 9.4 22.2 43.4 75.0 119.1 177.8 347.2 600.0 952.8 1422.2 2025.0
(9,600) (1.2) (4.1) (9.6) (18.8) (32.4) (51.5) (76.8) (150.0) (259.2) (411.6) (614.4) (1200.0)
Tabla 7.33
Peso aproximado de la partícula en lbf (kgf)
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Capacidades de tensión
La tensión nominal de una banda es la tensión de trabajo segura máxima recomendada que debe
aplicarse a la banda.
La tensión de la banda se conoce comúnmente como la fuerza aplicada a la banda por unidad de ancho
de la banda, como libras por pulgada de ancho, o kilo Newtons por metro de ancho. Con frecuencia, los
tejidos se clasifican según su tensión de trabajo segura máxima, la que se expresa como la fuerza aplicada
por capa de tejido por unidad de ancho de la banda.
A continuación se presenta información sobre las tensiones nominales de bandas de caucho de urdimbre
recta de múltiples capas, de capa reducida, de una sola capa o de doble capa y también de las bandas
tejidas rígidas de PVC. Esta información sólo tiene fines ilustrativos.
No hay ninguna similitud entre los fabricantes acerca de la información que relaciona la cantidad de
capas del tejido, el espesor de la carcasa de la banda, el diámetro mínimo de las poleas, el acanalamiento,
etc. con la tensión de trabajo segura máxima de la banda. Estas tablas se presentan para indicar la
disponibilidad general de los productos.
Existen diferencias entre los fabricantes en cuanto a:
• La fibra, poliéster y/o nylon, utilizada en el tejido.
• La resistencia de trabajo segura recomendada para el tejido utilizado.
• La relación de la resistencia a la ruptura de la banda y la tensión de trabajo segura máxima de la
banda.
Por supuesto, estos factores afectan el espesor de la carcasa de la banda, el peso de la banda, el diámetro
máximo de las poleas, el acanalamiento, el soporte de la carga con rodillos a diferentes ángulos, la
distancia de transición, la resistencia al impacto, etc. Por lo tanto, es esencial consultar al fabricante de la
banda sobre la banda propuesta para cada aplicación.
Debido a la amplia variedad de fibras textiles, tejidos y cables de acero que existen, se deberá consultar al
fabricante de la banda para que recomiende el tipo de carcasa de banda y la tensión nominal de la banda
que mejor satisfará las necesidades del usuario.
Factores de seguridad
El factor de seguridad de una banda es la relación entre la resistencia de la banda y su máxima tensión
operativa. Tradicionalmente, el tejido de refuerzo de seguridad para bandas de tela es 10:1, es decir,
la banda opera al 10% de su resistencia a la ruptura. Tradicionalmente, el factor de seguridad para
bandas de cables de acero ha sido 6.67:1, es decir, la banda opera al 15% de su resistencia a la ruptura.
Normalmente, los factores de seguridad de la banda se determinan mediante la eficiencia del empalme y
sus condiciones operativas. La eficiencia dinámica de empalme de un empalme de una banda actualmente
se define en DIN 22110, Parte 3. En esta norma de prueba, se realiza una prueba de lazo estrecho,
típicamente de 12" (305 mm) a 18" (457 mm), de la banda y el empalmado usando el mismo diseño de
empalme que se utilizará en el servicio. En la prueba, la eficiencia dinámica de empalme se determina
a partir de una prueba pico mínima que alcanzará 10,000 ciclos de carga en la prueba de dos poleas
que se define en la norma. El valor de la carga de prueba pico mínima comúnmente se expresa como un
porcentaje de la ruptura de la banda nominal (también denominada resistencia a la fatiga de referencia
relativa del empalme).
Los factores de seguridad se utilizan para asegurar que la banda siga funcionando bajo condiciones
normales de servicio. Las condiciones de servicio normales incluyen un diseño de empalme aprobado, la
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SELECCIÓN DE LA BANDA
preparación normal del empalme, el uso de diámetros de poleas recomendados, tensiones de arranque
y detención moderadas, alineación normal del transportador, mantenimiento normal y márgenes de
degradación del caucho con el tiempo, etc. En algunos casos, se podrán considerar factores de seguridad
más bajos cuando existan mejores condiciones, tales como, mejor eficiencia del diseño del empalme,
mejores técnicas de preparación de empalmes, arranques y paradas de tensión baja y uniforme, buena
alineación del transportador, buenas prácticas de mantenimiento y un programa de mantenimiento
preventivo de la banda. El mantenimiento predictivo de las bandas de cables de acero puede mejorar
significativamente con el uso de sistemas electrónicos continuos de monitoreo de la banda.
La causa más común de fallas de la banda es el daño accidental de esta. Esto puede ocurrir por eventos
accidentales, como material arrastrado que ingresa en la corriente de flujo del material que queda
atrapado en la estructura y luego penetra la banda. Los daños en la banda también pueden producirse por
el recubrimiento de las poleas o por fallas de los cojinetes, el impacto severo del material y por condiciones
de servicio severas ocasionadas por prácticas de mantenimiento deficientes. Por su naturaleza, los daños
accidentales de la banda son eventos aleatorios, y su frecuencia es impredecible. Por esta razón, en
general, no se ofrecen garantías que cubran estos daños en la bandas. Los factores de seguridad más altos
reducen los riesgos aumentando el margen de seguridad disponible para absorber los daños accidentales
o aumentar las exigencias del servicio. Los factores de seguridad de 10:1 y 12:1 se han utilizado en casos
extremos en aplicaciones con bandas que requieren alta resistencia. Los factores de seguridad más bajos
aumentan los riesgos reduciendo el margen de seguridad disponible para absorber los daños accidentales
o aumentar las exigencias del servicio. Los factores de seguridad de 5.5:1 o menores son cada vez más
frecuentes en transportadores todo terreno largos.
El factor de seguridad elegido por el diseñador del sistema para una banda transportadora dada es una
decisión de riesgo que dependerá de muchos factores. Estos incluirán consideraciones tales como:
• En qué medida es crítica la banda para la operación
• El efecto de las tensiones adicionales de la banda introducidas durante la parada y el arranque
• El efecto de las transiciones y la geometría de la curva vertical en la distribución de la tensión
dentro de la banda
• El grado de elevación (energía potencial almacenada) y si la operación se realiza dentro de un
espacio confinado, como un túnel donde se limita la salida del operador debido al material.
• Diámetros de las poleas que impactarán la vida útil de fatiga de la banda
• La eficiencia dinámica de empalme de la banda
• El tipo, la densidad aparente y el tamaño del material que se transporta y su potencial para causar
daños en la banda
• El diseño del chute y su efecto sobre el potencial del material para dañar la banda
• El potencial del material arrastrado para ingresar en la corriente de flujo del material y dañar
la banda, la estructura, los rodillos y las prácticas de mantenimiento de la banda, y los riesgos
asociados a los daños en la banda
• Efecto estimado del deterioro por el envejecimiento del caucho, etc.
Típicamente, los problemas de gravedad de la banda se producen después de que la banda se ha
debilitado por daños accidentales que no se reparan rápidamente. La introducción del monitoreo de los
cables en tiempo real y de los sistemas de detección de rupturas, que alertan rápidamente al operador de
daños accidentales críticos en la banda, reduce significativamente el riesgo de un evento catastrófico.
Sistemas de monitoreo de bandas
Las bandas transportadoras son un componente crítico de muchas operaciones de minería y
procesamiento. La pérdida de una banda transportadora en una línea transportadora crítica derivará
en un tiempo muerto significativo y en el costo significativo de la operación debido a la pérdida de
productividad. Existen muchos métodos que pueden ser utilizados en las operaciones para monitorear las
bandas con el fin de maximizar su productividad.
Los sensores de monitoreo de operación monitorean continuamente la interacción entre el material que se
transporta, la banda transportadora y el sistema transportador para detectar situaciones que se consideren
fuera de las condiciones normales de funcionamiento. Estos sensores incluyen sensores de deslizamiento
de la banda, sensores de alineación o desalineación de la banda, sensores de atascamiento de chutes y
detectores de metales, por nombrar unos pocos. Cuando se monitorea la operación para detectar eventos
potencialmente catastróficos es posible reducir al mínimo o evitar daños en la banda transportadora que
derivarían en tiempos muertos prolongados de la operación minera.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Interruptores de alineación
Los interruptores de alineación se utilizan para medir cuando una banda se desvía de la estructura del
transportador. Estos se utilizan para disparar la parada de una banda cuando esta empuja una barra
unida a un interruptor de límite más allá del ajuste del límite de ese interruptor. La alineación de la
banda también podría controlarse con un sensor ultrasónico; sin embargo, las características de seguridad
de falla de los interruptores de alineación son la metodología más común aplicada en las minas.
Figura 7.34
Interruptor de desalineación montado cerca del borde de la banda transportadora
Tecnología de infrarrojos
La tecnología de infrarrojos en forma de sensores de punto, línea y cámara a menudo se utiliza en la
industria del carbón para controlar la temperatura del material a transportar; sin embargo, en algunos
casos, las cámaras de infrarrojos también se utilizan como medio para detectar la acumulación de calor en
poleas o rodillos.
Detectores de metales
Los detectores de metales a menudo se utilizan para detectar restos de metales en la banda que pueden
provocar daños en la banda o una ruptura longitudinal. Si se detecta un trozo lo suficientemente grande
de restos metálicos, la unidad apagará el transportador para permitir que las operaciones eliminen el
metal. En las zonas de alto riesgo, las minas deberán implementar electroimanes para eliminar del
material transportado la mayor cantidad de estos desechos metálicos en la medida en que sea posible antes
de que cause daños.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Monitores de velocidad
Los monitores de velocidad se utilizan para monitorear la velocidad de la banda con el fin de garantizar
que los accionamientos de la banda controlen la velocidad de la banda correctamente. Los sensores de
velocidad pueden ser codificadores que hacen contacto físico con la polea o un sensor de proximidad sin
contacto que detecta un elemento montado en la polea (Figura 7.35). En cualquier caso, la revolución
de la polea se convierte en una velocidad de la banda y esta velocidad se utiliza para verificar que el
transportador esté funcionando correctamente.
Figura 7.35
Codificador, sensor de proximidad y sensores de velocidad
Detección de rupturas
La detección de rupturas puede lograrse mediante diversas metodologías, desde las que controlan la caída
del material o la alineación de la banda hasta las que implican la interacción con componentes integrados
dentro de la banda transportadora.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
central, el ancho de la banda se reduce y el sistema emite una alarma. Del mismo modo, si el ancho de la
banda se expande, los sistemas de monitoreo del ancho de banda pueden detectar el cambio y detener la
banda.
Transmisión Receptor
Transmisión Receptor
Figura 7.36
Integridad del ciclo monitor del detector de transmisión y recepción
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Insertos magnéticos
en intervalos regulares
Movimiento de la banda
Figura 7.37
Insertos magnéticos en intervalos regulares (según la aplicación)
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Monitoreo de empalmes
El monitoreo de los empalmes en bandas de tela siempre ha sido un reto. Históricamente, los dos
sistemas más comunes para el monitoreo de empalmes en bandas de tela utilizan marcadores ópticos o
magnéticos cerca de los bordes del empalme. Comparando las imágenes subsiguientes del empalme con
una imagen de referencia, es posible determinar la calidad del empalme. En primer lugar, el análisis
busca la deformación del empalme en comparación con la imagen de referencia en forma de delineación
del empalme a lo largo de líneas de construcción del diseño y/o la elongación de la longitud total de
empalme.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Nota:
para obtener la mejor combinación entre el diseño de la banda transportadora y los sistemas de sensores
correspondientes para una aplicación determinada, se recomienda consultar a un fabricante de bandas
miembro de CEMA.
Cara de la polea
Las caras coronadas son eficaces para centrar una banda en la polea cuando el acceso a la polea es un
espacio sin soporte que no se ve afectado por la acción de dirección de los rodillos. En consecuencia, para
las bandas acanaladas, el coronamiento de la polea de cabeza de un transportador es de poco valor en
la alineación de la banda. Se pueden lograr algunos beneficios en términos de centrar la banda a través
de un tripper si se tiene la cara coronada en la polea de descarga del tripper. La cara coronada en poleas
dobladoras de baja tensión en la trayectoria de retorno, y en una polea de cola donde hay un espacio
relativamente largo sin apoyo entre el rodillo de retorno y la polea, esto puede ser levemente beneficioso
en el centrado de la banda, aunque la contribución en la alineación general es menor.
Las poleas de cara coronada nunca deben ser utilizadas para cualquier polea en transportadores que
utilizan una banda de cables de acero. Las bandas de múltiples capas no deben utilizarse en una polea
de cara coronada donde la tensión supera las 76 libras por pulgada por capa. Sin embargo, para todas las
bandas con carcasas de tela, la mejor recomendación es que las poleas coronadas se limiten a lugares en
los que la banda sólo se somete a menos del 40 por ciento de su tensión nominal.
Sólo se deberán utilizar poleas de cara plana en todos los accionamientos de dos poleas y en las poleas de
contacto.
Las recomendaciones para el ancho de la cara de las poleas de transportadores de banda se indican en la
Tabla 7.38. Asimismo se indican los espacios libres de la banda de retorno.
Mínimo
Distancia entre
Ancho de la banda Ancho de la cara espacio libre
las paredes/placas laterales
transportadora BW de la polea Pf de la banda de retorno*
del chute de descarga
in (mm) in (mm) de cada lado
in (mm)
in (mm)
42 y menos BW + 2.0 Pf + 3.0 2.5
(1066 y menos) (BW + 50) (Pf + 75) (63)
Más de 42 BW + 3.0 Pf + 4 3.0
(más de 1066) (BW + 75) (Pf + 100) (75)
*En transportadores con centros de 500 ft (150 m) y más largos se recomienda utilizar la cara
de la polea estándar más amplia que la que se muestra en la tabla anterior, para una mayor
protección de los bordes de la banda. Para estos transportadores, los travesaños para soportar
los rodillos deben espaciarse más, lo que permitirá un espacio libre de la banda de retorno
de 5 o 6 in (125 o 150 mm) o más, de cada lado. Esto dará lugar a un aumento del costo de los
travesaños, estación de rodillos y chutes; sin embargo, a menudo se considera útil para reducir
los daños en los bordes de la banda.
Tabla 7.38
Anchos de la cara de la polea, recorrido de la banda y espacios libres del chute recomendados.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Condiciones de servicio
Los datos en las tablas de selección de la banda se aplican cuando se presentan las siguientes condiciones
de servicio:
Empalme vulcanizado
• Se utilizan poleas de diámetros recomendados por el fabricante de la banda.
• Se utiliza tensor automático con un recorrido de tensión adecuado.
• Los empalmes se realizan estrictamente de acuerdo con las especificaciones del fabricante de la
banda.
Cuando existe una condición ambiental adversa o alguna aplicación especial de la banda, es crítico que se
reduzca la tensión nominal de las capas de la banda mediante algún factor recomendado por el fabricante
de la banda. Algunas de las condiciones especiales son:
• Temperatura ambiente excesiva continua.
• Exposición a sustancias químicas perjudiciales.
RECOMENDACIONES DE LA TENSIÓN DE
BANDAS ELEVADORAS
Las tensiones nominales de los elevadores pueden requerir la modificación bajo ciertas condiciones
ambientales adversas. En tales casos, el valor en las siguientes tablas se debe multiplicar por un factor
ambiental de 0.75. Los factores ambientales adversos para bandas elevadoras incluyen:
• Temperaturas elevadas en la tela de refuerzo de la banda, ya sea debido a las altas temperaturas
ambientales o al transporte de materiales calientes.
• Abrasión de las capas de la superficie que no están protegidas con una cubierta de elastómero,
como bandas de superficie de fricción en el servicio abrasivo.
• Uso de químicos perjudiciales para la fibra de la carcasa.
PRECAUCIÓN:
Existe una diferencia en las convenciones con respecto a las resistencias a la ruptura absolutas y las
resistencias operativas o de trabajo de las bandas transportadoras. Esto es particularmente cierto entre
valoraciones de bandas de tela y de cables de acero. Lo convencional es que una calificación “PIW”,
en unidades de lbf/in, por lo general representa la resistencia a la tensión operativa y no la resistencia
a la tensión absoluta de una banda de tela. Una valoración “ST”, en unidades de kN/m, a menudo
representa la resistencia a la tensión absoluta de una banda de cables de acero y no la resistencia a la
tensión operativa. Cuando los valores se convierten a sistemas de unidades o en análisis de los factores de
seguridad de la banda, los enunciados de la resistencia de la banda deberán considerarse en contexto.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
ELEVADOR
% de tensión nominal máx. de la banda Diámetro mínimo de la polea (in)
81 - 100 % 18 18 22 22 30 30 30 30 36 36 42 48 48
61 A 80% 16 16 20 20 24 24 24 24 30 30 36 42 42
HASTA 60% 14 14 18 18 20 20 20 20 24 24 30 36 36
Proyección máxima del cangilón (in)
ESPACIADO INDUSTRIAL (100 lbf/ft3) 7 7 9 9 10 10 10 10 11 12 12 12 12
ESPACIADO CONTINUO 6 6 8 8 11 11 12 12 14 15 16 20 20
* P = Poliéster N =Nylon
Tabla 7.39
Valoraciones típicas para bandas de caucho de capas múltiples del transportador/elevador
(unidades en el sistema imperial)
*Nota: el Comité de Poleas de Transportadores aprobó (con vigencia a partir del 23 de septiembre de
2016) la Declaración sobre una Clarificación de Procedimiento: “La Tabla 1 en la Norma B105.1-2015
de ANSI/CEMA deberá ser la principal herramienta empleada para el dimensionamiento de polea de
clase CEMA basado en la tensión de la banda y el arco de contacto de la banda con una polea dada.
Posteriormente, utilice la Tabla 7.39 para verificar que el diámetro de la polea seleccionado será suficiente
para permitir a una banda de una fuerza de trabajo dada, envolverse alrededor de la polea a una tensión
específica sin dañar la banda”.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Resistencia de trabajo (kN/m) 39 44 58 66 77 88 105 131 140 175 175 210 219
Número de capas 2 2 3 3 4 4 3 3 4 4 5 6 5
Calibre aproximado de la carcasa (mm) 3.0 3.7 4.1 5.1 5.2 6.3 6.6 6.9 9.0 9.5 11.4 13.9 12.1
Peso aproximado de la carcasa (kgf/m2) 3.4 3.9 4.4 5.4 5.9 6.8 7.1 7.3 9.7 10.3 12.2 15.1 13.0
*Tipo de tela (largo/ancho) P/N N/N P/N N/N P/N N/N P/N P/N P/N P/N P/N P/N P/N
Módulo aproximado (kN/mm) 3.5 3.2 5.3 4.7 7.0 6.3 8.9 9.6 11.9 13.3 14.4 17.5 16.1
ELEVADOR
% de tensión nominal máx. de la banda Diámetro mínimo de la polea (mm)
81 - 100 % 457 457 559 559 762 762 762 762 914 914 1067 1219 1219
61 A 80% 406 406 508 508 610 610 610 610 762 762 914 1067 1067
HASTA 60% 356 356 457 457 508 508 508 508 610 610 762 914 914
Proyección máxima del cangilón (mm)
ESPACIADO INDUSTRIAL 178 178 229 229 254 254 254 254 279 305 305 305 305
(1600 kgf/m3)
ESPACIADO CONTINUO 152 152 203 203 279 279 305 305 356 381 406 508 508
* P = Poliéster N =Nylon
Tabla 7.40
Valoraciones típicas para bandas de caucho de capas múltiples del transportador/elevador
(conversión de las unidades en el sistema métrico de la Tabla 7.39)
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Resistencia de trabajo (PIW) 220 330 440 550 600 660 800 800 900 1000 1250 1350 1500 1800
Número de capas 1 1 1 2 3 2 2 3 2 2 2 3 2 4
Calibre aproximado de la carcasa (in) .103 .131 .165 .234 .258 .250 .281 .313 .314 .320 .328 .490 .359 .636
Peso aproximado de la carcasa (lbf/ft2) 0.49 0.72 0.78 0.84 1.39 1.38 1.50 1.71 2.90 1.68 1.92 2.66 2.10 3.55
61-80% 14 18 20 16 20 24 30 24 30 36 36 36 36 42
41-60% 12 16 18 12 18 20 24 20 24 30 30 36 30 42
Hasta 40% 12 16 18 12 16 20 24 18 20 30 30 30 30 36
ACANALAMIENTO
Ángulo de acanalamiento del rodillo Ancho máximo de la banda acanalada vacía (in)
20 ° 14 18 18 18 30 24 30 30 24 30 30 30 30 36
35 ° 20 24 24 24 36 30 36 36 30 36 36 36 36 42
45 ° 24 24 24 30 42 36 42 42 36 42 42 42 42 48
SOPORTE DE CARGA
Ángulo de Peso del
acanalamiento material Ancho máximo de la banda acanalada vacía (in)
del rodillo (lbf/ft3)
0-40 42 60 66 60 96 84 84 96 78 84 84 96 84 118
20 ° 41-80 42 60 66 60 84 84 84 84 72 84 84 96 84 118
81-120 36 48 54 54 84 84 84 84 72 84 84 96 84 108
0-40 36 54 60 54 84 84 84 84 78 84 84 96 84 118
41-80 36 54 60 48 72 84 84 72 72 84 84 96 84 118
35 °
81-120 30 42 48 48 72 84 84 72 60 84 84 84 84 108
Más de 120 30 42 48 42 60 66 84 60 54 84 84 84 84 96
0-40 36 48 54 48 84 84 84 84 72 84 84 84 84 108
45 °
41-80 36 48 54 42 72 84 84 72 60 84 84 84 84 108
81-120 30 42 48 42 60 84 84 60 54 84 84 72 84 96
Más de 120 24 36 42 36 54 60 66 54 48 84 84 72 84 84
ELEVADOR
% de tensión nominal máx. de la Diámetro mínimo de la polea elevadora (in)
banda
81 - 100 % 16 20 24 22 30 30 36 36 30 42 42 48 42 54
61 A 80% 14 18 20 20 24 24 30 30 24 36 36 42 36 48
HASTA 60% 12 16 18 18 20 20 24 24 20 30 30 36 30 42
Tabla 7.41
Valoraciones típicas para bandas de caucho de capas reducidas o tensión más alta del transportador/elevador
(unidades en el sistema imperial)
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Resistencia de trabajo (kN/m) 38.5 57.8 77.1 96.3 105.1 115.6 140.1 140.1 157.6 175.1 218.9 236.4 262.7 315.2
Número de capas 1 1 1 2 3 2 2 3 2 2 2 3 2 4
Calibre aproximado de la carcasa (mm) 2.6 3.3 4.2 5.9 6.6 6.4 7.1 8.0 8.0 8.1 8.3 12.4 9.1 16.2
Peso aproximado de la carcasa (kgf/m )2 2.4 3.5 3.8 4.1 6.8 6.7 7.3 8.4 14.2 8.2 9.4 13.0 10.3 17.3
Módulo aproximado (kN/mm) 4.4 5.3 7.9 8.1 9.6 10.3 10.5 12.3 10.5 13.7 14.4 15.8 14.9 21.0
61-80% 356 457 508 406 508 610 762 610 762 914 914 914 914 1067
41-60% 305 406 457 305 457 508 610 508 610 762 762 914 762 1067
Hasta 40% 305 406 457 305 406 508 610 457 508 762 762 762 762 914
ACANALAMIENTO
Ángulo de acanalamiento del rodillo Ancho máximo de la banda acanalada vacía (mm)
20 ° 356 457 457 457 762 610 762 762 610 762 762 762 762 914
35 ° 508 610 610 610 914 762 914 914 762 914 914 914 914 1067
45 ° 610 610 610 762 1067 914 1067 1067 914 1067 1067 1067 1067 1219
SOPORTE DE CARGA
Ángulo de Peso del
acanalamiento material Ancho máximo de la banda acanalada vacía (mm)
del rodillo (kgf/m3)
0-640 1067 1524 1676 1524 2438 2134 2134 2438 1981 2134 2134 2438 2134 2997
20 ° 657-1281 1067 1524 1676 1524 2134 2134 2134 2134 1829 2134 2134 2438 2134 2997
1297-1922 914 1219 1372 1372 2134 2134 2134 2134 1829 2134 2134 2438 2134 2743
Más de 1922 914 1219 1372 1219 1829 2134 2134 1829 1524 2134 2134 2438 2134 2743
0-640 914 1372 1524 1372 2134 2134 2134 2134 1981 2134 2134 2438 2134 2997
657-1281 914 1372 1524 1219 1829 2134 2134 1829 1829 2134 2134 2438 2134 2997
35 °
1297-1922 762 1067 1219 1219 1829 2134 2134 1829 1524 2134 2134 2134 2134 2743
Más de 1922 762 1067 1219 1067 1524 1676 2134 1524 1372 2134 2134 2134 2134 2438
0-640 914 1219 1372 1219 2134 2134 2134 2134 1829 2134 2134 2134 2134 2743
45 °
657-1281 914 1219 1372 1067 1829 2134 2134 1829 1524 2134 2134 2134 2134 2743
1297-1922 762 1067 1219 1067 1524 2134 2134 1524 1372 2134 2134 1829 2134 2438
Más de 1922 610 914 1067 914 1372 1524 1676 1372 1219 2134 2134 1829 2134 2134
ELEVADOR
% de tensión nominal máx. de la Diámetro mínimo de la polea (mm)
banda
81 - 100 % 406 508 610 559 762 762 914 914 762 1067 1067 1219 1067 1372
61 A 80% 356 457 508 508 610 610 762 762 610 914 914 1067 914 1219
HASTA 60% 305 406 457 457 508 508 610 610 508 762 762 914 762 1067
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Resistencia mínima a la
Diámetros mínimos de la polea
Valoración ruptura
in (mm)
Banda lbf/in (kgf/mm)
PIW % de tensión nominal de la banda
(kN/m) URDIMBRE TRAMA 60% Y
81-100% 61 - 80%
menos
280 2800 1300 12 12 10
(49) (50) (23) (300) (300) (250)
320 3200 1400 12 12 10
(56) (57) (25) (300) (300) (250)
400 4000 1600 16 16 12
(70) (72) (29) (400) (400) (300)
480 4800 2000 20 16 12
(84) (86) (36) (500) (400) (300)
650 6500 2000 24 20 16
(114) (116) (36) (600) (500) (400)
800 8000 2000 32 24 20
(140) (143) (36) (800) (600) (500)
1000 10000 2000 40 32 32
(175) (179) (36) (1000) (800) (800)
Tabla 7.43
Valoraciones típicas de la tensión y el diámetro de la polea para bandas de PVC para trabajo pesado
Tabla 7.44
Espesor y peso típicos de la banda de PVC para trabajo pesado
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Tensión Distancia
Tensión Tensión de Diámetro del Módulo de la
nominal entre cables*
absoluta mínima operación* cable* (nominal) banda
de la (aproximada)
banda* PIW kN/m PIW kN/m in mm in mm PIW kN/m
ST800 4658 800 686 120 .142 3.6 0.688 17.5 329000 57617
ST1000 5710 1000 856 150 .142 3.6 0.547 13.9 411000 71977
ST1250 7138 1250 1070 187 .205 5.2 0.855 21.7 514000 90015
ST1600 9136 1600 1370 240 .205 5.2 0.666 16.9 657000 115058
ST2000 11420 2000 1712 300 .205 5.2 0.533 13.5 822000 143954
ST2500 14275 2500 2140 375 .205 5.2 0.450 11.4 1030000 180381
ST3150 17987 3150 2697 472 .315 8.0 0.768 19.5 1290000 225914
ST3500 19985 3500 2996 525 .315 8.0 0.690 17.5 1440000 252183
ST4000 22840 4000 3424 600 .362 9.2 0.792 20.1 1640000 287208
ST4500 25695 4500 3852 675 .394 10.0 0.805 20.5 1850000 323985
ST5000 28550 5000 4280 750 .433 11.0 1.098 27.9 2050000 359010
ST5400 30835 5400 4623 810 .433 11.0 1.023 26.0 2220000 388782
*Disponibilidad de otras tensiones nominales y diámetros de cables. Tensiones de operación basadas en un factor de seguridad de
6.676:1. Distancia basada en una banda de 48 in (1218 mm).
Tabla 7.45
Especificaciones estándar de la banda de cables de acero
Tensión
Peso de la Diámetros mínimos recomendados de la polea
nominal de la
carcasa 1 % de tensión nominal
banda
100 a 75% 75 a 50% < 50% Poleas de contacto 2
kN/m PIW kgf/m2 lbf/ft2
in mm in mm in mm in mm
ST800 4658 120 1.5 30 762 24 610 18 457 16 406
ST1000 5710 150 1.6 30 762 24 610 18 457 16 406
ST1250 7138 187 2.2 42 1067 36 914 24 610 20 508
ST1600 9136 240 2.4 42 1067 36 914 24 610 20 508
ST2000 11420 300 2.7 42 1067 36 914 24 610 20 508
ST2500 14275 375 3.0 42 1067 36 914 24 610 20 508
ST3150 17987 472 4.2 54 1372 42 1067 36 914 30 762
ST3500 19985 525 4.4 54 1372 42 1067 36 914 30 762
ST4000 22840 600 5.0 60 1524 48 1219 42 1067 36 914
ST4500 25695 675 5.5 66 1676 54 1372 48 1219 42 1067
ST5000 28550 750 6.4 72 1829 60 1524 54 1372 48 1219
ST5400 30835 810 6.7 72 1829 60 1524 54 1372 48 1219
1
Peso aproximado de la banda = peso de la carcasa + peso de la cubierta con espesor de cubierta mínimo de 5/32
in (4 mm)
2
Las poleas de contacto se definen como 6 in (150 mm) o menos el arco de contacto de la banda y menos de 50%
de la tensión nominal
Tabla 7.46
Peso de la carcasa de cables de acero y diámetros mínimos recomendados de la polea
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SELECCIÓN DE LA BANDA
Pesos de los compuestos de la cubierta por 1/32 in (0.8 mm) ARPM Grado I ARPM Grado II
lbf/ft2 (kgf/m2) 0.18 (0.88) 0.19 (.93)
Tabla 7.47
Pesos aproximados de la cubierta de la banda de cable de acero según el Grado de ARPM
Nota:
Los valores de las Tablas 7.39-7.47 son valores típicos. Es imposible determinar cada diseño de
transportador en una serie de tablas simples. Siempre se deberá consultar a un fabricante de bandas
miembro de CEMA para obtener recomendaciones de aplicación específicas y especificaciones de la
banda.
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SELECCIÓN DE LA BANDA
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POLEAS, EJES Y COJINETES
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POLEAS, EJES Y COJINETES
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POLEAS, EJES Y COJINETES
INTRODUCCIÓN
La práctica de ingeniería aceptada es considerar las poleas, los ejes y los cojinetes en forma conjunta
debido a que forman una estructura compuesta cuyas características de funcionamiento están
mutuamente relacionadas. Por lo tanto, se tratan como un solo tema del diseño y la construcción de los
transportadores de banda en este capítulo.
Tipos de poleas
La polea de transportador comúnmente utilizada es la polea de acero estándar como se muestra en la
Figura 8.1. Se fabrica en una amplia variedad de tamaños y consiste en un borde continuo y dos discos
extremos montados con cubos de compresión. En la mayoría de las poleas de transportador de cara
amplia, los discos de refuerzo intermedios están soldados en el interior del borde. Otras poleas disponibles
son del tipo con aletas autolimpiantes, que se utilizan en las ubicaciones de la cola, el tensor o la bota del
elevador donde el material tiende a acumularse sobre la cara de la polea. Las Figuras 8.1 a 8.6 ilustran los
tipos más comunes de poleas de transportador que se utilizan en la actualidad.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Las poleas de transportador de acero soldado cubiertas por la Norma B105.1 de ANSI/CEMA
no se deben utilizar con bandas transportadoras de cable de acero u otros módulos altos debido a
que dichas bandas crean concentraciones de tensión y exigen tolerancias de fabricación más allá de
las capacidades de estas poleas. Dichas bandas transportadoras requieren poleas de transportador
diseñadas.
La norma se aplica a una serie de poleas de aletas de acero soldado con cara coronada y plana que tienen
una cantidad de placas de aletas de acero que se extienden radialmente desde el eje longitudinal de dos
ensambles de cubos de compresión y están espaciadas por igual sobre la circunferencia de la polea. El
objetivo de los cubos de compresión es brindar sujeción con el eje. Las aletas son sostenidas o unidas
mediante placas de acero soldado, dispuestas de manera que formen dos troncos de conos o pirámides
regulares unidos en sus bases. Una barra de contacto se encuentra adherida al borde longitudinal externo
de cada aleta para brindar un área de contacto con la banda.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Los valores tabulados para las combinaciones de poleas de aletas y ejes se basan en la utilización de un
conjunto de ejes de transmisión no articulado a través de los cubos de la polea, con poleas centralmente
ubicadas entre dos cojinetes. También se proporcionan los límites de tensión de la banda.
Las poleas de aletas de acero soldado cubiertas por la Norma 501.1 de ANSI/CEMA no se deben utilizar
con bandas transportadoras de cable de acero u otros módulos altos debido a la excentricidad inherente
en la construcción de una polea de aletas. No se recomienda operar poleas de aletas estándar por encima
de una velocidad de banda de 450 pies por minuto (2.3 m/s). Para velocidades más altas, se debe consultar
a los fabricantes. Las poleas de aletas no están diseñadas para utilizarse en ubicaciones que transmitan
torque.
El uso de poleas de aletas se debe limitar debido a que reducen la vida útil de la banda y del empalme
mecánico de la banda. Las poleas de aletas solo se deben utilizar después de que se hayan probado y
descartado todos los demás medios para evitar que el material quede atrapado entre la banda y la polea.
Esto incluye los faldones, los limpiadores de banda, los arados de banda y los raspadores de banda. Las
poleas de aletas solo se deben utilizar para tensores, colas y cajas de carga. Lea el Capítulo 11 para
obtener información adicional y las limitaciones para las poleas de aletas.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Las poleas para operaciones mineras se pueden considerar para una aplicación de transportador
que requiere una construcción más pesada y un diseño más conservador para brindar una mayor
vida de servicio donde la abrasión es un factor; o donde hay que considerar las horas de operación
del transportador para una marcha más prolongada. Las poleas para operaciones mineras están
prediseñadas, no para una aplicación específica o para un objetivo particular, sino que tendrán una
fatiga y una deflexión más bajas sobre varios componentes y ofrecerán factores de mayor servicio en
comparación con las poleas clasificadas estándar según CEMA. Estos valores aumentados se pueden
alcanzar mediante las consideraciones de diseño y la fabricación, incluidos los espesores del material del
borde y del disco extremo más pesados, la rigidez aumentada de los ejes y los discos extremos, y el uso
de procesos de fabricación que aumenten el poder de resistencia de la polea. Ninguna norma de CEMA
rige las capacidades de carga o los espesores del material de las poleas para operaciones mineras. Se debe
contactar a cada fabricante de poleas para obtener los detalles específicos sobre sus procesos de diseño y
fabricación de las poleas para operaciones mineras.
Poleas Diseñadas
Las poleas están específicamente diseñadas para cumplir con las condiciones de carga de un transportador
en particular. Se requiere información específica para el diseño adecuado y económico, debido a que
el diseñador debe permitir una resistencia suficiente en el borde, el disco extremo, el eje y el sistema de
montaje para transportar las cargas de la banda y para garantizar una polea adecuada para la conexión
con el eje.
Las aplicaciones típicas de las poleas diseñadas son los transportadores todo terreno, los transportadores
para minería de alto tonelaje, las plantas generadoras de energía a carbón grandes, las instalaciones de
procesamiento de minerales y los proyectos de gran capital.
Las bandas de módulo alto se definen como aquellas que tienen un valor de tensión de funcionamiento
mayor a 800 PIW (140 kN/m) o un módulo mayor a 80,000 PIW (14,000 kN/m). Estas bandas requieren
consideraciones de diseño de la polea y tolerancias dimensionales que excedan las normas de CEMA. Las
cargas de arranque, freno y otras cargas dinámicas se pueden transmitir más directamente a las poleas.
El estiramiento reducido de la banda requiere poleas de cara plana con una concentricidad del borde
y del revestimiento mejorada a 0.030 pulgadas (0.76 mm). Se debe hacer un énfasis especial sobre los
soportes estructurales de alineación y las poleas con la línea de la banda para impedir los daños de las
concentraciones de carga. Lea el Capítulo 7 y comuníquese con su fabricante de bandas y poleas para
obtener más información sobre las bandas de módulo alto.
Los detalles de la construcción varían, desde discos extremos flexibles y cubos de compresión con conjunto
de ejes de transmisión plano hasta discos extremos rígidos y pesados adaptados para ejes especialmente
torneados. Las especificaciones de fabricación especiales son comunes y, a menudo, incluyen superficies
precisamente torneadas, alivios de la fatiga, controles de soldadura especiales y pruebas no destructivas.
Los diseñadores del sistema pueden especificar los requisitos especiales del diseño. Algunos de los más
comunes son los límites de fatiga, los límites de deflexión, los materiales y las técnicas de construcción.
CEMA recomienda utilizar 0.0015 in/in (0.0015 mm/mm), es decir, 5 minutos, el límite de deflexión del
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POLEAS, EJES Y COJINETES
eje para las poleas diseñadas utilizadas en aplicaciones críticas, lo que da como resultado ejes consistentes
con los componentes utilizados a menudo en poleas de alta tensión. La especificación de los límites de
deflexión menores que la norma de CEMA de 0.0023 in/in (0.0023 mm/mm) para las poleas de aletas
y de tambor estándar no tiene por objetivo señalar la diferencia, sino que es un factor de seguridad para
las cargas de la marcha. CEMA les recomienda a los diseñadores de sistemas que apliquen los factores
de seguridad adecuados a las tensiones de la banda comunicadas para garantizar que representen
condiciones de funcionamiento en estado estacionario máximo. Consulte la sección de sobrecargas de la
polea en este capítulo para obtener más información.
Todos los componentes que conforman el ensamble de polea y eje deben estar integrados para brindar
un sistema de transmisión de potencia completamente apto. Se deben considerar diversos factores para
diseñar poleas confiables y económicas de transportador para las condiciones de operación deseadas, que
requieren la siguiente información:
• Diámetro, ancho de cara, plana o coronada
• Centros de cojinetes
• Ubicación de la polea: de cabeza, dobladora, de contacto, tensora, etc.
• Tipo de tensor de la banda: por acción de la gravedad, con tornillos, etc.
• Tipo de banda transportadora
• Tensiones transitorias de la banda sobre la polea
• Tensiones de la banda en funcionamiento para el peor de los casos sobre la polea
• Ángulo de envoltura de la banda sobre la polea
• Diámetro del eje (en el cubo, el cojinete, el accionamiento) si está predeterminado
• Especificaciones del revestimiento
• Carga en voladizo con ubicación sobre el eje de la polea motriz (si existe)
• Potencia de accionamiento
• Velocidad de la banda
• Vida útil del cojinete
• Mecanismo de arranque (voltaje reducido, acoplamiento hidráulico, etc.)
• Condiciones ambientales y de operación especiales
Sobrecargas de la polea
Las tensiones excesivas de la banda pueden dar como resultado fallas prematuras de las poleas, el
conjunto de ejes de transmisión o los cojinetes. La diferenciación entre los aumentos de tensión transitoria
y las tensiones de funcionamiento en estado estacionario es importante para obtener un diseño adecuado
de la polea.
Los aumentos de la tensión transitoria o dinámica ocurren durante un breve período y luego disminuyen.
En general, estos períodos perduran durante algunos minutos o menos, que representan menos del 1 por
ciento del tiempo de operación. Algunos ejemplos son el arranque, la detención y los atascos. Las cargas
transitorias no deben exceder las cargas del diseño en más de 50 por ciento. Si exceden el 50 por ciento
durante más del 1 por ciento del tiempo de funcionamiento, se recomiendan las poleas diseñadas y esta
información se la debe facilitar a su fabricante de poleas.
Las tensiones de funcionamiento en estado estacionario ocurren durante un período significativo y
representan las condiciones operativas fundamentales. Las condiciones que pueden aumentar las tensiones
de funcionamiento son la desalineación excesiva de la banda, la carga excesiva de material, el peso
excesivo del tensor, los aumentos de fricción del tensor por acción de la gravedad y el ajuste en exceso de
los tensores de los tornillos. Las tensiones normales de funcionamiento para las poleas estándar no deben
exceder las valoraciones en las tablas de carga de las Normas B105.1 y 501.1 de ANSI/CEMA. Las
tensiones normales de funcionamiento para las poleas diseñadas no deben exceder aquellas utilizadas para
el diseño.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Las tensiones de la banda transportadora con tensor de tornillo dependen del juicio de valor de la persona
que gira la llave inglesa. En varios casos, el tensor es capaz de crear tensiones excesivas de la banda. Los
métodos en el Capítulo 6 están diseñados para anticipar tensiones más altas, pero el ajuste en exceso del
tensor puede resultar en tensiones excesivas. No se recomienda ajustar más allá de lo que es necesario
para controlar el deslizamiento del accionamiento y el pandeo de la banda.
A menudo, los transportadores más grandes utilizan tensores por acción de la gravedad. En teoría, el peso
suspendido debe eliminar las tensiones de la banda del tensor inesperadamente altas. Las pruebas de los
sistemas reales sugieren que existe una variación notable de la tensión de la banda en comparación con los
valores del diseño. Los motivos comunes de esto son:
• Las cargas, como por ejemplo, de la caja que sostiene el peso, la estructura de adhesión y los
ensambles de la polea se omiten en el cálculo de tensión de la banda con tensor
• El peso se añade después de la puesta en servicio inicial
• Se omiten la fricción de la roldana y las fuerzas dobladoras del cable de acero (las pruebas han
demostrado tensiones del cable de acero de hasta un 40% más altas en la polea que en la caja que
sostiene el peso)
• Los derrames de material se acumulan en el tensor
• El daño estructural o la alineación deficiente causan restricciones en el recorrido del tensor.
Lea el Capítulo 15 para obtener información adicional sobre los tensores.
Ambientes abrasivos
Los bordes de la polea de tambor, en general, se fabrican utilizando placas, tubos o tuberías de acero
de bajo carbono. Las barras de contacto de la polea de aletas, en general, se fabrican utilizando barras
o placas de acero de bajo carbono. El borde y las barras de contacto no están diseñados para constituir
piezas de desgaste. Para algunas aplicaciones del transportador de banda, estos materiales brindan una
vida útil suficiente de la polea. Para condiciones abrasivas, las poleas se deben revestir para impedir el
desgaste. El revestimiento se debe controlar para detectar el desgaste y reemplazarlo antes de que el
desgaste llegue hasta el acero. Otra consideración para aumentar la vida útil de la polea es especificar
bordes o barras de contacto más anchos. Las barras de contacto de la polea de aletas también se pueden
fabricar con acero resistente a la abrasión (AR) para aumentar la vida útil.
Diámetros de poleas
Los diámetros de la polea de tambor y de aletas de acero estándar y las desviaciones del diámetro
permisibles se muestran en la Tabla 8.7. Todos los demás diámetros de poleas se consideran especiales.
Estos diámetros nominales se aplican a las poleas de cara plana y coronada y son para las poleas
descubiertas únicamente; no incluyen ningún aumento del diámetro debido a la aplicación del
revestimiento. El diámetro nominal se mide en el punto medio del ancho de la cara de la polea. Los
diámetros de la polea se deben seleccionar según las normas de CEMA y las recomendaciones del
fabricante de bandas, como se describe en el Capítulo 7, y según otras consideraciones del accionamiento
y del espacio. La tolerancia de desviación, TIR, en el diámetro se mide en el punto medio de la cara de la
polea descubierta y se brinda en la Tabla 8.7. Cuando el revestimiento no está torneado, la tolerancia de
desviación sobre el revestimiento está especificada por cada fabricante particular de poleas.
Diámetros estándar de la polea y desviación total permisible del indicador in (mm)
Polea 8 10 12 14 16 18 20 24 30 36 42 48 54 60
de tambor (203) (254) (305) (356) (406) (457) (508) (610) (762) (914) (1067) (1219) (1372) (1524)
TIR de
0.125 (3.18) 0.188 (4.78) 0.250 (6.35)
tambor
Polea de 8 10 12 14 16 18 20 24 30 36
aletas (203) (254) (305) (356) (406) (457) (508) (610) (762) (914)
TIR de
0.188 (4.78)
aletas
Tabla 8.7
Diámetros estándar de polea y desviación máxima permitida total de la lectura del indicador para aplicaciones
comunes
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Las variaciones permisibles de los diámetros nominales de las poleas de acero estándar se basan en el
ancho de cara y se brindan en la Tabla 8.8. Todos los demás anchos de cara se consideran especiales.
Tabla 8.8
Variaciones permisibles del diámetro de la polea estándar según el ancho de la cara
Estas limitaciones se aplican por igual a las poleas de cara plana y a las poleas de cara coronada. El
diámetro nominal se mide en el punto medio del ancho de la cara de la polea. El diámetro se define
como el diámetro descubierto exclusivo del revestimiento. Las variaciones enumeradas pueden ocurrir
de una polea a otra. Las variaciones permisibles del diámetro enumeradas no se deben interpretar como
tolerancias de desviación.
Las poleas diseñadas para utilizarse con bandas de cable de acero o de módulo alto, en general, están
torneadas con cara plana y tienen una tolerancia de desviación total permisible de la lectura del indicador
como se brinda en la Tabla 8.9.
Tabla 8.9
Desviación permisible total de la lectura del indicador para poleas diseñadas para bandas de cable de
acero/módulo alto
Anchos de cara estándar nominales de las poleas de tambor y de aletas de acero estándar in (mm)
12 14 16 18 20 22 26 32 38 44 51 57 63 66
(305) (356) (406) (457) (508) (559) (660) (813) (965) (1118) (1295) (1448) (1600) (1676)
La variación permisible del ancho de la cara a partir del ancho nominal es ± 0.125 in (3.18 mm) para las poleas de tambor y ± 0.250 in
(6.35 mm) para las poleas de aletas
Tabla 8.10
Anchos de la cara de la polea estándar
Las variaciones enumeradas en el ancho de la cara pueden ocurrir de una polea a otra. Las variaciones
permitidas del ancho de la cara no se deben interpretar como una tolerancia de desviación del borde. El
fabricante particular de poleas especifica la tolerancia de desviación del borde.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Corona de la polea
Lea el Capítulo 7 para obtener el análisis del uso de las poleas coronadas de transportadores.
Actualmente, existen tres tipos de coronamiento de poleas disponibles, de cara plana, con corona cónica y
corona trapezoidal.
Cara plana
Las poleas de cara plana no tienen corona y son las preferidas por los fabricantes de bandas. Se
recomiendan para todas las instalaciones que utilizan bandas de capas reducidas, de módulo alto y bajo
estiramiento, como las que tienen carcasa de cable de acero o elementos flexibles de alta resistencia.
Corona cónica
En las poleas de corona cónica, la cara forma una "V" con el eje rotativo más largo en el diámetro del
centro de la polea. Esta corona se expresa en pulgadas de corona por pie del ancho total de la cara,
mediante el cual el diámetro en el centro de la cara excede el diámetro en el borde. Las coronas normales
de este tipo varían de 1/16 a 1/8 pulgada por pie (5.2 a 10.4 mm por metro) del ancho total de la cara.
Corona trapezoidal
Las poleas de corona trapezoidal (Trap) tienen una superficie plana en la porción del medio de la cara de
la polea con extremos cónicos. Las poleas de corona trapezoidal pueden ser adecuadas para las poleas con
un ancho de cara más amplio.
Pesos de la polea
Los pesos de la polea se deben utilizar para determinar la selección de la polea y del eje. Los pesos
promedio para las poleas de tambor de acero estándar y de aletas estándar están disponibles a través del
fabricante. Existen algunas variaciones en las prácticas de fabricación que afectarán el peso de las poleas.
Los pesos de la polea diseñada dependen de las tensiones encontradas y pueden variar ampliamente.
Todos los sistemas utilizan bujes cónicos. Pueden tener conos normales o superficiales y pueden venir
con o sin bridas. Los bujes se instalan insertando tornillos de cabeza a través del buje y encajándolos en
los orificios roscados en los cubos. Los bujes sin brida se instalan de manera similar o con tornillos que
se encajan en los orificios roscados hasta la mitad en el cubo de unión y los orificios no roscados hasta la
mitad en el buje (Figura 8.12). El ajuste de estos tornillos hace que el cubo y el buje se muevan axialmente
entre sí. El cubo se expande y el buje se contrae sobre el eje. Estas fuerzas radiales desarrollan la fricción
suficiente para permitir que los sistemas de cubo/buje mantengan la polea bloqueada con seguridad sobre
el eje axialmente y, en general, con la ayuda de una llave, para transmitir el torque desde/hasta el eje
sobre las poleas motriz. En general, las llaves no se requieren en las poleas que no son motrices.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Sistemas bridados
Estos tipos de sistemas tienen un cono en el orden de 2 a 3 pulgadas por pie (166 a 250 mm por metro)
en el diámetro. La ventaja del cono es que reduce la fatiga del disco extremo de la polea causada por la
instalación del segundo buje. Cuanto menor es la cantidad de movimiento axial requerido para desarrollar
las fuerzas de expansión, menor es la fatiga inducida en los discos extremos al instalar el buje en el otro
extremo.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
REVESTIMIENTO DE LA POLEA
Las poleas del transportador se pueden cubrir con alguna forma de caucho, tela, cerámica, uretano u
otro material. El revestimiento se utiliza en las poleas motrices para aumentar el coeficiente de fricción
entre la banda y la polea. Lea el Capítulo 6 para obtener los detalles sobre el coeficiente de fricción entre
el revestimiento y la banda, y la tabla del factor Cw. El revestimiento también se utiliza para reducir el
desgaste abrasivo sobre la cara de la polea y para efectuar una acción de autolimpieza en la superficie de
la polea. El desgaste abrasivo y la acumulación de material pueden disminuir en forma sustancial la vida
útil de la polea. Las poleas motrices siempre se deben revestir. Las poleas que no son motrices, en especial
sobre el lado de transporte de la banda, se deben revestir siempre que exista una condición abrasiva o de
acumulación de material. También, lea el Manual de cubiertas de rodillos de la Association of Rubber
Products Manufacturers (ARPM), para obtener información adicional.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Espesor y adhesión
El espesor del revestimiento puede variar de unas pocas milésimas de pulgada (0.05 mm), como en la capa
pulverizada, a un espesor de 1 a 2 pulgadas (25 a 51 mm), al igual que con algunas capas vulcanizadas
de caucho sólido. Los métodos comunes de adhesión son con pernos, el pegamento en frío, la soldadura
y la vulcanización. Los revestimientos de pegado en frío y vulcanizado son los métodos preferidos para
aplicaciones de trabajo pesado o servicio exigente. De los métodos preferidos, el revestimiento vulcanizado
es el más común y el más económico. En las aplicaciones en las que se necesita una elasticidad añadida
del caucho, se prefiere el método de pegado en frío. El revestimiento se puede obtener en diversos tipos
de acabado de superficie rayada y otros especializados. El revestimiento sujetado con pernos, en general,
consta de una cubierta de caucho reforzada con una construcción de tela de capas múltiples similar a la
banda del transportador. Las capas de tela se requieren para brindar resistencia por debajo de las cabezas
de los pernos. El revestimiento soldado puede ser deslizable o soldado. El revestimiento deslizable se
construye con caucho o azulejos de cerámica incrustados en caucho moldeado en una placa de apoyo y
ranuras soldadas sobre la cara de la polea. El reemplazo de las almohadillas se puede lograr deslizando la
tira antigua hacia afuera de las ranuras y colocando la nueva tira sin extraer la polea de su ubicación en
el transportador. El revestimiento soldado se construye con caucho o azulejos de cerámica incrustados en
caucho moldeado en una placa de apoyo de metal. La placa de apoyo de metal se suelda sobre la cara de
la polea. El reemplazo de la soldadura sobre el revestimiento también se puede realizar sin extraer la polea
de su ubicación en el transportador.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Revestimiento cerámico
En aplicaciones en las que el deslizamiento o el alto desgaste de la banda representan una inquietud,
se puede utilizar el revestimiento cerámico. En general, el revestimiento cerámico consta de una serie
de azulejos incrustados en un sustrato de caucho que forma un perfil de barra. Los azulejos pueden ser
suaves o tener superficies elevadas en cada azulejo. Los que tienen superficies elevadas tienden a tener
mejores características de accionamiento bajo condiciones de humedad y con lodo. Debido a la superficie
elevada en el azulejo y la naturaleza de la cerámica, este tipo de revestimiento exhibe un coeficiente
superior de fricción y mayor resistencia al desgaste que el revestimiento de caucho. Según las condiciones
de aplicación, el revestimiento cerámico ahuecado puede brindar aproximadamente 2 veces más de
tensión que el revestimiento de caucho.
El diámetro del eje requerido para el ensamble de la polea es una función de dos criterios, la resistencia
y la deflexión. Según el ensamble de la polea exacto, la resistencia o la deflexión pueden ser un factor
determinante para la selección del diámetro del eje.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
T3 T3
R T3
R
T3
R
T3 W W
W W
Figura 8.23
Diagramas de la carga radial resultante
2 2
R= ((Tccw ×cos(ϕ1)) +(Tcw ×cos(ϕ2 ))) +(( Tccw ×sin(ϕ1)) +(Tcw ×sin(ϕ2 ))−W)
Ecuación 8.24
R, carga resultante de la polea para un caso general
Donde:
Tccw tensión de la banda en el sentido contrario a las agujas del reloj lbf N
Tcw tensión de la banda en el sentido de las agujas del reloj lbf N
n ángulo de tensión de la banda para el caso “n” en grados (+ φn CCW desde 0) (-φ CW desde 0)
W peso de la polea y del eje lbf N
2
R = ( T1 + T2 ) + W2
Ecuación 8.25
, carga resultante para una polea motriz con envoltura en 180 grados,
R
banda horizontal
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POLEAS, EJES Y COJINETES
2 2
R= (( T1 + T2 ) × cos(θ)) + (( T1 + T2 ) × sin(θ) + W)
Ecuación 8.26
, carga resultante para una polea motriz con envoltura en 180 grados, banda inclinada
R
2 2
R= ( T1 + (T2 × cos(θ)) + ((T2 × sin(θ) −W)
Ecuación 8.27
R, carga resultante para una polea motriz con envoltura >180 grados, banda horizontal
2 2
R= ((T1 × cos(θ1)) + ( T2 × cos(θ 2 ))) + (−( T1 × sin(θ1)) + ( T2 × sin(θ 2 )) −W)
Ecuación 8.28
R, carga resultante para una polea motriz con envoltura >180 grados, banda inclinada
2
R = (2 × T3 ) + W2
Ecuación 8.29
R, carga resultante para una polea de cola
R = (2 × T3 ) −W
Ecuación 8.30
R
, carga resultante para una polea tensora por acción de la
gravedad vertical
2 2
R = ( T3 × cos(θ)) + (1−sin(θ) × T3 + W)
Ecuación 8.31
R
, carga resultante para una polea dobladora tensora por acción de la gravedad
vertical
2 2
R= ( T3 × (1- cos(θ))) + ( T3 × sin(θ) + W)
Ecuación 8.32
R, carga resultante para una polea de contacto
Donde:
T1 = tensión de la banda del lado ajustado [lbf (N)]
T2 = tensión de la banda del lado suelto [lbf (N)]
T3 = tensión de la banda de las poleas no motrices [lbf (N)]
W = peso de la polea y del eje [lbf (N)]
n = ángulos de tensiòn de la banda en grados (+ como se muestra en la Figura 8.23)
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POLEAS, EJES Y COJINETES
2 2
32 F .S. M 3 T
D 3
Sf 4 Sy
Ecuación 8.33
D, tamaño del eje según la fatiga
Donde:
D = diámetro del eje [in (mm)]
F.S. = factor de seguridad = 1.5 (adimensional)
Sf = límite de fatiga del eje corregido = ka kb kc kd ke kf kg Sf *
ka = factor de superficie = 0.8 para eje torneado (adimensional)
kb = factor de tamaño = (D)-0.19 para D en in o 1.85 x (D) 0.19
para D en mm (utilizado como adimensional)
kc = factor de confiabilidad = 0.897 (adimensional)
kd = factor de temperatura = 1.0 para -70 °F (-57 °C) hasta +400 °F ( +204 °C) (adimensional)
ke = factor de ciclo de trabajo = 1.0 siempre que las tensiones cíclicas no excedan Sf * (adimensional)
kf = factor de concentración de tensión de fatiga debido a la ranura (adimensional)
kg = factor misceláneo = 1.0 para el servicio normal (adimensional)
M = momento de flexión [lbf-in (N-mm)]
T = momento de torsión [lbf-in (N-mm)]
Tabla 8.34
f, factores de concentración de la tensión de fatiga para las configuraciones típicas de ranuras de
k
poleas
Tabla 8.35
Sf* 50% de la resistencia a la tensión máxima para materiales de eje típicos de la polea
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Límite elástico, Sy
Acero Sy psi (MPa)
SAE 1018 < 200 BHN 32,000 (220)
SAE 1045 < 200 BHN 45,000 (310)
SAE 4140, 200 BHN recocido 60,500 (417)
Tabla 8.36
Sy, límites elásticos para materiales de eje típicos de la polea
Para los ejes de la polea motriz con cargas radiales en la parte exterior de los cojinetes del bloque de
soporte, como un reductor montado sobre el eje o un sistema de accionamiento por cadena, consulte la
Norma B105.1 de ANSI/CEMA o los métodos de vector para la inclusión de los efectos de la carga radial
en el momento de flexión, M.
El método que se muestra anteriormente también se puede utilizar para desarrollar tamaños de
reducciones para cojinetes admisibles, al ajustar el momento de flexión, M, para el brazo del momento
correcto y al multiplicar el momento de flexión, M, y el momento torsional, T, por los factores de
concentración de fatiga para las reducciones del eje, disponibles en gran parte de la literatura de
ingeniería.
Las Normas B105.1 y 501.1 de ANSI/CEMA son normas fomentadas por CEMA para la selección de
las poleas de tambor y de aletas estándar. Estas normas se basan en el uso de construcciones de placas
soldadas con dispositivos de adhesión al eje de compresión rígidos. Se aplican a rangos específicos de
anchos de bandas de telas y tensiones de la banda. Como ayuda para el diseñador de transportadores,
estas normas brindan un método conveniente de selección basado en la deflexión del eje libre, con un
límite de 0.0023 in/in (0.0023 mm/mm) u 8 minutos.
Con frecuencia, los fabricantes de poleas crean las poleas diseñadas según las demandas de las
aplicaciones particulares. En estas situaciones, un límite de deflexión de 0.0015 in/in (0.0015 mm/mm), o
5 minutos, se recomienda con frecuencia. Los diseñadores de sistemas, a menudo, especifican un límite de
deflexión particular. Consulte la sección Poleas Diseñadas de este capítulo, para obtener más detalles.
Las construcciones fuera de las suposiciones del diseño incorporadas en las normas de CEMA requieren
modelos de diseño y límites adaptados a las características de las construcciones. Las poleas con
métodos de adhesión al eje flexibles, adhesiones al eje sin llave de alta presión y anchos de la banda
extremadamente amplios son algunos ejemplos. Los límites seguros de deflexión y fatiga del diseño pueden
variar de los indicados en las normas de CEMA y se deben basar en las capacidades de los componentes.
La Ecuación 8.37 es la ecuación de deflexión del eje del caso general cuando el eje es más largo en el
interior de la polea. La Ecuación 8.38 se obtiene de la ecuación general al establecer I = I2 y, por lo tanto,
D = D2. La Ecuación 8.38 se utiliza en las normas B105.1 y 501.1 de ANSI/CEMA para la deflexión del
eje libre para los ejes rectos.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
R×A ⎡⎛ C ⎞ ⎛ B −2 × A−2 × C ⎞⎤
tan(α) = × ⎢⎢⎜⎜⎜ ⎟⎟⎟ + ⎜⎜ ⎟⎟⎥
2 × Ey ⎢⎣⎝ I ⎠ ⎜⎝ 2 × I2 ⎟⎠⎥⎥
⎦
Ecuación 8.37
Ecuación de deflexión del eje para un eje de polea de dos diámetros
R × A × (B −2 × A)
tan(α) =
4 × Ey × I
Ecuación 8.38
Ecuación de deflexión del eje para un eje de polea de diámetro único
Donde:
R R
2 2
C A
D
D2
α
B
R R
2 2
Figura 8.39
Deflexión del eje de polea para un eje de diámetro doble, consulte la Ecuación 8.37
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POLEAS, EJES Y COJINETES
R R
2 2
A
B
R R
2 2
Figura 8.40
Deflexión del eje de polea para un eje de diámetro único, consulte la Ecuación 8.38
Los cojinetes están diseñados para soportar fuerzas de carga en las direcciones radial y axial. En las
poleas motrices, el cojinete deberá soportar la carga del sistema de accionamiento. Las cargas radiales
son fuerzas que actúan sobre el cojinete en ángulo recto a la línea central del eje. Las cargas radiales
son fuerzas reactivas generadas por el peso del eje, el ensamble de la polea, las tensiones de la banda
y las reacciones de la adhesión de la transmisión de potencia. Las cargas axiales son fuerzas reactivas
que actúan sobre los cojinetes en forma paralela o en línea con el eje. En general, las cargas axiales
son pequeñas en esencia y se crean debido a la alineación inadecuada de la banda, el cojinete, el
accionamiento o los elementos estructurales de soporte.
Figura 8.41
Configuración típica de la polea de descarga del transportador
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POLEAS, EJES Y COJINETES
El nombre refleja la geometría del elemento de rodamiento dentro del cojinete. Los elementos de
rodamiento del cojinete de bolas tienen forma redonda (bolas) que brindan una pequeña área de contacto
(punto) con las superficies del canal interior y exterior. Los elementos de rodamiento de los cojinetes de
rodillo varían en la forma, como por ejemplo, cilíndrica, ahusada, cónica o de barril, y tienen una área de
contacto más grande con la superficie de transporte de carga. Cuanto más grande es el área de contacto
del rodillo, más alta es la capacidad de carga del cojinete. Estos cojinetes se llaman antifricción debido
a la baja fricción del rodamiento creada a causa de los elementos de rodamiento que transfieren las
cargas desde el eje hasta la estructura del montaje, en comparación con los tipos de cojinetes plano o de
manguito que tienen una fricción de deslizamiento.
De bolas
En general, los cojinetes de bolas se utilizan en pequeños transportadores para trabajo liviano. Emplean
bolas para transportar la carga aplicada y tienen un área pequeña de contacto entre las bolas y superficies
de canal que les permiten operar a velocidades más altas con menos generación de calor. Los cojinetes de
bolas tienen la capacidad de manejar la carga radial pura, la carga de empuje pura o la combinación de
ambas, pero están limitados debido al área de contacto. Son ideales para aplicaciones a velocidad de baja
a alta y, en general, son el tipo menos costoso de cojinetes antifricción montados. Los cojinetes de bolas
típicos montados utilizan una fila única de bolas.
De rodillo cónico
Los cojinetes de rodillo cónico utilizan rodillos cónicos o ahusados que brindan un contacto en línea con
los canales cónico de unión. Los cojinetes de rodillo cónico soportan las cargas radial y axial, y pueden
transportar cargas de mayor tamaño que los cojinetes de bolas debido a una mayor área de contacto. Los
cojinetes de rodillo cónico típicos montados utilizan un conjunto doble de rodillos. La desventaja principal
de los cojinetes de rodillo cónico es su falta de capacidad de desalineación interna. De todas formas, los
diseños de cojinetes de rodillo cónico montados ofrecen un determinado margen para la desalineación al
brindar espacios libres internos o al permitir que el cartucho/inserto del cojinete, que contiene el cojinete
cónico, se alinee dentro de la carcasa.
De rodillo esférico
Los cojinetes de rodillo esférico utilizan rodillos con forma esférica o arqueada y sus canales son esféricos
también. En general, el área de contacto es ovalada y varía según la carga aplicada. Los cojinetes de
rodillo esférico son ideales para aplicaciones que requieren cargas radiales altas y cargas de empuje
moderadas, pero no son adecuados para aplicaciones de empuje puro debido a la geometría de los
componentes y al deslizamiento inherente que ocurre. Se pueden emplear en aplicaciones a velocidad de
baja a moderada. En general, existen dos métodos de diseño utilizados para fabricar los cojinetes esféricos
montados:
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Jaula/retenedor/espaciador
Bola
Anillo interno
Anillo externo
Carcasas de cojinetes
Las carcasas están diseñadas para incorporar los elementos de rodamiento de los cojinetes y los canales
para brindar una fácil instalación del montaje sobre la estructura del transportador y una adhesión al
eje. La carcasa está diseñada para transmitir las fuerzas de la carga desde el ensamble de la polea del
transportador hasta la estructura de soporte a través del ensamble del cojinete. El diseño de la carcasa/del
cojinete brindará un sellado para contener el lubricante del cojinete, mantener alejados los contaminantes
y permitir una pequeña desalineación del eje.
Bloque de soporte
Los bloques de soporte, el tipo de carcasa más comúnmente utilizado, abarcan el rango más grande de
tamaños de superficie interior y se adaptan con facilidad a la mayoría de las aplicaciones. Los bloques
de soporte tienen una superficie de montaje plana en la parte inferior donde los pernos se utilizan para
asegurarlos a la estructura de montaje. La carcasa se puede suministrar con patrones de orificios de dos
pernos (tamaños de eje de hasta 4 in (100 mm)) o cuatro pernos (hasta 2-7/16 in (62 mm)) para montar los
cojinetes.
8
POLEAS, EJES Y COJINETES
Base roscada
Una carcasa de bloque de soporte que tiene orificios para pernos roscados en la base para asegurar el
ensamble a la estructura de montaje. Esta unidad se utiliza cuando hay restricciones con el espacio que
limitan el tamaño de la carcasa; su longitud general es reducida y, en general, se utiliza para tamaños
del eje de 2 ½ in (63.5 mm) o menos debido a la resistencia de la carcasa. En general, se utiliza en
transportadores para trabajo liviano.
Figura 8.47
Carcasa de cojinete con base roscada
Bridada
Una carcasa bridada se monta al ras en contra de una estructura de montaje y permite el ensamble de los
pernos de montaje en la misma dirección que el eje. Se encuentra disponible en diseños de 2 pernos a 6
pernos que dependen del tamaño de la superficie interna y la resistencia requerida de la carcasa.
Brida pilotada
Una carcasa con brida pilotada es un cojinete bridado que utiliza un piloto en la parte posterior de la
carcasa para insertarse en la estructura de montaje y brindar una estabilidad añadida o una ubicación
con precisión. Este tipo de carcasa comúnmente se utiliza en poleas en "eje muerto" donde el cojinete está
ubicado en el disco extremo de la polea.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Tensor
Estos son cojinetes que se utilizan en los marcos de tensor donde el cojinete se mueve paralelamente
a la línea de la banda para brindar ajustes en el posicionamiento del eje. Para las aplicaciones de
transportadores, en general, los cojinetes tensores se utilizan para "tensar" la elongación de la banda y
mantener la tensión adecuada sobre la banda. Esto se logra a través de medios manuales, hidráulicos o
mecánicos.
Figura 8.51
Cojinete tensor
De expansión
Los cojinetes de expansión se utilizan para brindar un ajuste axial del cojinete dentro de la carcasa. El
ajuste se utiliza para compensar el movimiento durante la instalación de los cojinetes montados en el
adaptador y el crecimiento del eje debido a las variaciones de la temperatura o el calor de la aplicación,
o para brindar un pequeño ajuste de la instalación. Todos los ejes necesitan al menos un cojinete de no
expansión para garantizar que el eje y los componentes adheridos al eje se mantengan en una ubicación
fija. Estas combinaciones de cojinetes se llaman pares de cojinetes de expansión/no expansión o flotantes/
fijos. La capacidad de expansión se puede brindar para cada uno de los tipos de carcasa.
Materiales de la carcasa
A continuación se enumeran los materiales comúnmente utilizados para las carcasas del cojinete montado.
La elección del material para usar depende de los requisitos de la aplicación, tales como la carga aplicada,
la resistencia a la corrosión, la capacidad de la temperatura y el costo.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Acero fundido
Ideal para aplicaciones de trabajo pesado arduo y, acepta cargas de impacto y pesadas. Disipa bien
el calor, pero es más costoso que la carcasa de hierro fundido. Los grados más comunes tienen una
resistencia a la tensión máxima de 65,000 a 140,000 psi (448 a 965 MPa). El acero fundido tiene el
porcentaje mayor de elongación, lo que brinda una excelente resistencia al impacto.
Acero inoxidable
Este material se utiliza en aplicaciones donde la resistencia a la corrosión es un requisito, en general, en
las industrias de los alimentos y las bebidas, donde las carcasas están expuestas a lavados diarios. Aunque
se utiliza más por su resistencia a la corrosión, puede brindar una carcasa de alta resistencia ya que su
resistencia a la tensión típica es 70,000 psi (483 MPa). A pesar de que el material es más fuerte en esencia,
las carcasas tal vez no tengan incorporada la resistencia adicional en su diseño en comparación con el
hierro fundido. Las carcasas pueden tener áreas transversales más pequeñas y capacidades de carga
equivalentes en comparación con los cojinetes de tamaño similar.
Carcasas de polímeros
Los materiales de polímeros se utilizan para brindar carcasas resistentes a la corrosión de bajo costo.
Debido a una variedad de polímeros y la inclusión de la fibra de vidrio u otros materiales, las resistencias
de la carcasa pueden tener una gran variación. Las resistencias a la tensión pueden variar de 500 a 5000
psi (0.35 a 35 MPa).
Aleación de aluminio
Algunos fabricantes ofrecen carcasas de aluminio. En general, estas se producen semi acabadas que
requieren solo el acabado de las características de los cojinetes para minimizar el gasto de fabricación.
Estas carcasas normalmente están disponibles solo para cojinetes de bolas del tamaño del eje más
pequeño, 2 pulgadas (50 mm) y menos. La resistencia de la carcasa es ligeramente menor que la del rango
del hierro gris fundido de 15,000 a 25,000 psi (103 a 172 MPa).
Tornillo de fijación
La adhesión del tornillo de fijación es un método sencillo y se utiliza más a menudo en las aplicaciones
de trabajo liviano a moderado con tamaños de eje de 6 in (150 mm) y menos. Este método de adhesión
incorpora tornillos de fijación que están directamente roscados en el anillo interno o collar de bloqueo
del cojinete y se alojan en el eje para brindar un encaje positivo. Los cojinetes de bloqueo del tornillo de
fijación son fáciles de instalar; coloque el cojinete en la posición sobre el eje y ajuste el tornillo de fijación.
Su rendimiento depende directamente del espacio libre entre el cojinete y el eje, la velocidad y la carga.
El espacio libre da como resultado un movimiento relativo entre los componentes. Habrá desgaste y
causará fatiga en el tornillo de fijación y su capacidad de sujetar el eje. La carga es una función directa de
la capacidad del tornillo de fijación para soportar la carga impuesta sobre el cojinete. La velocidad puede
causar problemas de vibración debido al movimiento excéntrico creado por el espacio libre.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Figura 8.52
Método de adhesión del tornillo de fijación
La Figura 8.52 muestra el anillo interno de un cojinete de bolas con el montaje del tornillo de fijación. La
imagen izquierda muestra un anillo interno de cojinete (otros componentes del cojinete se han extraído
para mayor claridad), el eje y el tornillo de fijación. La imagen del medio muestra el anillo del cojinete
adherido al eje mediante el ajuste del tornillo de fijación a través del anillo interno del cojinete. Las áreas
resaltadas en la imagen derecha muestran el área de contacto resultante entre el eje y el cojinete después
del ajuste, el arco de contacto opuesto de la ubicación del tornillo de fijación y el área por debajo de los
tornillos de fijación.
Figura 8.53
Método de adhesión del collar de bloqueo excéntrico
La Figura 8.53 muestra un anillo interno de un cojinete de bolas con la adhesión del collar de bloqueo
excéntrico. La imagen izquierda muestra el anillo deslizado en el eje y el collar de bloqueo con el tornillo
de fijación. La imagen del medio muestra el collar adherido al anillo interno del cojinete y ajustado
rotando el collar de bloqueo excéntrico relativo al anillo interno del cojinete. La imagen derecha muestra
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POLEAS, EJES Y COJINETES
el área de contacto que resulta entre el eje y el cojinete. El área más grande resaltada es el área resultante
de contacto entre el cojinete y el eje. El área más pequeña resaltada es el área de contacto entre el collar
de bloqueo y el eje.
Figura 8.54
Método de adhesión del collar de bloqueo concéntrico
La Figura 8.54 muestra un anillo interno de un cojinete de bolas con la adhesión del collar de bloqueo
excéntrico. La imagen izquierda muestra el anillo interno del cojinete deslizado en el eje y el collar de
bloqueo con un tornillo de cabeza. Observe el extremo acanalado del anillo interno. La imagen del medio
muestra el collar adherido al anillo interno del cojinete y montado sobre el eje. El ajuste del tornillo
de cabeza comprime el collar de bloqueo y la extensión del anillo interno asegurando el cojinete a la
superficie del eje. La imagen derecha muestra el área de contacto, que resulta entre el eje y el cojinete, que
es principalmente donde se ubica el collar de bloqueo.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Figura 8.55
Método de adhesión del manguito cónico
La Figura 8.55 muestra la adhesión del montaje del manguito adaptador cónico dividido. La imagen
izquierda muestra un manguito cónico dividido, el anillo interno de un cojinete de bolas con la superficie
interna cónica de unión y un collar de bloqueo. La imagen del medio muestra el collar adherido al anillo
interno del cojinete y montado sobre el eje. La rotación del collar de bloqueo corre el manguito hacia el
anillo interno del cojinete y lo comprime en el eje para asegurar la unidad sobre el eje. La imagen derecha
muestra los 360° y la longitud completa resultantes del área de contacto del manguito (área resaltada).
Colocación a presión
Algunos cojinetes montados dependen de la colocación de interferencia del cojinete en el eje. En general,
el cojinete se ubica en el eje inicialmente y luego se coloca en la carcasa del cojinete. La cantidad de
interferencia depende del tipo de cojinete y de la aplicación. La colocación a presión se logra mediante la
aplicación de fuerza/presión sobre el cojinete en un eje de gran tamaño o mediante el calentamiento del
cojinete para expandir su superficie interna hasta que se pueda instalar fácilmente sobre el eje. Después
del enfriamiento, el cojinete se encogerá alrededor del eje y se logrará una colocación a presión. Una
ventaja de la colocación a presión es su bloqueo en 360˚ concéntrico. Además de que es un proceso de
instalación dificultoso, la principal desventaja de la colocación a presión es que requiere un eje torneado
con precisión, la colocación de sostenes o collares del eje para retener la ubicación axial del cojinete, y es
extremadamente difícil de extraer del eje.
Sellos
Existe un sinfín de tipos de sellados disponibles para las unidades de cojinete montado con la selección
basada en los requisitos de la aplicación del cojinete. Los sellos pueden estar hechos de una variedad de
materiales y se pueden realizar diseños especiales para los requisitos de la aplicación. Los sellos se utilizan
para retener el lubricante en el cojinete y para impedir que la contaminación ingrese en el cojinete. En
general, los sellos utilizados en los cojinetes lubricados con grasa están diseñados para permitir que la
grasa en exceso se elimine del cojinete, purgando los contaminantes y la grasa hacia afuera de las cámaras
del sello y hacia fuera del área del sello. A continuación, se muestran los sellos más comunes disponibles
sobre los cojinetes montados.
De contacto
En general, los sellos de contacto incorporan un componente de caucho flexible y elástico que cierra
por completo cualquier recorrido por el que los contaminantes puedan pasar hasta el cojinete. El
elemento flexible siempre tiene contacto directo con un componente del cojinete y tiene una capacidad
de movimiento relativo para permitir la desalineación del cojinete. Por lo general, los sellos de contacto
están dispuestos en combinaciones únicas o múltiples y son adecuados para ambientes húmedos y secos,
bajo velocidades lentas a moderadas. Los sellos de contacto se pueden unir a un transportador de acero o
pueden ser un componente independiente que se coloca en una ranura torneada en la carcasa.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Laberíntico
Un sello laberíntico es un sello que no hace contacto con los componentes de frotación. El sellado
se brinda a través de una malla compleja rellena con grasa. Esta malla bloquea el pasaje libre de
contaminantes hacia el cojinete o del lubricante del cojinete. Un sello laberíntico, por lo general, tendrá
dos componentes, un anillo adherido al eje rotativo y un componente de unión estacionario. El anillo
rotativo actúa como una varilla para expulsar los elementos hacia afuera de la entrada a la superficie de
sellado debido a las fuerzas centrífugas.
De taconita
Los sellos de taconita están diseñados para aislar las partículas abrasivas finas que contaminan los
componentes del cojinete. Este sello utiliza tres elementos por separado:
• Un sello interno para mantener el lubricante dentro del cojinete
• Un sello externo que impide que los contaminantes ingresen en el cojinete
• Una cámara re-engrasable ubicada entre los dos sellos que atrapa cualquier contaminante que
haya ingresado a través del sello externo.
Este tipo de sello se utiliza en aplicaciones que producen partículas abrasivas finas, como el procesamiento
de minerales y agregados (carbón, cobre, cal, potasa, cantera de roca, granito, etc.). Los fabricantes
han diseñado estos "sellos de taconita" o sellos auxiliares para caber en las carcasas estándar al colocar
un O-ring entre las superficies externas del sello y al sujetarlos a las ranuras del sello de la carcasa. La
sujeción del caucho brinda un sello positivo para impedir cualquier desgaste o que la contaminación
ingrese al cojinete desde el medioambiente. La lubricación del sello purgará los contaminantes hacia
afuera de la cámara antes de que puedan ingresar al cojinete.
El uso de estos sellos, en general, da como resultado una longitud total adicional del cojinete que limita su
capacidad de desalineación. Esta longitud adicional puede afectar las ubicaciones centrales del cojinete,
el diseño del eje y los componentes de la polea. La capacidad reducida de desalineación requiere que las
carcasas del cojinete se alineen con tolerancias que son más rigurosas que las que recomienda CEMA en
el Apéndice "Normas de instalación de transportadores de banda para el manejo de materiales a granel".
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POLEAS, EJES Y COJINETES
De fieltro
Este sello es un sello económico estándar de la industria. Brinda una barrera para mantener el lubricante
en el cojinete y aislar los contaminantes. Utiliza una tira de material de fieltro tejido que se coloca en
una ranura torneada de la carcasa o se puede ubicar entre los retenedores del sello. El fieltro brinda una
superficie de contacto por fricción para mantener el contacto con el eje o las placas de retención del sello.
El fieltro se puede mojar en aceite para impedir que el material de fieltro absorba los contaminantes
líquidos.
La carga aplicada puede adquirir diversas formas, incluidas las cargas radiales, las cargas de empuje, las
cargas pico, las cargas de impacto y las cargas con vibración. Es necesario efectuar un análisis completo
de la dirección y la magnitud de la carga con el fin de realizar una selección adecuada del cojinete. Los
cojinetes tienen publicadas sus capacidades de carga que se utilizan para determinar un cálculo estimado
de la vida útil operativa cuando se emplean y lubrican adecuadamente. Los fabricantes brindan gráficos
o cálculos para ayudar a los usuarios con los cálculos de la vida útil. Los usuarios pueden especificar los
requisitos de la vida útil del cojinete basados en estos cálculos.
Capacidad dinámica, C
La capacidad dinámica del cojinete es la capacidad de carga publicada que un cojinete puede soportar
en funcionamiento para una vida útil con fatiga del material de un millón de revoluciones con una tasa
de supervivencia del 90%. La valoración se calcula según la Norma para el cálculo de las valoraciones y
la vida útil de los cojinetes ISO 281:2007, y se basa en los parámetros de diseño del cojinete, como por
ejemplo:
• El material utilizado para los componentes del cojinete
• El tamaño de los elementos de rodamiento
• La cantidad de elementos de rodamiento
• La cantidad de filas de elementos
• La longitud del elemento de rodamiento
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POLEAS, EJES Y COJINETES
C1 3.857 C90
Ecuación 8.61
C1, comparación de la capacidad dinámica
Donde:
C1 = capacidad de carga dinámica para cojinetes de bolas, cónico y esféricos, 1 millón de revoluciones
C90 = capacidad de carga dinámica para cojinetes de rodillo cónico, 90 millones de revoluciones
P = carga equivalente
rpm = revoluciones por minuto
Capacidad estática C0
La capacidad estática es la capacidad de carga publicada del cojinete que éste puede soportar en forma
estática. En esta carga nominal, los canales se endurecerán o deformarán de forma permanente.
10 10
3
C1 16, 667 C90 3 1, 500, 000 C1 3 16, 667
L10 L10 L10
P rpm P rpm P rpm
Cojinetes de bolas Cojinetes de rodillo cónico C90 Cojinetes de rodillo cónico C1
y cojinetes de rodillo esférico
Ecuación 8.62
L10, vida útil estadística del cojinete en horas
Donde:
C1 = capacidad de carga dinámica para cojinetes de bolas, cónico y esféricos, 1 millón de revoluciones
C90 = capacidad de carga dinámica para cojinetes de rodillo cónico, 90 millones de revoluciones
P = carga equivalente
rpm = revoluciones por minuto
Carga equivalente
La carga equivalente, P, es el valor individual calculado como función para la carga radial real y de
empuje aplicada y la geometría del cojinete. La carga equivalente se utiliza para calcular la vida útil L10
de fatiga para el cojinete. Cuando un cojinete no tiene una carga de empuje, la carga radial real se utiliza
para la carga radial equivalente. Si el cojinete tiene las cargas radial y de empuje, se deben convertir en
una carga radial equivalente que sea dependiente del tipo de cojinete utilizado y de sus parámetros de
diseño.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
P = (X x FR ) +(Y x FA )
Ecuación 8.63
P, carga equivalente del cojinete
Donde:
FA = carga de empuje
FR = carga radial
P = carga equivalente
X = factor de carga radial, consulte al fabricante de cojinetes para obtener el cojinete específico
Y = factor de carga de empuje, consulte al fabricante de cojinetes para obtener el cojinete específico
Capacidad de expansión
Al seleccionar el cojinete adecuado, se debe tomar una determinación en cuanto a que si la aplicación
requiere el uso de cojinetes de expansión. Los cojinetes montados del adaptador requieren una expansión
para permitir el movimiento axial cuando se ajusta la unidad al eje. Bajo ninguna circunstancia se
deberán utilizar todos los cojinetes en el eje de tipo expansión, un cojinete "fijo" o de no expansión para
mantener la estabilidad del eje, para evitar que se mueva axialmente durante la operación.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
La mayoría de los cojinetes montados están diseñados con capacidad para desalinearse en forma estática;
sin embargo, solo los cojinetes de rodillo esférico se pueden desalinear en forma dinámica; Los cojinetes
de rodillo esférico se desalinean internamente con el cojinete, mientras que la mayoría de los cojinetes de
bolas y de rodillo cónico se desalinean en forma externa entre los elementos del cojinete y la carcasa.
Las bases de la carcasa deben ser planas y llanas. Si una superficie de montaje no es confiable, la carcasa
se debe adaptar a una forma que no sea redonda que pueda "pellizcar" un inserto de cojinete o causar la
fractura de la carcasa durante la instalación o, posteriormente, durante el funcionamiento del cojinete.
Un inserto de cojinete pellizcado puede causar que los anillos del cojinete pierdan su forma redonda y dar
como resultado un desgaste acelerado del cojinete, el sobrecalentamiento, ruidos y, por último, la falla del
cojinete.
El plano de la superficie de montaje de base debe ser paralelo a la línea central del eje. La mayoría de los
sellos de carcasas limitan la desalineación angular de estas dos características. Las bases desalineadas o
flexibles desalinearán los sellos de la carcasa. Cuando los espacios libres del sello están comprometidos,
el calor y el desgaste excesivos, a menudo, provocan el daño del componente y la falla rápida del cojinete.
En general, se utilizan tacos cónicos o delgados para compensar las bases desalineadas. Al realizar esto,
es importante mantener el soporte entre la zona de carga de la carcasa y las ubicaciones de los pernos.
Consulte el Apéndice D, Normas de instalación de transportadores de banda, para obtener una mayor
orientación.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
reducción en el espacio libre interno del cojinete, lo que provocará el desgaste y la generación de calor en
el interior del cojinete.
La lubricación puede ser con aceite o grasa. La mayoría de los cojinetes utilizan grasa porque es más fácil de
retener en la carcasa y de mantener en la aplicación. La grasa es una combinación de aceite (80 a 90%) y un
espesante para la suspensión. Los lubricantes contienen aditivos que brindan propiedades adicionales para
mejorar el rendimiento y la vida útil, tales como la resistencia al desgaste, la protección contra la corrosión,
los inhibidores de la oxidación, los estabilizadores y las mejoras de la película de aceite.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
La viscosidad del aceite es una medición de la resistencia de los fluidos al flujo y cambiará según su
temperatura de operación y la presión ejercida sobre el aceite. En general, los lubricantes con aceites
de viscosidad baja serán más fluidos y establecerán un espesor de película de aceite más pequeño que el
lubricante con aceite de viscosidad alta. A medida que aumenta la temperatura, la viscosidad del aceite
disminuirá y se volverá más fluida, y su espesor de película de aceite disminuirá. El espesor de la película
de aceite es la capa de aceite que separa los elementos de rodamiento de los canales para impedir el
contacto metal con metal. Los lubricantes con aceites de viscosidad baja son más aptos en aplicaciones a
alta velocidad y de carga baja, mientras que los lubricantes con aceites de viscosidad alta son más aptos
para las aplicaciones a baja velocidad y de carga alta. Los lubricantes con una viscosidad demasiado baja
del aceite permitirán el contacto de metal con metal mientras que los lubricantes con una viscosidad
demasiado alta causarán que los elementos de rodamiento se deslicen creando calor y desgaste. Es
importante elegir el lubricante con la viscosidad correcta para la aplicación. Los fabricantes de lubricantes
y cojinetes brindan las recomendaciones y la información se incluye en sus manuales de instrucciones.
Los lubricantes de grasa se brindan en distintas consistencias y se definen según su número NLGI que
varía desde 000, que es el que más se asemeja al agua en su consistencia, hasta el 6 que es muy sólido. El
número NLGI y la viscosidad del aceite son independientes y no tienen ninguna relación entre sí, es decir,
se puede tener una grasa de alta consistencia (gruesa y pesada) pero que contiene un aceite muy fluido.
Depende de la composición química durante la formulación del lubricante.
Los cojinetes con elementos de rodamiento, a menudo, se brindan con una carga inicial de grasa que per-
mite la instalación con poca aplicación o sin aplicación de grasa antes del funcionamiento. La mayoría de
los cojinetes montados incluirán grasa o alemite (zerk) para permitir volver a lubricar el cojinete. Después
de un período de funcionamiento, será necesario añadir lubricante utilizando una pistola engrasadora o
un sistema de inyección de grasa a presión, para renovar el lubricante y eliminar los contaminantes. En
general, se recomienda en aplicaciones de transportadores debido a sus velocidades relativamente bajas en
un 100% de llenado del cojinete al momento de la instalación para obtener la protección máxima de los
contaminantes y para garantizar la lubricación de los sellos. Al volver a realizar la lubricación, asegúrese
de que la grasa limpia se purgue de los cojinetes y los sellos, ya que la mayoría de los diseños de cojinetes
montados tienen la capacidad de purgar sin dañar el sello o el cojinete.
Otras causas comunes de las fallas del cojinete que se relacionan con la aplicación pueden ocurrir debido
a lo siguiente:
• Desalineación excesiva inducida en los cojinetes
• Espacio libre o colocación inadecuados del cojinete
• Tamaño inadecuado del eje
• Tipo incorrecto seleccionado del cojinete o del sello para la aplicación
• Montaje y/o manejo incorrectos durante la instalación del cojinete
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Componentes de la polea
Los componentes básicos de una polea de tambor se identifican en la sección transversal de la polea en la
Figura 8.64.
Borde
Disco
extremo
Eje
Disco Buje
Cubo central
Figura 8.64
Componentes básicos de la polea
Figura 8.65
Configuraciones del disco/cubo extremo de la polea
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Configuraciones de la soldadura
Las configuraciones comunes de la soldadura se definen en la Figura 8.66. Las soldaduras más comunes
utilizadas en las poleas CEMA son la soldadura con filete para la conexión del disco extremo con el borde
y la soldadura con ranura con respaldo para la soldadura con costura del borde. Las otras configuraciones
se utilizan más en las poleas diseñadas. Para obtener información más detallada sobre las soldaduras, lea
AWS D1.1 o AWS D14.6.
Borde
Circunferencial Costura Circunferential Costura
Figura 8.66
Configuraciones de la soldadura de disco extremo y borde de la polea
POLEAS ESPECIALES
Estas poleas especiales no están cubiertas por ninguna norma de CEMA. Se incluyen para informarle
que están disponibles y para brindar información general sobre lo que son y por qué se utilizan.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Las especificaciones de la polea según CEMA utilizan un método de diseño de fatiga y límites de
tensión para la selección del eje rotativo. Debido a que un eje no rotativo de polea de transportador
principalmente se encuentra bajo carga estacionaria, se pueden reemplazar el método de diseño
estacionario adecuado y los límites de tensión. En general, los límites de tensión estacionaria pueden ser
más altos que los límites de tensión de fatiga, lo que significa que los diseños de eje muerto se pueden
desarrollar con seguridad con ejes de diámetros más pequeños.
Las especificaciones de la polea según CEMA utilizan límites de deflexión del eje para controlar el
momento de flexión transmitido a la polea y para monitorear la posibilidad del movimiento axial de la
polea a lo largo del eje. Muchos de los cojinetes de bolas o de rodillo esférico utilizados en las poleas de
eje muerto tienen una capacidad para desalinear sin transmitir un momento de flexión significativo a la
polea. Los cojinetes de rodillo cónico tienen una capacidad limitada de desalineación y se deben tener
en cuenta de forma diferente. Estas capacidades de desalineación pueden permitir con seguridad límites
más altos de deflexión del eje en la polea. Además, debido a que la conexión entre la pista interna del
cojinete y el eje es estacionaria, la probabilidad de un movimiento axial de la polea a lo largo del eje se ve
significativamente reducida.
Poleas magnéticas
Las poleas magnéticas son un tipo de separador magnético. Son poleas de tambor ubicadas en la parte
delantera o de descarga del transportador. Las poleas magnéticas se utilizan en transportadores para
extraer en forma automática y continua la contaminación del hierro y "atrapar" los materiales ferrosos,
como los martillos, los pernos, las barras de refuerzo y los clavos de la carga útil, ya sea viruta, piedra
molida, etc. Esto protege los equipos de procesamiento costosos, como las trituradoras de conos y
las trituradoras de maderas. Lea el Capítulo 11 para obtener más información sobre los separadores
magnéticos.
Poleas motorizadas
Este capítulo trata principalmente las poleas convencionales del transportador. En general, el eje de una
de las poleas de un transportador se monta sobre cojinetes y se acciona mediante un motor montado
en forma externa, a través de diversos componentes de transmisión de potencia, tales como reductores
de engranajes, accionamientos de la banda, accionamientos por cadena y acoples. Esta configuración
convencional es de eje móvil. Es decir, el eje rota.
En algunas aplicaciones, se ha descubierto que es una ventaja reemplazar todos estos componentes por
una polea motorizada de transportador. En la parte externa, una polea motorizada de transportador
parece una polea convencional con cables que salen de uno de los extremos del eje. Sin embargo, en la
parte interna, hay un conjunto de motor y engranaje que acciona la polea a una velocidad específica. El
eje no rota y, en general, está soportado por bloques de montaje, que usualmente se parecen a las carcasas
de los bloques de soporte del cojinete sin los cojinetes.
Debido a que el motor y el engranaje están ensamblados en el interior del tambor de una polea
motorizada, se deben comprar para un voltaje de motor y una velocidad de la banda específicos. Los
topes de detención y los frenos, en general, están disponibles como opción, y algunos modelos se pueden
desmontar para la reparación de los componentes internos. Las poleas motorizadas de transportador
tienden a ser más costosas que la suma de los componentes que reemplazan. Sin embargo, ocupan menos
espacio que los accionamientos convencionales y requieren mucho menos tiempo y habilidad para el
ensamble que sus contrapartes convencionales. Lea el Capítulo 13 para obtener más información.
Poleas en espiral
Los espirales se pueden añadir a las poleas de tambor y las poleas de aletas. Es más común tener una
polea de aletas en espiral que una polea de tambor en espiral. El espaciamiento entre las barras en
espiral crea un soporte intermitente de la banda. Se ha observado un daño de la cubierta inferior de la
banda cuando se emplea un espaciamiento amplio. El ancho máximo sin soporte es una función de las
propiedades de la banda y la tensión de la banda. Para la mayoría de las aplicaciones, la limitación del
espacio entre las barras a 3 pulgadas (75 mm) no causará ningún daño. El daño de la banda también
puede ocurrir si las barras están demasiado cerca. Esto puede causar que la presión de contacto entre la
banda y la barra sea demasiado alta. Actualmente, no existe una área de contacto mínima recomendada
en general. Comuníquese con su fabricante de bandas con respecto a su aplicación específica.
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POLEAS, EJES Y COJINETES
Las poleas con eje corto se pueden utilizar en casi todas las aplicaciones de transportadores y las
posiciones de la polea, y se pueden elegir cuando el peso tiene importancia o cuando la polea es
relativamente amplia. La soldadura en las poleas con eje corto se puede elegir cuando la extracción del eje
no es necesaria. Las poleas con eje corto con conexión fijada con pernos se pueden elegir cuando se desea
una extracción simplificada del eje y como herramienta para minimizar la reserva de piezas de repuesto.
El diseño de las poleas con eje corto puede variar significativamente con los métodos detallados en las
Normas B105.1 y 501.1 de ANSI/CEMA. Algunos de los conceptos del diseño en estas aplicaciones
no se aplican a los ejes corto. No se tratan otros conceptos necesarios para el diseño de los ejes cortos.
Una lista parcial de los conceptos importantes específicos al diseño del eje corto incluiría: el concepto de
deflexión del eje no se traduce directamente, no se publican las propiedades de fatiga del eje soldado y no
se publican las propiedades de fatiga de la conexión fijada con pernos. Se recomienda la consulta con su
fabricante de poleas de CEMA para obtener el diseño adecuado de la polea con eje corto.
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CURVAS
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CURVAS
INTRODUCCIÓN
Con el desarrollo de curvas horizontales, los transportadores de banda se pueden utilizar incluso en más
aplicaciones. Actualmente es una práctica común combinar tramos ascendentes y descendentes con
curvas horizontales y verticales para crear un único transportador que respeta la configuración de los
equipos de proceso o el terreno. El propósito de este capítulo es describir la metodología para el diseño de
curvas horizontales y verticales. El diseño, la instalación y puesta en marcha de transportadores con curvas
requiere una combinación de experiencia y capacidades de ingeniería avanzada. Se recomienda consultar
una compañía miembro de CEMA en cuanto al diseño real y la puesta en marcha de transportadores con
curvas. Para simplificar, el texto y los diagramas en este capítulo se refieren principalmente a las curvas
del recorrido de transporte del transportador de banda. Las curvas se producen tanto en el recorrido
de transporte como en el de retorno de la banda y en una variedad de condiciones de tensión. La
metodología para el cálculo de tensión en el Capítulo 6 es aplicable al análisis de las curvas.
CURVAS VERTICALES
Las curvas verticales en transportadores de banda se utilizan para conectar dos partes tangentes que se
encuentran en diferentes pendientes. Hay dos tipos básicamente diferentes: las curvas verticales cóncavas,
donde la banda no está restringida para levantar los rodillos y las curvas verticales convexas, donde la
banda está restringida por los rodillos. Independientemente de lo que puede ser la forma teóricamente
perfecta de la curva, se recomienda considerarlas como los arcos de un círculo.
Si esto no es práctico, es permisible dejar que la banda vacía levante los rodillos cuando se cumplan las
siguientes condiciones:
Nada por encima de la banda causará daño (por ejemplo, altura mínima de la estructura, túnel,
faldones, barandillas, cubierta de la banda o maquinaria, etc.). En ocasiones, la banda vacía puede
protegerse de dichas causas de daños colocando rodillos planos por encima del tramo portador.
El viento no afectará la alineación adecuada de la banda.
La falta de soporte cóncavo no dará lugar a derrames a medida que la parte cargada de la banda se
acerque a la curva vertical cóncava.
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CURVAS
Figura 9.1
Curvas verticales cóncavas
r1 r1
T1
Tt d
Tc
c
c1
LC X
LX1
Figura 9.2
Perfil de un transportador con curva vertical cóncava
Donde:
c punto de la línea de la banda del lado de transporte donde comienza la concavidad
c1 intersección de los recorridos de los dos transportadores rectos
d punto de la línea de la banda del lado de transporte donde finaliza la concavidad
cambio en el ángulo de entrada y salida de la banda en la curva
Lc distancia desde la polea de cola al punto c a lo largo del recorrido del transportador
L x1 distancia desde la polea de cola al punto c1 a lo largo del recorrido del transportador
r1 radio mínimo para evitar que la banda se levante de los rodillos o exceda el borde
de la banda o la tensión central
T1 tensión de la banda cuando la banda se acerca a la polea motriz
Tc tensión en el punto c o c1
Tt tensión de la banda en la polea de cola
X distancia entre los puntos c y c1 a lo largo del recorrido del transportador, X = r1 × tan
2
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CURVAS
La ilustración de la Figura 9.2 deja en claro que la ubicación del comienzo de la curva vertical cóncava,
el punto c, punto tangente de la curva, es indeterminada hasta conocer el radio mínimo. Sin embargo, se
puede calcular una aproximación suponiendo que el comienzo de la curva vertical cóncava se encuentra
en el punto c, en la Figura 9.2. Luego de determinar el radio mínimo de la siguiente fórmula, se deberá
realizar un segundo cálculo exacto. La siguiente fórmula supone el punto c, el comienzo de la curva
cóncava. Sin embargo, se utilizará la primera aproximación, el punto c1.
Para evitar que la banda levante los rodillos con base a la aceleración inicial, la fórmula es:
C25 × Tc
r1 =
Wb
Ecuación 9.3
r1, radio mínimo para la curva vertical cóncava
Donde:
r1 = radio mínimo para evitar que la banda levante los rodillos en la curva vertical cóncava
Nota : Por lo general, en la práctica no se utilizan radios de menos de 150 ft (45.8 m)
Tc = tensión mínima en el punto c o c1 [lbf (kgf)]
Wb = peso por unidad de longitud de la banda [lbf/ft (kgf/m)]
C25 = 1.11, constante con base en la inclinación máxima de 25 grados a la horizontal
(adimensional)
Sin embargo, pueden presentarse dos riesgos. Esto requerirá revisión. El primero consiste en la tendencia
de los bordes de la banda a pandearse cuando la tensión en la banda es demasiado baja. El segundo es la
posibilidad de que la tensión en el centro de la banda exceda la tensión admisible en esta.
3,500 )
Tensión, Tc (lbf)
8m 1,500
3,000 5.
ft (4 1,250
2,500 150
2,000 r 1= 1,000
750
1,500
1,000 500
500 250
0
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
Peso de la banda vacía (lbf/ft)
Figura 9.4
La tensión en comparación con el peso de la banda por el radio mínimo recomendado de
150 ft (45.8 m)
Para asegurarse de que la tensión de la banda es suficientemente alta para evitar la tensión cero en los
bordes de la banda en la curva cóncava, se deberá realizar una revisión del radio de la curva mediante el
uso de la siguiente fórmula para las construcciones de tela:
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CURVAS
Bm × BW2 x p sin(θ) ⎡ ⎛ l ⎞2 ⎤
r1 = × × ⎢⎢1−⎜⎜⎜ c ⎟⎟⎟ ⎥⎥
Tc −σ a × BW 48 ⎢⎣ ⎝ BW ⎠ ⎥⎦
Ecuación 9.5
r 1, radio vertical cóncavo mínimo con base en el esfuerzo del borde de la banda
de tela
Sin embargo, para las bandas de cables de acero, este radio puede reducirse para permitir un pandeo
controlado cuya experiencia no ha demostrado daños de este tipo de banda o sus empalmes ni derrames
excesivos. Para evitar el esfuerzo del centro de la banda más allá de la tensión nominal de la banda, revise
el radio de la curva cóncava utilizando la siguiente fórmula tanto para las construcciones de cables de
acero como las de tela:
2
Bm × BW2 × p sin(θ) ⎛ l ⎞
r1c = × × ⎜⎜⎜1− c ⎟⎟⎟
Tr − Tc 48 ⎝ BW ⎠
Ecuación 9.6
r 1c, radio mínimo para evitar el pandeo de la curva vertical cóncava con base en
el esfuerzo del centro de la banda.
Donde:
Suponiendo que se utilizan tres juegos de rodillos de igual longitud:
Bm módulo de elasticidad de la banda transportadora por capa lbf/in N/mm
BW ancho de la banda in mm
BW
Ic in mm
3
p número de capas en la banda (cuando p = 1, banda de cables de acero)
r1 radio vertical cóncavo mínimo (pulgadas) basado en la tensión del borde de la banda de tela in mm
r1c Radio vertical cóncavo mínimo (pulgadas) para evitar el pandeo de la curva vertical cóncava en
función de la tensión en el centro de la banda in mm
Tr tensión nominal de la banda lbf N
ángulo de acanalamiento de rodillos laterales
a banda de tela 30 lbf/in (5.3 N/mm), reducción de la tensión en el borde de la banda de tela
Tc Tc
a banda de cables de acero 75 lbf/in 1.5 o 13.1 N/mm 1.5 , reducción de la tensión
BW BW
en el borde de la banda de cables de acero
Los módulos de la banda varían ampliamente entre los fabricantes de bandas. Los valores de los módulos
calculados a partir de la tabla a continuación pueden variar considerablemente de los valores específicos
proporcionados por los fabricantes; sin embargo, en la mayoría de los casos, serán prudentemente altos y
pueden utilizarse para trabajos preliminares o de estimación.
Refuerzo longitudinal o de urdimbre Aproximación del módulo de la banda, Bm
Algodón 50 veces la tensión nominal*
Nylon 70 veces la tensión nominal*
Poliéster 100 veces la tensión nominal*
Rayón 100 veces la tensión nominal*
Cable de acero 400 veces la tensión nominal
* La tensión nominal es en lbf/in/capas (N/mm/capas) Para banda con cables de acero, suponer 1 capa
Tabla 9.7
Valores aproximados de módulos de bandas
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CURVAS
La fórmula 9.5 se utiliza para evitar la tensión cero en los bordes de la banda, y debe aplicarse a la
banda vacía en funcionamiento. La fórmula 9.6 se utiliza para evitar el esfuerzo en el centro de la banda
más allá de su tensión nominal. Se deberá aplicar a la condición donde la banda está cargada desde la
polea de cola al comienzo de la curva y la potencia se emplea para arrancar la banda desde el reposo.
Bajo condiciones de arranque, la tensión nominal admisible de la banda puede aumentarse. Consulte
“Tensiones máximas del arranque y de la detención” en el Capítulo 6. Utilice el radio más grande de
los tres calculados en las fórmulas 9.3, 9.5 o 9.6 de arriba. Si la fórmula 9.3 o 9.5 es la que determina,
investigue la posibilidad de incrementar la Tc proporcionando peso de tensión adicional.
Cálculo de la tensión Tc
La tensión de la banda Tc puede determinarse analizando la curva de un tramo individual como se
describe en el Capítulo 6. La decisión de trabajar hacia adelante a partir de Tt, tensión en la polea de
cola, o para trabajar hacia atrás desde T1, depende de la complejidad de la trayectoria de la banda
transportadora desde estos puntos al punto c (c1 para la primera aproximación).
La condición en la que es más probable que se levante durante el funcionamiento es cuando la banda
se carga desde la polea de cola hasta el punto c y está vacía hacia adelante del punto c (es decir, no hay
carga delante del punto c para sostener la banda hacia abajo en los rodillos de acanalamiento). Cuando la
distancia vertical, ft, si hubiera, desde la polea de cola hasta el punto c (o c1) es negativa, la banda podría
levantarse cuando funciona vacía.
Se deberá considerar el efecto de aceleración del transportador de banda cuando parte del reposo, ya que
la tensión en la banda en el punto c se incrementará sobre la tensión de funcionamiento Tc. Para evitar
que la banda se levante de los rodillos durante la aceleración en la puesta en marcha, es necesario calcular
las fuerzas de aceleración y determinar la tensión total de la banda en el comienzo de la curva. Consulte el
Capítulo 6 para obtener información sobre el efecto de la aceleración.
Cuando se utilizan motores con más caballos de fuerza que los requeridos, se deberá tener cuidado en el
cálculo de las fuerzas de aceleración para evitar subestimar la fuerza de tensión en la banda en el punto c.
Si esto no se hiciera, el transportador de banda puede levantarse de los rodillos.
Tac = Tc + Ta
Ecuación 9.8
Tac , tensión de la aceleración en la curva vertical cóncava
Donde:
La fuerza de aceleración en cualquier punto del transportador es en proporción directa a la masa que se
acelera. Dado que la masa es el peso dividido por la aceleración de la gravedad, la fuerza de aceleración
también está en proporción directa a los pesos acelerados. Por consiguiente,
Wc
Ta = Fa ×
Wt
Ecuación 9.9
Ta, fuerza de aceleración en cualquier punto del transportador
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CURVAS
Donde:
Fa = fuerza de aceleración total para cálculos de curvas verticales cóncavas, transportador cargado
desde la cola al punto c únicamente
Wc = peso total a ser acelerado por la banda en el punto c
Wt = Peso equivalente total de todas las partes móviles del transportador, excluidas las poleas
motrices y el accionamiento, más la parte cargada desde la cola hasta el punto c
Al igual que la fórmula para Tc, las fórmulas anteriores corresponden a la condición donde la banda
se carga desde la polea de cola al punto c, y donde no hay carga desde el punto c a la polea terminal.
Cuando la tensión no se encuentra cerca de la descarga, el efecto de la longitud de la banda de recorrido
de retorno y el efecto del número de rodillos de retorno deberá reducirse en consecuencia.
Cuando se ha calculado el radio mínimo, con base en el punto c (o c1 para la primera aproximación), la
ubicación del punto c puede determinarse a partir de la Ecuación 9.10. (Consulte la Figura 9.2)
⎛ Δ⎞
X = r1 ×tan⎜⎜⎜ ⎟⎟⎟
⎝2⎠
Ecuación 9.10
X, distancia para calcular la ubicación del punto c
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CURVAS
Figura 9.11
Curvas verticales convexas
Si una curva vertical convexa se ubica donde la tensión de la banda es baja, la distribución del esfuerzo en
la banda puede dar como resultado una fatiga menor a cero en el centro de la banda. Esto puede producir
el pandeo de la banda y el posible derrame de la carga.
c1
x Tc T1
d
LC c
L X1
Tt Fr
r2 r2
Figura 9.12
Perfil de un transportador con curva vertical convexa
Bm × BW2 × p sin(θ) ⎡ ⎛ l ⎞2 ⎤
r2 = × × ⎢1−⎜ c ⎟ ⎥
Tr − Tc 48 ⎢ ⎜⎜⎝ BW ⎟⎟⎠ ⎥
⎢⎣ ⎥⎦
Ecuación 9.13
r 2, radio mínimo de la curva vertical convexa para impedir la fatiga excesiva del
borde en bandas de tela y de cables de acero
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CURVAS
2
Bm × BW2 × p sin(θ) ⎡ ⎛ l ⎞⎤
r2c = × × ⎢1−⎜⎜⎜ c ⎟⎟⎟⎥
Tc −σ a × BW 48 ⎢⎣ ⎝ BW ⎠⎥⎦
Ecuación 9.14
r 2c, radio mínimo de la curva vertical convexa para impedir el pandeo en el centro
de la banda
Donde:
Bm módulo de elasticidad de la banda (consulltar la Tabla 9.7) lbf//in N/mm
BW ancho de la banda in mm
BW
Ic in mm
3
p número de capas en la banda (p = 1 para bandas con cables de acero)
r2 radio mínimo de la curva convexa con base en la tensión en el borde de la banda in mm
r2c radio mínimo de la curva convexa con base en la tensión en el centro de la banda in mm
Tc tensión en el punto c o c1 lbf N
Tr tensión nominal de la banda lbf N
La Ecuación 9.13 debería aplicarse a la condición en la que la banda parte del reposo con la banda
cargada desde la polea de cola hasta la curva convexa. Bajo condiciones de arranque, la tensión nominal
admisible de la banda puede aumentarse. Consulte el Capítulo 6, “Tensiones máximas del arranque y de
la detención”.
La Ecuación 9.14 se deberá aplicar cuando la banda funcione vacía. Siempre utilice el mayor de los
valores del radio de la curva convexa mínima determinado con la fórmula. Si la Ecuación 9.14 es la que
determina, investigue la posibilidad de incrementar la Tc proporcionando peso de tensión adicional.
Tanto los rodillos de transporte como de retorno deben tener un espaciamiento de manera que la suma
de la carga de la banda, más la carga del material, más la resultante radial de la tensión de la banda
no supere la capacidad de carga de los rodillos. La resultante radial de la tensión de la banda puede
calcularse aproximadamente de la siguiente manera:
⎛Δ⎞
Fr = 2 × Tc × sin⎜⎜⎜ ⎟⎟⎟
⎝ 2n⎠
Ecuación 9.15
F
r, fuerza resultante en los rodillos en la curva vertical convexa,
producida por la tensión de la banda en la curva
El espaciamiento de los rodillos de acanalamiento en una curva convexa puede determinarse de la
siguiente manera:
⎛ Δ ⎞
Arc = 2 × π × r2 × ⎜⎜⎜ ⎟
⎝ 360 ⎟⎟⎠
Ecuación 9.16
Arco, longitud de arco de una curva vertical convexa
Ilr −Fr
Sic =
Wb + Wm
Ecuación 9.17
Sic, espaciamiento máximo del rodillo de acanalamiento en una
curva vertical convexa
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CURVAS
Donde:
= cambio en el ángulo de la banda que ingresa y sale de la curva
Tc = tensión en el punto c o c1
Fr = fuerza resultante en los rodillos en la curva vertical convexa, producida
por la tensión de la banda en la curva
Ilr = carga admisible por rodillo de acanalamiento
(capacidad de carga del rodillo de acanalamiento), consultar el Capítulo 5
n = número de espacios entre rodillos (debe ser un número entero)
Sic = espaciamiento máximo de los rodillos de acanalamiento en la curva vertical convexa
Wb = peso de la banda por unidad de longitud
W = peso del material por unidad de longitud
m
La fórmula anterior para obtener el espaciamiento máximo entre rodillos de acanalamiento en la curva
está sujeta a las tres siguientes condiciones:
• Si la fórmula da como resultado un espaciamiento en la curva mayor que el espaciamiento normal
entre rodillos adyacentes a la curva, Sic se limita a valores no mayores que el espaciamiento normal de
rodillos de acanalamiento. (Para conocer el espaciamiento normal entre rodillos, consulte el Capítulo
5, “Espaciamiento de los rodillos”.
• Si la fórmula da como resultado un espaciamiento entre rodillos mayor que la mitad del
espaciamiento normal entre rodillos adyacentes a la curva, Sic se limita a valores no mayores que el
valor dado por la fórmula.
• Si la fórmula da como resultado un espaciamiento entre rodillos menor que la mitad del
espaciamiento normal entre rodillos adyacentes a la curva, Sic se limita a valores no menores que
la mitad del espaciamiento normal entre rodillos adyacentes a la curva. Para un nuevo Fr. Si fuera
posible, aumente el radio de la curva basado en este nuevo valor Fr.
También hay una limitación práctica en la determinación del valor de Sic. El espaciamiento entre rodillos
en la curva debe ser en incrementos integrales e iguales para simplificar los detalles del marco estructural.
Esto limita aún más el valor real de Sic.
Arc
n=
Sic
Ecuación 9.18
, cantidad de espaciamientos iguales de rodillos en una curva
n
convexa
El espaciamiento de los rodillos de retorno puede determinarse de manera similar al método utilizado
para los rodillos de acanalamiento. Utilice la carga del rodillo de retorno resultante más el peso de la
banda y luego compare este valor con la tabla de capacidad de carga admisible en el Capítulo 5.
Las poleas dobladoras en los recorridos de transporte de bandas acanaladas, en lugar de curvas convexas,
no se recomiendan generalmente. Se debería utilizar una polea dobladora únicamente en casos especiales,
cuando el espacio no permita el diseño adecuado de una curva convexa y el transportador de banda no
se encuentre lo suficientemente cargado para causar el derrame del material sobre los bordes de la banda
aplanada a medida que pasa sobre la polea dobladora.
Bajo estas condiciones, el diámetro de la polea dobladora debería ser lo suficientemente importante para
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CURVAS
garantizar la retención del material en la banda a medida que esta cambia de dirección. El diámetro
requerido varía con el coseno ∆ (ángulo de cambio de dirección) y V2 (cuadrado de la velocidad de la
banda). Este es bastante grande para velocidades de banda superiores a 500 fpm (2.5 m/s). Naturalmente,
esta es otra razón por la que se prefieren los rodillos de acanalamiento. El diámetro mínimo de la polea
dobladora, para una velocidad dada de la banda, debería ser el que se indica en la Tabla 9.19.
Tabla 9.19
D
iámetro de la polea dobladora mínimo para la formación de curvas verticales convexas
en comparación con la velocidad de la banda
En ningún caso el diámetro deberá ser menor que el valor mínimo indicado en las tablas de diámetros
mínimos de poleas en el Capítulo 7.
CURVAS HORIZONTALES
Definición de curva horizontal
Las curvas horizontales de los transportadores de banda pueden definirse como la conexión de dos
secciones tangentes de un transportador dado que se encuentran en diferentes orientaciones. Más
directamente, un transportador que incluye un arco que conecta dos segmentos del transportador de
banda que no son colineales o que se intersectan en un ángulo de deflexión dado distinto de cero. Por
regla general, típicamente se recomienda utilizar arcos circulares para definir la curva.
Figura 9.20
Curvas horizontales que siguen la carretera de acceso
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CURVAS
Figura 9.21
Curva horizontal en un túnel
Aplicaciones típicas
Las curvas horizontales en los transportadores de banda se utilizan de forma habitual para evitar las
obstrucciones que se producen en el recorrido del transportador en línea recta, para aprovechar o evitar
el terreno o la topografía o bien, para seguir un recorrido específico dictado por otras limitaciones, es
decir, máquina perforadora para túneles o derechos de paso existentes. En general, los transportadores
largos todo terreno, los transportadores específicamente ubicados según el terreno, las obstrucciones o las
instalaciones previas y los transportadores de banda que atraviesan zonas pobladas o áreas delicadas desde
el punto de vista ambiental son los principales candidatos para curvas horizontales.
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CURVAS
FTI FTO
β
FTPI FTNI FTNO
FTC FTPO
FTPC FTNC ß
α
bw1
bw2
bc
Figura 9.22
FT, fuerza motriz horizontal
Ecuación 9.23
FT, fuerza motriz de la curva horizontal
Donde:
r3 = radio de la curva horizontal en el centro de la banda
Tn = tensión de la banda en la curva, "n"
Si = espaciamiento de rodillos
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CURVAS
Figura 9.24
Curva horizontal en construcción
Tn
BW
r3
Ø FT
Si
Tn
Figura 9.25
FT, diagrama de fuerza motriz
bw1
FTI = × FT
BW
Ecuación 9.26
F
TI, fuerza en el rodillo lateral interno “1” del rodillo de
acanalamiento de tres rodillos iguales con curva horizontal
bc
FTC = × FT
BW
Ecuación 9.27
FTC , fuerza en el rodillo central del rodillo de acanalamiento de
tres rodillos iguales con curva horizontal
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CURVAS
b w2
FTO = × FT
BW
Ecuación 9.28
FTO
, fuerza en el rodillo lateral externo “2” del rodillo de
acanalamiento de tres rodillos iguales con curva horizontal
Donde bw1 es la longitud de la banda en contacto con el rodillo lateral interno y bw2 es la longitud de
la banda en contacto con el rodillo lateral externo. bc es la longitud del rodillo central. Estas fuerzas
aplicadas a rodillos individuales también pueden resolverse en sus componentes normales y paralelos.
Fuerzas normales
FTNI = FTI × sin(β + α)
Ecuación 9.29
TNI, fuerza normal en el rodillo lateral interno “1” del rodillo de
F
acanalamiento de tres rodillos iguales con curva horizontal
Ecuación 9.30
FTNC, fuerza normal en el rodillo central del rodillo de acanalamiento de
tres rodillos iguales con curva horizontal
Ecuación 9.31
TNO, fuerza normal en el rodillo lateral externo “2” del rodillo de
F
acanalamiento de tres rodillos iguales con curva horizontal
Fuerzas paralelas
FTPI = FTI × cos(β + α)
Ecuación 9.32
FTPI, fuerza paralela en el rodillo lateral interno “1” del rodillo de
acanalamiento de tres rodillos iguales con curva horizontal
Ecuación 9.33
FTPC, fuerza paralela en el rodillo central del rodillo de acanalamiento
de tres rodillos iguales con curva horizontal
Ecuación 9.34
TPO, fuerza paralela en el rodillo lateral externo “2” del rodillo de
F
acanalamiento de tres rodillos iguales con curva horizontal
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CURVAS
Las pruebas y la experiencia práctica han demostrado que la fuerza paralela total es una cuantificación
precisa de la fuerza radial debido a la tensión en la sección. Por consiguiente, la desestabilización total o la
fuerza motriz puede expresarse con la siguiente ecuación.
FTP = FTPI +FTPC +FTPO
Ecuación 9.35
F
TP, fuerza motriz total o fuerza radial paralela total del rodillo de
acanalamiento de tres rodillos iguales con curva horizontal
Fuerzas de estabilización
La fuerza de contrapeso o fuerza de estabilización es generada por el peso de la banda y la fricción entre
la banda y los rodillos. La fuerza normal generada por el peso de la banda (FWB ) proporcionada a cada
rodillo individual es directa.
Wb × Si
FWB = × ⎡⎢⎣(LBI × sin(β + α)) + (LC × sin(α)) −(LBO × sin(β − α))⎤⎦⎥
BW
Ecuación 9.36
FWB, fuerza normal de la banda sobre el rodillo de acanalamiento de tres rodillos iguales con curva
horizontal
Sin embargo, es posible que la fuerza debida al peso del material no sea tan evidente. La primera tarea es
cuantificar los segmentos individuales de la sección transversal de material que reacciona en cada rodillo
individual del rodillo de transporte como se muestra en la Figura 9.37.
Dentro de la curva Fuera de la curva
1 2
β
ATI ATC ATO β
αα
LBI
bw1 Lc LBO
bw2
bc
Figura 9.37
Nomenclatura de la curva horizontal para el rodillo de acanalamiento de tres rodillos iguales
La fuerza normal del peso del material (FWM ) en los rodillos puede expresarse con esta ecuación, donde γm
es la densidad aparente del material.
Ecuación 9.38
FWM, fuerza normal del peso del material a granel para el rodillo de acanalamiento de
tres rodillos iguales con curva horizontal
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CURVAS
Estas dos (2) expresiones, FWB y FWM son el componente normal total de la fuerza de restauración. La
fuerza de restauración debida a la fricción entre la banda y los rodillos es la fuerza paralela y puede
determinarse con esta ecuación.
⎡⎛⎛ b ⎞ ⎞ ⎤
FR = µI × ⎢⎜⎜⎜⎜⎜ W1 ×Wb ⎟⎟⎟ + (A TI × Si × p)⎟⎟×cos(β + α) +FTNI ⎥ +
⎢⎜⎝⎝ BW ⎠ ⎟⎠ ⎥
⎣ ⎦
⎡⎛⎛ b c ⎞ ⎞ ⎤
µ C × ⎢⎜⎜⎜⎜⎜ ×Wb ⎟⎟⎟ + (A TC × Si × p)⎟⎟×cos(α) +FTNC ⎥ −
⎢⎜⎝⎝ BW ⎠ ⎟⎠ ⎥
⎣ ⎦
⎡⎛⎛ b ⎞ ⎞ ⎤
µ O × ⎢⎜⎜⎜⎜⎜ W2 ×Wb ⎟⎟⎟ + (A TO × Si × p)⎟⎟×cos(β − α) −FTNO ⎥
⎢⎜⎝⎝ BW ⎠ ⎟
⎠ ⎥
⎣ ⎦
Ecuación 9.39
FR, componente normal total de la fuerza de restauración del rodillo de acanalamiento de
tres rodillos iguales con curva horizontal
“µ” es el factor de fricción adecuado entre la banda y el rodillo interno, externo o central correspondiente.
Los respectivos valores para el factor de fricción deben considerar las condiciones de la superficie de la
banda, es decir, temperatura, humedad, desgaste, etc. La alineación adecuada del sistema, las tolerancias
de instalación y las prácticas de mantenimiento también son críticas para el buen funcionamiento del
transportador curvo. Las fuerzas adicionales significativas pueden ubicarse en los rodillos y cojinetes
cuando los rodillos no están bien alineados en curvas convexas y horizontales.
Figura 9.40
Transferencia del transportador recto a la curva horizontal
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CURVAS
No se deberá descuidar ni minimizar el lado de retorno de la banda. Aquí, a menudo, las tensiones son
generalmente estables, excepto la aceleración/desaceleración, y las fuerzas de estabilización se basan
únicamente en el peso de la banda y la fricción. Con frecuencia, la alineación de la banda requiere rodillo
de retorno en V y/o rodillos guía; incluso, en algunos casos se necesitan tres rodillos de acanalamiento
en el recorrido de retorno. Una vez más se recuerda que será necesario el análisis detallado y la
consideración de todo el rango de condiciones de funcionamiento.
Con frecuencia, se utilizan diversos medios adicionales de sujeción y estabilización de la banda en lugar
de, o además de, la superelevación de los rodillos. Uno de los más comunes es agregar un rodillo de
restricción o rodillo guía al bastidor del rodillo montado en sentido perpendicular al rodillo lateral interno.
En ausencia de la fuerza de estabilización adecuada, la banda simplemente se pondrá en contacto con el
rodillo guía y se impedirá el movimiento adicional hacia el interior de la curva. La magnitud de la fuerza
ejercida por la banda sobre este rodillo deberá calcularse y mantenerse a un nivel de modo de no causar
una carga excesiva, o especialmente daños al rodillo, ni el desgaste o daños a los bordes de la banda.
Figura 9.41
Rodillo guía de restricción
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CURVAS
Otro sistema empleado utiliza un montaje tipo péndulo para el soporte del rodillo, lo que permite que
todo el rodillo y el soporte oscilen o giren transversalmente en respuesta a la fuerza de desestabilización.
Con este tipo de sistema, se deberá prestar especial atención a la alineación, la carga y la alineación de
la banda debido a los cambios del centro de gravedad que causan la acción no deseada del sistema de
soporte, lo que puede dar como resultado la desalineación exagerada.
Figura 9.42
Curva horizontal en descenso
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CURVAS
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Para los enfoques analizados en este capítulo, prácticamente todo el material de este libro es relevante.
Sin embargo, las secciones transversales admisibles del material, las velocidades de las bandas y las
restricciones del tamaño de las partículas difieren de la práctica del transportador de banda estándar para
todos estos enfoques. Para algunos de ellos, los métodos de cálculo de la tensión y la potencia también
deben modificarse adecuadamente.
Las características de los materiales a granel como densidad aparente, tamaño de las partículas, forma
de las partículas, contenido de humedad, ángulo de fricción interno (ángulo de reposo) y coeficiente de
fricción entre el material y la cubierta superior de la banda, son todos factores que contribuyen al ángulo
de inclinación máximo al que el material puede ser transportado hacia arriba por la banda con una
cubierta superior lisa. De todos ellos, es el valor del ángulo de reposo del material el que es más indicativo
de su capacidad para ser transportado por una pendiente.
Los materiales livianos, finos y secos, como la arena o los granos, pueden deslizarse fácilmente en una
banda de cubierta superior lisa, ya que las partículas individuales son muy pequeñas y no se adhieren a la
cubierta de caucho. Solo el coeficiente de fricción entre la banda y el material limita la inclinación en este
caso. El material pesado y en grandes partículas irregulares admite mayores ángulos de inclinación. Los
bordes de las partículas tienden a adherirse a la cubierta de la banda y se produce una acción de sujeción
mecánica. Esta es la razón por la cual las cubiertas de caucho generalmente permiten un mayor ángulo de
inclinación que las cubiertas de PVC. Por lo general, las cubiertas de caucho son más suaves y presentan
un mayor coeficiente de fricción que el PVC.
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Para este enfoque, corresponde todo el material que se presenta en este libro mediante el transporte con
transportadores de banda convencionales, excepto los ángulos de inclinación recomendados de la Tabla
3.5, las velocidades de banda recomendadas y las capacidades del Capítulo 4. Los fabricantes de bandas
recomiendan separadores de poca profundidad, un incremento máximo de 5° en el ángulo de inclinación
admisible sobre los valores proporcionados en la Tabla 3.5 para bandas con cubiertas superiores lisas.
Naturalmente, los separadores moldeados profundos pueden proporcionar aún mayores ángulos de
inclinación. La Tabla 10.5 ofrece una guía general de los ángulos de inclinación de la banda que los
fabricantes informan como alcanzables con sus separadores moldeados, ya sea con los profundos y los de
poca profundidad. El ángulo de inclinación admisible para un patrón de separadores y altura específicos
depende en gran medida de las características del material, especialmente del ángulo de reposo. Estas
características relacionadas con el manejo pueden variar ampliamente. Se recomienda probar el material
y consultar a un asesor o fabricante de transportadores con la experiencia necesaria, o a un fabricante de
bandas, cuando se deba determinar el ángulo máximo admisible seguro para un material específico.
Capacidades
Las capacidades proporcionadas en el Capítulo 4 se deberán modificar para transportadores de
banda que utilicen bandas con separadores moldeados en ángulos pronunciados. En transportadores
convencionales, el material tiende a coincidir con su ángulo de sobrecarga, como se mide en un plano
vertical. Esto disminuye el área de sobrecarga real disponible en un transportador inclinado. En ángulos
normales de inclinación, la pérdida de capacidad es menor y, por lo general, no se considera. En ángulos
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A t−red = k × As
Ecuación 10.1
At-red, método 1 de reducción del área transversal de la banda con
separadores moldeados
Donde:
As = área transversal estándar según CEMA del Capítulo 4
k = k1 k2 factor de reducción del área transversal total (adimensional)
k1 = cos 3 ( r - s ) factor de reducción debido a la susceptibilidad a la agitación (adimensional)
cos ( ) cos2 (
2
r )
k2 = factor de reducción debido a la inclinación del transportador (adimensional)
1 cos2 ( r )
s = ángulo de sobrecarga, r = ángulo de reposo, = ángulo de inclinación del transportador (todo en grados)
Tabla 10.2
k, factor de reducción del área transversal para bandas con separadores moldeados
El ángulo de inclinación puede maximizarse minimizando las fuerzas perturbadoras que experimenta el
material a medida que viaja sobre los rodillos de acanalamiento. Se deberán aplicar velocidades de banda
más bajas y menos pandeo que los recomendados en el Capítulo 4 y 6. Por lo general, se recomienda una
velocidad máxima de la de banda de 300 a 400 fpm (1.5 a 2.0 m/s), junto con un pandeo máximo de la
banda del 1%. Incluso velocidades de banda inferiores y menos pandeo que estos valores contribuirán a
maximizar el ángulo de inclinación.
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Figura 10.3
E
jemplo de banda con separadores moldeados de múltiples rayas de poca
profundidad
Figura 10.4
Ejemplo de banda con separadores moldeados en forma de "U" profunda
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Paja, grumosa 30
Tabla 10.5
Guía de ángulos máximos admisibles de inclinación con las bandas con separadores moldeados.
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Sulfato de cobre 30 22
Criolita, partículas 30
Fertilizador, pellets 25
Harina 25-30 25
Fluorita, 3 in y menos 30
Yeso, 3 in y menos 30 20
Guano, seco 28
Tabla 10.5
Guía de ángulos máximos admisibles de inclinación con las bandas con separadores moldeados.
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Óxido de plomo 30
Caliza, triturada 30 23
Harina de linaza 28 25
Marga, seca 25
Marga, mojada 35
Cloruro de magnesio 30
Marga 30
Molibdenita 30 25
Lodo, seco 35
Lodo, mojado 30
Avenas 24-27 15
Arena petrolífera 23
Pizarra bituminosa 23
Guisantes, secos 25
Mineral de potasa 30
Patatas 30 20
Tabla 10.5
Guía de ángulos máximos admisibles de inclinación con las bandas con separadores moldeados.
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Centeno 30 13
Salitre 28
Arenisca, partida 30
Sínter, hierro 30
Pizarra, polvo 25
Jabón, trozos 25
Soja 30 17-21
Sulfato, en polvo 26
Sulfato, 3 in y menos 23
Azufre, mineral 30
Gránulos de urea 20
Trigo 25-30
Virutas de madera 30 25
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1. Normal
2. Unidad de accionamiento
3. Rodillos de transporte
4. Curva de desviación
5. Rueda de desviación
6. Rodillos de impacto de carga
7. Polea tensora
8. Polea de desviación
9. Rueda batidora
10. Rodillos deflectores de retorno
11. Ruedas guia
Figura 10.8
Transportador pocket belt ubicado en la proa de un barco de autodescarga
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Dado que el estiramiento de un transportador pocket belt es mínimo, incluso aquellos con carcasa de tela,
sólo se requiere un recorrido tensor corto. Por lo general, los tensores son de tornillo protegidos estándar.
En sistemas de alta capacidad, se utilizan tensores hidráulicos o por gravedad horizontales para aplicar
una tensión más precisa en la línea base de la banda. Para la limpieza de la banda, se utiliza un batidor de
banda autoaccionado que golpea la banda y la tuerce levemente en sentido lateral, como se ilustra en la
Figura 10.11.
Figura 10.9
Sección transversal de la rueda de desviación
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Figura 10.10
Soporte de retorno típico para transportador pocket belt
Figura 10.11
Limpiador de banda con brazo batidor para transportador pocket belt
Los transportadores pocket belt de este tipo de modelo están disponibles en potencias operativas desde
115 PIW a 950 PIW (20 a 166 N/mm) para bandas de tela y 570 PIW a 3600 PIW (100 a 630 N/mm)
para bandas de cables de acero. La mayoría utiliza una carcasa de tela de rigidez transversal o una
banda con cables de acero. El refuerzo transversal se obtiene con cables de tela o tejidos por encima
y/o debajo de la carcasa extensible longitudinal (urdimbre) normal. Esto es para evitar que se incline
en las ruedas de desviación y que se pandee en los soportes de retorno. Cuando el diseño requiere el
uso de ruedas de desviación y/o deflectores de retorno, las paredes laterales se retrasan del borde de la
banda, proporcionando lo que se denomina espacio lateral libre para las ruedas de desviación y/o para
los deflectores de retorno. El espacio lateral libre reduce la capacidad; sin embargo, es un elemento
fundamental en el diseño. De lo contrario, las paredes laterales se llevan hasta el borde de la banda.
Las paredes laterales en rango de trabajo más pesado son de caucho vulcanizado reforzado con tela. Están
disponibles en varios tamaños, como se muestra en la Figura 10.12. Van desde un diseño alto, muy corto
y de 100% de caucho, de 1-1/2 in (38 mm) a un diseño alto, reforzado con tela de 16 in (400 mm). El
diseño corrugado permite adaptarse a la flexión alrededor de las poleas y las ruedas de desviación, donde
los bordes superiores de las paredes laterales deben expandirse o contraerse, según sea necesario. Los
diámetros de las poleas y/o de las ruedas de desviación muy pequeños reducirán en gran medida la vida
de las paredes laterales a la fatiga por flexión.
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Figura 10.12
Paredes laterales corrugadas
Figura 10.13
Rango de tamaños y estilos de separadores
Diseños de separadores
Existen numerosos diseños de separadores, como se ilustra en la Figura 10.13. Desde los separadores altos
para trabajos livianos de 3.4 in (19 mm), que son 100% de caucho vulcanizado, hasta los separadores
altos para trabajos muy pesados de 16 in (400 mm), que son de tela reforzada, se deberán reforzar con
refuerzos de caucho en todo el ancho y deberán tener pernos en U vulcanizados en los extremos para
fijarlos a las paredes laterales. Los separadores más grandes son dos piezas unidas entre sí en la base. El
espaciamiento de los separadores es una función del tamaño de las partículas y el ángulo de inclinación.
La Figura 10.14 proporciona una idea general de cómo el material que se transporta verticalmente forma
una sobrecarga 3D que se deberá tener en cuenta para determinar el caudal volumétrico. Si bien los
diseños de separadores son bastante resistentes, se recomienda cargar el material en un transportador
pocket belt con tanta velocidad de avance como sea posible; de ese modo, se reducirá el desgaste de los
separadores.
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Figura 10.14
Ángulo de sobrecarga 3D a medida que el material se eleva verticalmente
Debe tenerse especial cuidado al dimensionar transportadores pocket belt para el manejo de partículas.
Esto se evidencia en la fotografía de la Figura 10.15. El dimensionamiento incorrecto de las paredes
laterales o los separadores causará problemas en el manejo de material grumoso. Ya sea que se manejen
materiales en polvo o en partículas, será sumamente útil aplicar un enfoque conservador para el cálculo de
la sección transversal del material a fin de garantizar que el sistema de los transportadores pocket belt no
presente problemas.
Figura 10.19
Estación principal de un sistema transportador pocket belt en forma de "S"
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A fin de extender el rango de los modelos anteriores de transportadores pocket belt, este modelo separa
la función del miembro tensor/transmisor de potencia de la banda de la función del material que se
transporta o eleva. Al separar las dos funciones, no se compromete el diseño. Cada componente puede
realizar su función sin ser obstaculizado por el otro. Este modelo de transportador pocket belt consta de
cuatro componentes. Los dos primeros componentes son bandas con cables de acero estrechas, de alta
resistencia, de la misma longitud. El tercer componente es una barra transversal de forma triangular
que conecta las dos bandas y también presenta cavidades adyacentes en posición. Esta barra triangular
está fabricada en caucho y reforzada con un tubo de acero en su centro. El componente de la barra
transversal triangular transfiere el peso de la cavidad y el material a las bandas. El cuarto componente son
cavidades muy profundas de caucho reforzado con tela para tolerar el material a elevar. Cada cavidad está
conectada individualmente a las barras transversales y se colocan después de la instalación del conjunto de
la banda principal. Además, cada cavidad puede ser fácilmente sustituida en una base individual cuando
se dañan severamente durante el funcionamiento.
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Radio de
las cavidades Cavidad Recorrido de la banda
Ancho de Ancho de
cavidades la banda
Figura 10.24
Configuración típica de separadores flexibles y cavidades
Los transportadores pocket belt y los separadores flexibles son efectivos hasta una inclinación de
aproximadamente 75° y, si se desea, pueden cargarse en la parte inclinada de la banda, muchas veces
eliminando la necesidad de ruedas de desviación. Las Tablas 4.41 y 4.45 muestran los cuadros de
capacidades típicas para bandas planas de diversos anchos. Como regla general, las capacidades que se
muestran en la Tabla 4.41 y 4.45 deberían reducirse para una configuración acanalada, como se indica en
la Tabla 10.25.
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Tabla 10.25
Capacidades aproximadas de las bandas con separadores flexibles
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Tabla 10.26
K, reducción de la capacidad para la banda acanalada con separadores flexibles
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Los transportadores tubulares son la tecnología más prolífica respecto de las bandas cerradas y se utilizan
en muchas instalaciones en todo el mundo. Sin embargo, todas las tecnologías de transporte en ángulos
pronunciados mencionadas son adecuadas para muchas aplicaciones.
Algunas de las ventajas de las bandas totalmente cerradas son:
• Instalaciones libres de polvo
• Muy adecuadas para áreas delicadas desde el punto de vista ambiental
• También pueden funcionar en rodajes de retorno y proteger el material del entorno.
• No requieren costosas cubiertas, excepto para la protección contra los vientos fuertes y la lluvia. O
bien, una protección adicional contra el viento fuerte y la lluvia.
• Mantienen el calor del proceso cuando es conveniente para el ahorro de energía.
• Al igual que el transporte estándar, permiten múltiples puntos de carga, dos vías de transporte,
accionamientos intermedios, básculas, etc.
• Eliminan los daños en el borde de la banda que se producen en los transportadores convencionales
cuando se desalinean.
• Por lo general, permiten un aumento mínimo del 50% en el ángulo posible de inclinación sobre los
transportadores convencionales.
El tubo se forma con la cubierta superior sucia en el interior, tanto en los recorridos de carga como de
retorno. La superposición proporciona un sellado eficaz a lo largo del recorrido de carga para proteger el
material del medioambiente y viceversa. A lo largo del recorrido de retorno, la superposición proporciona
un sellado eficaz y evita que el material remanente contamine el medioambiente. Los problemas
ambientales y de limpieza se limitan a los extremos de la cabeza y la cola de los transportadores tubulares.
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Figura 10.29
Ilustración simplificada de un sistema transportador tubular
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Si bien es necesario contar con la cantidad justa de rigidez transversal en la banda, los bordes de esta en la
zona de empalme aún deben ser flexibles para sellarse adecuadamente. Esto se logra de muchas maneras.
Una de ellas es construir la banda de manera que los bordes tengan poco refuerzo en la zona de empalme,
y que la porción media de la banda tenga una rigidez transversal más alta que la normal. En los diámetros
de conductos o tubos más pequeños, esto se realiza aumentando el espesor del caucho entre las capas en la
parte media de la banda y dejando los bordes de la banda de la construcción normal para la flexibilidad.
Para diámetros de conductos o tubos más grandes, obtener la rigidez transversal requerida se torna más
difícil de esta manera. Los fabricantes de bandas deben recurrir a otros métodos, como aumentando el
número de capas, la dureza de las cubiertas y/o el caucho, aumentando el espesor de las cubiertas y/o
el caucho, y/o eligiendo un refuerzo transversal de tejido, con un mayor módulo elástico en la dirección
transversal, tal como poliéster o una tela con menos uniones, hilos más gruesos, etc.
Figura 10.30
Construcción típica de una banda transportadora tubular de tela
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Figura 10.31
Construcción típica de transportador tubular con cables de acero
Las bandas transportadoras tubulares pueden obtenerse en las siguientes construcciones:
• Nylon-nylon (P)
• Poliéster-nylon (EP)
• Aramida (D)
• Aramida-nylon (DP)
• Cable de acero (St)
Las bandas también pueden obtenerse en todos los grados de cubiertas habituales para adaptarse a la
aplicación:
• Resistente a los cortes
• Resistente a la abrasión
• Resistente al aceite
• Resistente a la trementina
• Autoextinguible
• Antiestática
• Ignífuga
• Resistente al calor
• De bajo consumo
• Combinación de todas las anteriores
Obsérvese que debido a que la banda encierra completamente cualquier material de alta temperatura, los
transportadores tubulares resistentes al calor no admiten un material de temperatura tan alta como con
los transportadores convencionales. El aire ambiente no puede circular y enfriar el material transportado o
el recorrido de retorno de la banda como es el caso con los transportadores de banda convencionales.
Existen numerosos fabricantes de bandas transportadoras tubulares en el mundo. Si bien las bandas
transportadores tubulares eran patentadas en los primeros años, actualmente un gran número de posibles
proveedores mantienen una sana competencia y el potencial cliente no necesita atarse a un solo proveedor.
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Los anchos de la banda generalmente se expresan en unidades métricas. La mayoría de los proveedores
realizarán la construcción en incrementos de diámetro de conductos o tubos de 2 in (50 mm) con el
ancho de la banda plana real en incrementos de 6 in (150 mm). Se deberá tener en cuenta que algunos
fabricantes o diseñadores pueden utilizar una banda más estrecha o más ancha mayor que la adoptada
en la Tabla 10.32. El diámetro real del conducto o tubo, que es el diámetro que puede ser inscrito en la
configuración hexagonal de los rodillos, variará entre fabricantes o diseñadores, ya que se ajustan al ancho
de la banda y se superponen según las preferencias de fabricación y diseño, respectivamente. El espesor de
la banda tendrá un leve efecto en la capacidad, ya que la capacidad se basa en el diámetro interno real del
conducto o tubo y no en su diámetro nominal.
Capacidad nominal
Diámetro Área de la Volumétrica Peso
Ancho ft3/h (m3/h) tph (mtph)
nominal del Diámetro real del tubo sección
de la banda
tubo in (mm) transversal a 100 fpm a 1 m/s
in (mm) 100 fpm 1 m/s
in (mm) ft2 (m2) a 100 lbf/ft3 a 1.6 t/m3
ft3/h (m3/h) (tph) (mtph)
6 (150) 6.5 (166) 23.6 (600) 0.135 (0.013) 811 45 41 72
8 (200) 8.4 (213) 29.5 (750) 0.226 (0.021) 1,354 75 68 121
10 (250) 10.1 (257) 35.4 (900) 0.345 (0.032) 2,069 115 103 185
12 (300) 12.4 (314) 43.3 (1,100) 0.503 (0.047) 3,020 168 151 269
14 (350) 14.6 (370) 51.2 (1,300) 0.707 (0.066) 4,241 236 212 378
16 (400) 16.5 (418) 57.1 (1,450) 0.906 (0.084) 5,437 303 272 485
18 (450) 18.3 (466) 65 (1,650) 1.150 (0.107) 6,897 384 345 615
20 (500) 20.6 (523) 72.8 (1,850) 1.416 (0.132) 8,495 474 425 758
22 (550) 22.5 (570) 78.7 (2,000) 1.716 (0.159) 10,299 574 515 919
24 (600) 24.6 (626) 86.6 (2,200) 2.104 (0.195) 12,622 704 631 1,126
26 (650) 26.5 (674) 92.5 (2,350) 2.467 (0.229) 14,801 825 740 1,320
28 (700) 28.4 (722) 98.4 (2,500) 2.859 (0.266) 17,154 956 858 1,530
30 (750) 30.3 (769) 104 (2,650) 3.280 (0.305) 19,680 1,097 984 1,755
32 (800) 32.2 (817) 110 (2,800) 3.730 (0.347) 22,380 1,247 1,119 1,996
34 (850) 34.4 (873) 118 (3,000) 4.291 (0.399) 25,749 1,435 1,287 2,296
Tabla 10.32
Guía de las capacidades del transportador tubular
La capacidad admisible de un transportador tubular se basa en aproximadamente el 75% de la sección
transversal del diámetro interno real del conducto o tubo. Esto se incrementa aproximadamente de 80
a 85%, en ausencia de partículas y con un buen control de la alimentación, y se reduce a 60% o menos
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Se deberá tener en cuenta que los transportadores tubulares son muy susceptibles a los daños graves
causados por el llenado excesivo. Se recomienda que estos transportadores se carguen a través de un
alimentador y no directamente desde un contenedor o una tolva. Además, se deberá utilizar un sensor
de exceso de llenado en la zona de carga para inactivar el transportador en caso de que ocurra tal
condición. Para compensar las áreas transversales más pequeñas admisibles, los transportadores tubulares
a menudo se diseñan para funcionar a mayor velocidad que las bandas normalmente utilizadas en los
transportadores convencionales. La velocidad tiene mucho menos efecto sobre el material que se maneja
con transportadores tubulares debido a su naturaleza totalmente cerrada.
Aún se presentan problemas localizados en la zona de carga del extremo de la cola y la zona de descarga
del extremo de la cola, donde la velocidad de la banda afectará el material. Estas distancias cortas donde
el conducto o tubo está abierto deberán tenerse en cuenta al momento de seleccionar la velocidad de la
banda. Naturalmente, el efecto de mayores velocidades de la banda en la zona de carga y de descarga se
deberá considerar en el diseño general.
Los transportadores de diámetro tubular pequeño, al igual que los transportadores convencionales, se
han utilizado tradicionalmente con rodillos de diámetros pequeños y, por lo tanto, con velocidades de
banda menores. Las velocidades de banda menores se utilizan para mantener la velocidad de rotación
de los rodillos dentro de límites razonables (650-750 rpm). También se utilizaban diámetros pequeños de
rodillos para mantener los seis rodillos en línea alrededor del conducto o tubo de diámetro pequeño. Con
los nuevos diseños de paneles de rodillos de compensación, se pueden utilizar diámetros de rodillos mucho
más grandes en pequeños transportadores tubulares, y las bajas velocidades de la banda ya no son un
requisito estricto en el diseño.
Normalmente, el tamaño de las partículas es de 25% a 33% del diámetro del conducto o tubo cuando
se transporta en el 75% de la sección transversal normalmente recomendada. Sin embargo, el tamaño
máximo de las partículas depende en gran medida del porcentaje de partículas. La Tabla 10.33 ofrece
algunas pautas. Si el material tiene un alto porcentaje de partículas, se deberá utilizar el valor más bajo. Si
sólo presenta partículas ocasionales, se deberá utilizar el valor más alto. Incluso las partículas más grandes
pueden manejarse de manera adecuada, siempre que la relación de llenado se reduzca adecuadamente.
Se deberá tener precaución en este punto del diseño, ya que las partículas grandes errantes pueden causar
graves daños a la banda, los rodillos y la estructura. Si bien las partículas grandes pueden rodar hasta el
lateral de un transportador de banda convencional o incluso caer al suelo, las partículas no pueden salirse
de un transportador tubular. El control del tamaño de las partículas es muy importante, mucho más que
con los transportadores convencionales.
Tabla 10.33
Guía de tamaños máximos de partículas para los transportadores tubulares
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½d
LTR
Figura 10.34
Longitud de la zona de transición
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Tabla 10.39
Guía de los radios de curva y las longitudes de la zona de transición requeridos
Rh 1000 máx
1000 máx
Rh
300 máx
Rv
Figura 10.40
Terminología de los radios de curva del transportador tubular
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La Tabla 10.43 proporciona algunas pautas para el espaciamiento de los paneles. Sólo el análisis de los
parámetros relevantes llevado a cabo por un diseñador capacitado puede determinar el espaciamiento de
los paneles real requerido a lo largo de cualquier transportador dado.
Tabla 10.43
Guía de espaciamiento de panel para transportadores tubulares
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La alineación de la banda es igual que la de un transportador convencional. La banda tratará de irse hacia
el lado del rodillo que toca primero. Por ejemplo, si se observa en la dirección del desplazamiento de la
banda, el hecho de traer el lado derecho de un rodillo del lado cercano del panel hacia usted y colocar una
calza debajo de la abrazadera de soporte del rodillo extremo derecho, se traducirá en un torque en sentido
antihorario que se aplicará a la banda y la superposición se moverá hacia la izquierda. Alternativamente,
en las abrazaderas de soporte del lado izquierdo, en un rodillo del lado opuesto (mirando a través del
panel), se pueden colocar calzas para producir el mismo efecto. Las calzas en la abrazadera de soporte
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BANDAS PLEGADAS
Construcción básica de los transportadores de banda plegada
Esta es una familia de transportadores que utilizan una banda de propiedad con solapas integrales,
donde los bordes de la banda se doblan sobre el material superponiéndose entre sí en el medio y sellando
el material de dentro. Las bandas incorporan una bisagra longitudinal en ambos lados del centro de
la banda, aproximadamente 1/4 del ancho de la banda desde cada borde. Esto permite que la banda
se pliegue sobre el material para encerrar totalmente la carga. La banda está completamente abierta
en las poleas de cabeza, motriz, tensoras, dobladoras y de cola. Típicamente, la banda se encuentra
en la posición plegada para el recorrido de retorno con el fin de minimizar el derrame de material y la
acumulación en el rodillo de retorno generada por el material remanente. A continuación se analiza un
modelo de esta familia de transportadores.
La Figura 10.47 muestra soporte acanalado garland de tres rodillos típico con los dos rodillos garland en
la parte superior de las solapas de la cubierta de la banda. La Figura 10.46 es una sección transversal de
una banda plegada que ayuda a ilustrar este tipo de sistema en detalle. Obsérvese que los rodillos garland
de sujeción son con resorte para adaptarse al volumen del material en el acanalamiento. Para el transporte
en ángulos pronunciados, la configuración levemente modificada que se muestra en la Figura 10.46, con
un rodillo central con resorte (rodillo compensador de carga), se utiliza para reducir el área de la sección
transversal a fin de evitar que el material se deslice hacia atrás, cuando la banda se carga a un nivel menor
que la capacidad máxima de transporte.
Rodillo Garland
de acanalamiento
Abrazaderas
ajustables
de rodillos
Rodillo de
retorno en V
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Tabla 10.48
Capacidad de la configuración en U de la banda plegada
La banda patentada está disponible en potencias operativas de 600 PIW (105 N/mm), en base al ancho
plano desplegado. Están disponibles con una variedad de compuestos de cubierta y normalmente se
utilizan con empalmes vulcanizados. Sin embargo, también se pueden utilizar con empalmes mecánicos.
Las velocidades de la banda son comparables a los transportadores convencionales. Encerrar el material
permite que la banda corra a mayor velocidad, cuando el desvío del material es el factor limitante.
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Capacidad convencional
de la banda
Figura 10.49
Capacidad relativa de la banda plegada
Tabla 10.50
Capacidades típicas de la banda plegada y limitaciones del tamaño de las partículas
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Tabla 10.51
Comparación de las capacidades de la banda plegada frente a la banda acanalada estándar
Los rodillos de sujeción con resortes hacen presión en las solapas de la cubierta de la banda y, por lo
tanto, en el material. El ángulo de inclinación posible es mayor que el que puede obtenerse con un
transportador de banda convencional. Es similar a los transportadores sandwich belt, donde el aumento
de la carga normal en la banda superior permite mayores ángulos de inclinación. Las bandas plegadas
permiten lograr ángulos de inclinación o descenso de 45°. Sin embargo, es necesario mantener los
ángulos de inclinación o descenso estándar en las áreas de la cola, descarga y de transiciónde carga, ya
que las solapas ya no encierran el material para evitar el deslizamiento hacia atrás. Consecuentemente,
una banda plegada, utilizada para el transporte en ángulo pronunciado requerirá radios de curva tanto
en los extremos de la cola como de la cabeza para realizar la transición desde y hasta estos ángulos de
inclinación menores.
Otro de los beneficios de las bandas plegadas es que pueden adaptarse a radios de curvas cóncavas
menores que los transportadores convencionales. Los rodillos de sujeción evitan que la banda se levante
de los rodillos en curvas cóncavas. Esta es una ventaja en espacios estrechos, así como en el transporte en
ángulos pronunciados donde los radios de las curvas son necesarios en el diseño.
Por lo general, la polea de descarga de la polea de cabeza es la polea motriz, como en los transportadores
convencionales, aunque se pueden adecuar otros lugares para el accionamiento. Es necesario impulsar las
bandas plegadas en posición plana, sin plegar. Consulte la Figura 10.52. La polea de descarga y motriz
debe ser lo suficientemente ancha para adaptarse a la banda desplegada. Las poleas con un ancho de cara
2 veces el ancho de la banda plegada más 2 a 3 in (50 a 75 mm) deben utilizarse siempre que la banda esté
en posición desplegada. Puesto que la banda pasa alrededor de una polea en su posición plana, sólo se
requiere un diámetro de polea normal para la construcción de la banda. La experiencia demuestra que es
mejor que la banda pase alrededor de todas las poleas en posición desplegada.
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Figura 10.52
Descarga/ accionamiento típicos de la banda plegada
Cuando una banda plegada se encuentra totalmente cerrada para transportar material, las transiciones
de totalmente cerrada a condiciones acanaladas en U también ocurren en cada área de carga adicional.
Estas longitudes de transición generalmente son de 10 a 12 veces el ancho de la banda plegada.
Alternativamente, la banda puede mantenerse en modo acanalado en U en toda la longitud de la banda,
o desde la primera área de carga hasta la última.
Las distancias de transición cerca del extremo no accionado pueden ser más cortas que las transiciones
cerca del extremo de cabeza accionado, ya que las tensiones son típicamente más bajas. Las Figuras 10.55
y 10.56 muestran representaciones esquemáticas de las transiciones que ocurren en las poleas y en las
áreas de carga intermedias, respectivamente.
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Los cálculos de potencia y tensión de una banda plegada utilizan un enfoque del método histórico
de CEMA levemente modificado. El giro del rodillo y la resistencia al rodamiento (Kx y Ky) deben
modificarse para cubrir los siguientes efectos: Donde se presenten rodillos de sujeción, se deberá tener
en cuenta su resistencia al giro en el valor utilizado para Ai en la ecuación de Kx. Las fuerzas normales
adicionales, desarrolladas por los rodillos de sujeción del lado de carga y de retorno, aumentan la
resistencia al rodamiento y deben agregarse apropiadamente en:
• El peso del material y la banda (Wm y Wb), dentro de la ecuación Kx para la resistencia del cojinete.
• El peso del material y la banda (Wm y Wb) por el que se multiplica el factor Ky en el cálculo de Te.
• El peso de la banda (Wb) por el que se multiplica el valor 0.015 para el factor de retorno Ky en el
cálculo de Te.
Las bandas plegadas pueden presentar una gran ventaja por adaptarse a terrenos montañosos, como se
muestra en la Figura 10.57. Las bandas plegadas también se pueden utilizar para transportar materiales
en áreas delicadas desde el punto de vista ambiental, como se muestra en la Figura 10.58 debido a sus
recorridos de transporte y retorno totalmente cerrados.
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Se recomienda consultar con una compañía miembro de CEMA o diseñadores de transportadores de tipo
banda plegada para más información y consultas específicas.
Figura 10.59
Sección transversal de un modelo de transportador de banda suspendida
Hay dos modelos disponibles de diferentes fabricantes. Aunque presentan filosofías de diseño levemente
diferentes en diversos aspectos, son bastante similares. Ambos modelos tienen perfiles en los bordes de la
banda. Estos perfiles están en ángulo, como los rodillos de soporte, de modo que hay fuerzas tanto para
soportar el peso de la banda y el material como fuerzas para mantener los bordes de la banda sellados y
unidos. En ambos diseños, el peso de la banda y el material ayudan a mantener los bordes de la banda
sellados. El modelo que se muestra en la Figura 10.59 utiliza además del rodillo de soporte en ángulo, un
rodillo de guía vertical. La banda principal no tiene refuerzo de tela. Se trata simplemente de un caucho
flexible, resistente al desgaste, en todo lo ancho. Sin embargo, tiene un único cable de acero en cada uno
de los perfiles que son vulcanizados en los bordes de la banda para manejar la tensión de la banda. Por
tanto, separa las funciones de transporte y tensión/potencia en dos elementos de diseño distintos. Además,
los perfiles cuentan con tela cerca de su superficie.
Un transportador de banda suspendida consta de una serie de rodillos de soporte y guía, como se muestra
en la Figura 10.60 para sujetar la bolsa suspendida a lo largo del transportador y mantener los bordes de
la banda sellados. Los rodillos están típicamente espaciados a 1.0 m (3.3 ft) en el lado de carga y 2.0 m
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Figura 10.62
Banda suspendida horizontal que atraviesa regiones restringidas
Con frecuencia, la banda viaja alrededor de una rueda de desviación o ruedas en la cola, y en cualquier
doblez, los perfiles del borde de la banda se mantienen unidos. Las ruedas de desviación tienen una cara
plana cuando los perfiles están en el exterior de la curva. Cuando los perfiles están en el interior de la
curva, las ruedas deben tener naturalmente un perfil de acoplamiento en la cara de la rueda. Esto se
puede observar en la Figura 10.63, donde la rueda superior dobla la banda de transporte 90° utilizando
una rueda de cara plana cuando los perfiles están en el exterior. La rueda inferior tiene un perfil para
doblar la banda de retorno 90°, ya que los perfiles ahora están en el interior de la curva. Debido a que los
dos cables de acero están en el mismo plano vertical, son posibles las esquinas muy agudas con cambios en
la dirección de la banda de hasta 180° o más.
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Las descargas se realizan mediante dos ruedas de desviación espaciadas. Una tendrá una cara plana y la
otra será perfilada. La banda se abre entre estas dos ruedas en la descarga. El tipo preferido de descarga
es la de descarga tipo tripper que se muestra en la Figura 10.67. Esto ofrece la opción de descargar el
material hacia un lado o de vuelta en el transportador. Por consiguiente, puede utilizarse como una
descarga intermedia así como una descarga en el extremo de la cabeza. Con este tipo de descarga, la
banda se vuelve a orientar fácilmente para el recorrido de retorno o para el transporte del material a
granel. Otro método utilizado es un tipo horizontal, como se muestra en la Figura 10.68.
La banda requiere una transición larga y gradual para abrirse de su forma de bolsa totalmente cerrada a
plana, ya que el ángulo de acanalamiento puede considerarse aproximadamente de 90° y el cable de acero
del borde de la banda. El borde de la banda puede tomar aproximadamente un ángulo de desviación
máximo de 5°. Obsérvese que después de un punto de descarga, la banda de retorno siempre se gira, de
modo que el lado sucio está en el interior y los dos perfiles del borde se ubican en la parte superior para
soportar la banda nuevamente. Es probable que esto pueda verse mejor en la Figura 10.68, ya que el
recorrido de retorno de la banda debe girarse 180°.
Por lo general, no se utilizan limpiadores de banda en bandas suspendidas, a menos que el material que se
transporta tienda a acumularse y reducir la capacidad. La fuerza centrífuga y la flexibilidad de las bandas
hacen que prácticamente se trate de una autolimpieza. Todo el material remanente está contenido dentro
del recorrido de retorno encerrado y no se producen derrames ni acumulación en los componentes.
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El tamaño máximo admisible de las partículas es aproximadamente de 1/3 del área de sección transversal
de la “bolsa”. Reduciendo la capacidad que se maneja, es posible aumentar adecuadamente el tamaño
máximo de las partículas.
Bandas suspendidas - Datos de un transportador típico
Tamaño del perfil 100 1000
Ancho de la banda in (mm) 650 800 1000 1000 1200 1400
(25.6) (31.5) (39.4) (39.4) (47.2) (55.1)
Capacidad volumétrica ft3/h a 100 fpm (m3/h a 1 m/s) 25 40 70 70 100 130
(448) (717) (1255) (1255) (1793) (2330)
Carga máxima de material lbf/ft (kgf/m) 70 (47) 200 (134)
Tamaño máximo de la partícula in (mm) 20 30 40 40 70 100
(.8) (1.2) (1.6) (1.6) (2.8) (3.90)
Velocidad típica de la banda fpm (m/s) 1.5 a 3.5 (295 a 689)
Velocidad máxima de la banda fpm (m/s) 5.0 (984) 5.0 (984)
Radio mínimo de la rueda dobladora ft (m)* 0.4 (1.3) 1.0 (3.3)
Radio mínimo de la curva del rodillo ft (m) ** 40.0 (131) 60.0 (197)
Distancia de transición de apertura/cierre ft (m) *** 3.75 4.5 5.75 5.75 6.75 8.0
(12.3) (14.8) (18.9) (18.9) (22.1) (26.2)
*El diámetro de la rueda dobladora será el doble del radio
**Curva vertical u horizontal mínima cuando se utilizan rodillos
***Transición típica de cerrada a plana - 1/2 de estos valores en la zona de carga de cerrado a la forma en “U”
Tabla 10.69
Capacidad aproximada de las bandas suspendidas
La banda puede construirse en todos los grados de caucho habituales, tales como resistentes al aceite,
resistentes al calor, de calidad alimentaria, etc. Debido a que todos los materiales calientes se encuentran
totalmente encerrados, las bandas suspendidas con caucho resistente al calor no pueden transportar
materiales a temperaturas tan altas como los transportadores convencionales. Aunque esto puede ser una
desventaja en algunas aplicaciones, la retención del calor de proceso puede ser una ventaja en otros.
Por lo general, las bandas suspendidas requieren tanta potencia como los transportadores convencionales.
Sin embargo, la potencia y la tensión de la banda se calculan con el método patentado por el proveedor
del transportador.
La banda suspendida puede utilizarse en la planta o en aplicaciones terrestres. Vea los ejemplos de las
Figuras 10.70 y 10.71.
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Los transportadores sandwich belt son singularmente diferentes a las "Bandas totalmente cerradas" de la
sección anterior. La sección transversal del transportador sandwich belt se define por la carga de material
de la banda completa al contacto de la banda cuando no hay carga, para aumentar el contacto de la
banda con la carga de material. Son transportadores de ángulos altos verdaderos que aplican una presión
que abraza la carga de material, independientemente de la velocidad de transporte. Además, se puede
colocar una banda de cubierta en sandwich belt en cualquier lugar a lo largo del transportador de banda
donde se requiere ayuda para elevar el material, por una inclinación pronunciada o bajar el material por
un descenso pronunciado. Estas características hacen que los transportadores sandwich belt sean únicos.
Presiones aplicadas
Sello del
borde Sobre el material
Banda de cubierta
Material envolvente
Retorno de la banda
transportadora
Figura 10.72
Sección transversal típica del transportador sandwich belt
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ud
lo n d
de nida
g it
Nm
U
Wm
C A B
μb Nm+Wm× Cos( α)
N = Nm+Ne α
½ Ne Nm ½ Ne
Sección A-A
μe
Ne
Ne
ud
lo n ad
g it
C A B
de Unid
α
Wm ⎛⎛ sin(α)⎞ ⎞
N ≥ SF × × ⎜⎜⎜⎜ ⎟⎟ − cos(α)⎟⎟
ndb ⎜ ⎜
⎝⎝ µ ⎠ ⎟ ⎟⎠
Ecuación 10.74
N, carga normal del transportador sandwich belt
Donde:
La ecuación 10.74 se utiliza para determinar la carga normal requerida para abrazar el material, N, y no
indica nada acerca de la distribución de esa carga sobre el material transportado. Una ecuación similar se
utiliza para determinar Nm (carga que abraza el material) aunque en ese caso, sólo una porción de la carga
normal total N; Nm se aplica sobre el material, y el número de bandas accionadas es generalmente dos,
aun cuando una sola banda sea accionada. Sin embargo, el cálculo de arrastre de un borde (Ne × µ) debe
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Si bien el enfoque más simple en una banda transportadora es colocar una capa simple sobre el material,
sólo suministra una cantidad limitada de presión que rápidamente disminuye a medida que aumenta
el ángulo de inclinación. Teóricamente, la colocación de una banda de cubierta en la parte superior
del material debe suprimir la dinámica del movimiento de los materiales y aumentar su capacidad de
transporte en inclinaciones más pronunciadas hasta su ángulo de reposo y un poco más. Sin embargo, la
rigidez transversal de la banda superior evita que se ajuste completamente a la superficie de los materiales
anulando su eficacia. El material tenderá a moverse hacia abajo y en sentido lateral hacia los bordes de
la banda y fuera de las capas. Se requiere reducir la sección transversal del material y prestar mucha
atención a la flexibilidad de la banda de cubierta.
La rigidez transversal de la banda también se ha utilizado para obtener una ventaja. La presión requerida
para abrazar el material, de acuerdo con la Ecuación 10.74, era impartida por la resistencia a la flexión
transversal de la banda a ser desviada por la carga de material. La Figura 10.75 ilustra el principio
de este sistema. Los rodillos del borde alternados mantienen unidos los bordes de la banda y las capas
selladas, mientras que la resistencia a la flexión de la banda imparte la presión que abraza el material a
fin de desarrollar la fricción que resiste las fuerzas de deslizamiento hacia atrás de la banda debidas a la
gravedad. Este sistema presenta dos problemas básicos. Las bandas deben tener rigidez transversal para
impartir la presión necesaria para abrazar la carga. Debido a que la carga del material aumenta como el
cuadrado del ancho de la banda, también lo hace la rigidez transversal requerida. Este aspecto hace que
el concepto sea poco práctico en anchos de banda de más de 36 in (914 mm). El error más grave era su
falta de adaptación a cualquier carga irregular que incluyera materiales de tamaños dispares. Es claro que
una sola partícula más grande en el centro crea una sección transversal de la banda que se estrecha hacia
los rodillos del borde. Esta sección transversal a menudo supera el área de sección transversal de la carga
del material, por lo tanto, el material se desliza desde arriba para llenar el vacío. El éxito limitado de este
sistema era con materiales bien graduados.
Figura 10.75
Transportador sandwich belt que involucra la rigidez transversal de la banda
La tensión en la propia banda puede ser utilizada para asegurar el material. Este método toma el
transportador sandwich belt a través de una curva convexa continua o de varias curvas, de modo que el
componente radial de la tensión de la banda de cubierta (exterior) suministra la presión necesaria para
asegurar el material. Por lo general, la curva convexa continua se denomina perfil ‘C’, dos curvas convexas
es un perfil ‘S’ y varias curvas convexas, un perfil de múltiples ‘S’. Las Figuras 10.76 y 10.77 muestran
un sistema típico de perfil de múltiples ‘S’. Para llevar a cabo el perfil ‘S’ o el perfil de múltiples ‘S’, el
diseño debe alternar desde una curva convexa invertida a una curva convexa normal. Los puntos donde
alterna se denominan puntos de inflexión, y la banda debe realizar la transición de estar acanalada en una
dirección a la otra en una corta distancia. Mientras se realiza la transición, se debe mantener la presión
normal apropiada en el material para evitar el deslizamiento y la presión de sellado adecuada para evitar
que el material se escape por los lados.
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El componente radial local de la tensión de la banda de cubierta se puede calcular mediante la siguiente
ecuación.
T
Pr =
R
Ecuación 10.78
Pr, carga radial en la curva del transportador sandwich belt
Donde:
Pr = carga radial
R = radio de la curva
T = tensión local de la banda
Esta carga abraza y encierra el material en las capas. Sin embargo, se debe tener mucho cuidado en
el uso de este valor, ya que la mecánica en cada lugar de interés varía y, por lo tanto, debe analizarse
completamente. La mecánica, que se muestra en la Figura 10.73 y su siguiente ecuación, corresponden a
un sistema acanalado en posición vertical con la banda de cubierta en un ángulo específico. Esto se aplica
igualmente en cualquier punto a lo largo de una curva convexa en posición vertical e incluso en cualquier
punto a lo largo de una curva convexa invertida cuando se consideran adecuadamente las cargas radiales
y gravitacionales debido a la tensión con su dirección y magnitud respectiva correcta.
Aunque este método suministra una presión muy uniforme en el material, se ve afectado por el hecho de
que en la parte superior de las elevaciones muy altas, el radio de la curva se debe aumentar de modo que
la presión radial no sea excesiva. El sistema debe estar diseñado de manera que, con una carga en la parte
superior, haya suficiente carga radial de la tensión de la banda para abrazar adecuadamente el material,
incluso aunque el resto del sistema esté vacío.
Se puede aplicar presión en la parte posterior de la banda de cubierta, mecánicamente con rodillos
accionados por resorte a lo ancho y a lo largo de su longitud, como se muestra en la Figura 10.79.
Aunque las presiones aplicadas son un tanto discretas, incluso si los rodillos están estrechamente
espaciados, la rigidez transversal y longitudinal de la banda ayuda a distribuir la suficiente presión para
abrazar adecuadamente el material. Este ha sido el tipo más prolífico de sistema del transportador
sandwich belt suministrado hasta la fecha.
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Rodillos de acanalamiento
Carga
Figura 10.79
Ilustración de la sección transversal del transportador sandwich belt tipo rodillo de presión
Casi todos los transportadores sandwich belt utilizan curvas convexas para realizar la transición a una
inclinación alta desde un recorrido horizontal más bajo y desde una inclinación alta a una descarga
en ángulo alto o a un recorrido horizontal superior. En vista de esto, se puede decir con seguridad
que la presión radial debido a la tensión de la banda a lo largo de las curvas convexas alternadas es el
método más común de lograr un transporte en ángulo alto con un transportador sandwich belt. La
curva convexa se invierte cuando pasa de la horizontal a una inclinación y del lado derecho cuando
pasa de una inclinación hasta la descarga o a un recorrido horizontal superior. Esto no es posible con
un refuerzo de la banda de módulo elástico muy alto, como la banda reforzada con cables de acero o de
aramida. En tal caso, las curvas cóncavas se pueden utilizar para la transición a una inclinación, aunque
se requieren radios de curva muy grandes para evitar que la banda levante las dos bandas de los rodillos
de acanalamiento de carga vertical y de la banda superior de la banda inferior. Además, al calcular la
presión sobre el material para evitar el deslizamiento del material, la carga radial debido a la tensión de
la banda en la banda de la cubierta restará las otras cargas normales positivas tales como la ejercida por
el peso de la banda de cubierta o los métodos de presión aplicados sobre la banda de cubierta, como los
rodillos de presión.
Para las curvas convexas de radios pequeños, se recomiendan bandas de carcasa de urdimbre de nylon
debido a su bajo módulo de elasticidad. El radio admisible se puede reducir mediante el uso de una
combinación de bandas de carcasa de nylon especiales de bajo módulo, rodillos de acanalamiento
centrales largos, generalmente a 20° y rodillos de acanalamiento de tres rodillos iguales en ángulos de
acanalamiento bajos como de 10° o incluso inferiores. Esto tiene un costo; la reducción de la sección
transversal del material de diseño.
Tborde = Tprom.+
(BW2 L2 ) sin( ) Bm p
(lbf/in)
48 BW R
Tborde = Tprom.+
(BW2 L2 ) sin( ) Bm p
(N/mm)
4000 BW R
Ecuación 10.80
Tborde, tensión del borde del transportador sandwich belt
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Ecuación 10.81
Tcentro, tensión del centro del transportador sandwich belt
Donde:
El radio de limitación de curvatura, del Capítulo 9, limita la tensión máxima de la banda a nivel local
a la tensión nominal de la banda y la tensión mínima a 30 PIW (5,3 N/mm). La limitación mínima de
la tensión es independiente de la resistencia de la banda; por lo tanto, para una banda de sólo 200 PIW
(35 N/mm) de clasificación, el mínimo requerido es el 15% de esa calificación, mientras que para una
banda de 3000 PIW (525 N/mm), el mínimo es de sólo el 1% de la calificación. No todos los fabricantes
de bandas concuerdan con los criterios expuestos en el Capítulo 9, y algunos han publicado sus propios
criterios para que sus clientes los apliquen. Uno de dichos principales fabricantes limita la tensión
máxima de la banda a nivel local al 115% de la clasificación de tensión de la banda al tiempo que limita
la tensión mínima al 5% de la clasificación de tensión. El aumento del 15% sobre la calificación, en el
lado alto, es para reflejar que la tensión es local, en las fibras extremas de la banda y no a través de todo el
ancho de la banda. La tensión mínima del 5% de la calificación es para evitar daños en la banda debido
a la relajación de la banda y para asegurar que la presión radial no se pierda por completo a lo largo de
las curvas convexas. La primera línea de la Tabla 10.82 refleja la adaptación de estos criterios como la
más lógica para los transportadores sandwich belt de ángulo alto. La segunda línea refleja una mayor
relajación de los criterios para lograr una curva de transición más cerrada desde el enfoque horizontal de
la banda inferior al ángulo de transporte alto.
Tabla 10.82
Tcentro y Tborde, límites mínimos y máximos de tensión de la curva para los transportadores sandwich belt
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Figura 10.83
Boca de un transportador sandwich belt
Las tensiones de la banda y la potencia del sistema pueden calcularse de acuerdo a la tecnología del
transportador expandido que suplanta las cargas gravitacionales de las ecuaciones de los transportadores
convencionales con cargas radiales adicionales y cargas aplicadas que abrazan el material. Las ecuaciones
pueden ser de acuerdo a un Método Histórico de CEMA modificado o de acuerdo a los últimos cálculos
de potencia y tensión según CEMA, según la compañía experta en transportadores sandwich belt de
ángulo alto.
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Figura 10.84
Perfiles disponibles de transportador sandwich belt
Figura 10.85
Descarga de camión con perfil en L
Figura 10.86
Transportador sandwich belt de perfil C sobre un barco de autodescarga
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φ
54’ Diámetro Interno
240’ SILO
ALTO
CARGANDO
Se ha demostrado que los transportadores sandwich belt son muy versátiles para elevar material en
inclinaciones o descensos pronunciados o incluso en sentido vertical. Pueden oscilar de unidades para
trabajo liviano de hasta 100 tph (91 mtph) en sentido vertical, como se ilustra en la Figura 10.90, hasta
unidades para trabajo pesado, como se muestra en la Figura 10.92, que manejan mineral de cobre
triturado primario de menos de 10 in (250 mm) a 4409 tph (4000 mtph) en una aplicación de minería a
cielo abierto en una inclinación de 35.5°, a unidades de perfil en C de alta capacidad de elevación con
bandas de 120 in (3000 mm) de ancho, en aplicaciones de barcos de autodescarga, como se muestra en la
Figura 10.86, en elevación a 11,000 tph (9,977 mtph) de pellets de mineral de hierro funcionando a 1,200
fpm (6.1 m/s). El transportador sandwich belt de ángulo alto facilitó la construcción de un cargador
compacto móvil para barcos (vea la Figura 10.91) que puede operar en un muelle angosto mientras eleva
el material a granel fácilmente hasta la compuerta del barco para su descarga en la bodega del barco.
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Carro de mantenimiento
autopropulsado
Figura 10.89
Plataforma móvil de mantenimiento sobre un transportador sandwich belt de múltiples ‘S’
Figura 10.90
T
ransportador sandwich belt de perfil ‘S’ extendido para trabajo liviano, cerrado por
completo
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Figura 10.91
Cargador de barco con transportador sandwich belt
Figura 10.92
T
ransportador sandwich belt que transporta partículas grandes y
en inclinaciones pronunciadas
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
INTRODUCCIÓN
El accesorio de un transportador es un dispositivo o sistema que se agrega a la fabricación básica del
sistema transportador de materiales a granel. Luego de seleccionar y diseñar los componentes principales
de un sistema transportador, es necesario considerar un número de elementos secundarios que se analizan
en este capítulo como equipos accesorios del transportador de banda. Los accesorios incluyen limpiadores
de bandas, poleas de cola de aletas, detectores de partículas de hierro, dispositivos de pesaje y muestreo en
proceso, dispositivos de protección contra el clima y los derrames y muchos otros componentes y sistemas.
Los avances en tecnología relacionados con accesorios de transportadores han tenido un gran impacto
en el comportamiento medioambiental de los transportadores, en el aumento de productividad y en una
gran reducción de las lesiones personales. En la actualidad, prácticamente todos los transportadores para
materiales a granel cuentan con el agregado de accesorios al diseño básico.
Se deberán leer las instrucciones de instalación y mantenimiento de los accesorios que provean los
fabricantes antes de la instalación o el mantenimiento. Muchos accesorios parecieran ser simples
dispositivos mecánicos o eléctricos; sin embargo, están diseñados para funcionar a distancias o ajustes
específicos. Ignorar estos requisitos puede derivar en un disgusto innecesario con el accesorio, daños en el
sistema transportador o lesiones personales. Las etiquetas de advertencia del accesorio deben montarse en
el lugar indicado y, cuando se tornen ilegibles debido al uso, el usuario será responsable de su reemplazo.
En algunos casos, es mejor permitir que el equipo de una planta escoja el accesorio; de esa manera, será
su responsabilidad y se esforzarán más para mantener su rendimiento. Sin embargo, es importante que
el personal de la planta pondere el precio inicial del accesorio y el costo del ciclo de vida, ya que muchos
fabricantes han desarrollado sistemas con precios más elevados pero que proporcionan un menor costo
total y un mejor rendimiento continuo.
Definición
El limpiador de una banda transportadora es un accesorio que se utiliza para retirar el material que se
adhiere al lado de transporte de una banda transportadora después de pasar por el punto normal de la
descarga de material.
Recomendación de CEMA
• Cada punto de descarga del transportador debe diseñarse para admitir al menos dos limpiadores
de banda y, con pequeñas modificaciones, admitir limpiadores adicionales en el futuro.
• El ancho de limpieza de los limpiadores de la banda debe cumplir con los requisitos mínimos que
se describen en la Tabla 11.10.
• El chute de descarga del transportador deberá diseñarse de modo que el material arrastrado que se
limpia de los limpiadores caiga por gravedad en la banda o chute receptor o bien, el diseño deberá
incluir un método mecánico para asegurar el flujo.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
• El limpiador de la banda deberá mantenerse de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
• El fabricante y el usuario deberán basarse en las normas establecidas de rendimiento al momento
de compra.
El chute de descarga del transportador y las plataformas de acceso deberán diseñarse de modo que
permitan la instalación y el mantenimiento convenientes de los limpiadores de la banda de acuerdo con
la Tabla 2.28 y las Figuras 2.29 a 2.35. Se deberá consultar a un miembro de CEMA para conocer las
dimensiones y recomendaciones sobre el tipo de limpiadores de banda a utilizar.
Nota: en este capítulo, las flechas ( o ) se utilizan en las figuras, cuando es posible, para
indicar la dirección de desplazamiento normal o aceptable de la banda.
Para comparar los niveles del material arrastrado en las bandas es necesario hablar en términos de
cantidad de material por unidad de área de la banda. Debido a todos los factores implicados, es
prácticamente imposible arribar a un valor absoluto de material arrastrado. Una representación más
realista es el promedio de la distribución normal de los valores de material arrastrado que son resultado
del muestreo y el análisis de datos. Cada transportador y cada sólido a granel tendrá un promedio
diferente y una desviación estándar, incluso en la misma planta o en transportadores paralelos. Cuando se
especifica el nivel de material arrastrado, con frecuencia se verifica en campo de manera infrecuente dado
la dificultad y el costo de tomar las muestras y analizarlas. A medida que la banda se desgasta, limpiarla y
comparar los datos del material arrastrado se torna más difícil.
Figura 11.1
Material arrastrado acumulado debajo del transportador
Al analizar el rendimiento de la banda, el número útil para el operador del transportador es la cantidad de
material que puede acumularse debajo del transportador. Este número, expresado en libras o kilogramos
por hora, proporciona la información necesaria para determinar la extensión de la frecuencia de limpieza
sin requerir conversiones de la velocidad de la banda, el ancho de la banda u otros factores. Por lo general,
la eficiencia de limpieza de la banda se ha definido como la proporción de material arrastrado removido
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Para alcanzar niveles muy bajos de material arrastrado, es posible que se requieran muchos limpiadores
en serie o sistemas de limpieza con rociadores de agua o cajas de lavado. Los estudios han demostrado que
no todo el material medido como material arrastrado cae de la banda. Parte de él permanece adherido en
la banda o es capturado en imperfecciones de la superficie de la banda. Con cantidades extremadamente
bajas de material arrastrado, hasta el 50% del material puede permanecer en la banda después de la
limpieza de la banda.
Por ejemplo, el material arrastrado de solo 0.00022 lbs/ft2 (1.0 g/m2) en una banda de 60 in (1524 mm)
cargada hasta 2/3 del ancho de la banda, que se desplaza a 800 pies por minuto (4.1 m/s), puede dar
como resultado casi 3 toneladas de material arrastrado por semana. Incluso cuando el 50% permanece en
la banda y se desplaza cíclicamente, existe la posibilidad de que se liberen 1 y 1/2 toneladas de material
fugitivo de la banda transportadora como material arrastrado acumulado o polvo por semana.
Si bien este total pareciera alto, la limpieza constante debajo de 0.00022 lbs/ft2 (1.0 g/m2) no se observa
prácticamente. En muchas aplicaciones, los niveles de material arrastrado pueden multiplicarse
fácilmente de 10 a 100 veces. Debido a la gran cantidad de variables que existen respecto de la limpieza
de una banda, es prácticamente imposible mantener la banda sin material arrastrado por un extenso
periodo de tiempo.
Existen muchas variables en el proceso de limpieza de una banda, y el concepto de limpieza es tan
subjetivo que la especificación del rendimiento de limpieza debe establecerse según el caso. Por lo general,
el rendimiento se especifica en g/m2 de peso seco de material arrastrado admitido después de la limpieza.
La cantidad de material arrastrado admitido se determina en colaboración con el operador y el proveedor
con base en los requisitos específicos del sitio o proceso. Los niveles de material arrastrado en el rango de
10 g/m2 son comunes en acuerdos según el rendimiento para aplicaciones críticas.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Los métodos utilizados para medir el rendimiento o la efectividad del sistema de limpieza de una banda
emplean un dispositivo de muestreo ubicado en contacto con la banda en marcha para medir el material
arrastrado residual dejado en la banda después de la limpieza. Las medidas se toman inmediatamente de
forma descendente, desde el sistema de limpieza que se evalúa pero antes de que la banda entre en contacto
con la polea de contacto o el primer rodillo de retorno. El muestreo debe ser representativo de todo el largo
y del ancho de suciedad de la banda y bajo diversas condiciones operativas de la banda y del material a
granel. El muestreo debe tener lugar donde las vibraciones sean mínimas. La mayoría de los dispositivos de
muestreo utilizan una sola aspa angosta o una serie de aspas montadas en línea con un pequeño espacio entre
ellas y un receptáculo para capturar el material arrastrado removido. El dispositivo de muestreo se coloca
contra la banda a una determinada presión y por un tiempo suficiente para que llene prácticamente todo
el receptáculo. Algunos dispositivos de muestreo toman muestras desde un recorrido en serpentina en la
porción del ancho de la banda donde se presenta la suciedad, mientras otros dispositivos toman muestras en
un lugar fijo.
Obtener resultados comparables y válidos a nivel estadístico requiere varias tomas de muestra en un
periodo de tiempo. En cada medición se registra cuidadosamente la velocidad de la banda, la tensión del
limpiador de la banda, el tiempo de muestreo, la presión de muestreo y las ubicaciones donde se toman
las muestras. La comparación de rendimiento entre los tipos de limpiadores de bandas o los fabricantes
requiere un experimento bien diseñado.
Las medidas deben tomarse mientras la banda se encuentra en movimiento; por lo tanto, se deberán
tomar precauciones de seguridad. Los mecanismos de muestreo han sido desarrollados para que el
técnico pueda tomar la muestra de forma remota desde una distancia segura y protegida sin llegar a
la zona de peligro de un transportador en movimiento. El técnico que realiza la prueba deberá haber
recibido capacitación sobre el dispositivo de muestreo, los procedimientos y los riesgos.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
un solo número de clasificación a utilizar cuando se especifican los limpiadores de la banda. El propósito
es que el diseñador o usuario final describa la aplicación de conformidad con la Tabla 11.4 y que el
proveedor de limpiadores de banda determine los tipos adecuados y la cantidad de limpiadores según la
clasificación final.
Método
El entorno en que debe operar el limpiador de una banda transportadora se divide en dos categorías
principales: la banda transportadora en sí y el material transportado. Hay tres factores que describen la
banda transportadora y dos factores que describen el material, haciendo un total de cinco. Cada uno de
los cinco factores se clasifica individualmente. La puntuación de la aplicación final es la suma de los cinco
factores.
La puntuación final se divide en cinco niveles de clase de aplicación y se deberá especificar cuando
se seleccionen los limpiadores de la banda transportadora. El limpiador seleccionado para la banda
transportadora deberá tener una clasificación que cumpla o exceda la puntuación de la clase de aplicación
calculada. (Nota: la Norma n.° 550 de ANSI/CEMA es una herramienta valiosa para evaluar los
valores de las categorías de los materiales).
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Tabla 11.2
aracterísticas de la banda utilizadas para determinar la clasificación de la aplicación del limpiador
C
de banda
Abrasividad Puntuación
Leve (Norma n.° 550* de ANSI/CEMA, código 5, índice abrasivo 1-17) 1
Media (Norma n.° 550* de ANSI/CEMA, código 6, índice abrasivo 18-67) 2
Severa (Norma n.° 550* de ANSI/CEMA, código 7, índice abrasivo 68-416) 3
Adherencia o contenido de humedad
Leve/seco (< 2% de humedad por peso) 1
Medio/húmedo (2-8% de humedad por peso) 2
Pesado/mojado (< 8% de humedad por peso) 4
Severo/mojado, lodoso con material fino (Norma No. 550 de ANSI/CEMA* código F, O, V) 8
En situaciones donde las condiciones varíen, se deberán elegir las condiciones previstas para el peor de los casos
* Norma No. 550 de ANSI/CEMA, Tabla 3. Cuadro de códigos de clasificación de materiales
Tabla 11.3
aracterísticas del material a granel utilizadas para determinar la clasificación de la aplicación del limpiador de banda
C
La clasificación de severidad para una aplicación particular es la suma de las cinco puntuaciones
individuales de las tablas 11.2 y 11.3, y la clasificación final se determina con la Tabla 11.4
Puntuación Descripción
total
≤6 Clase 1
7-10 Clase 2
11-15 Clase 3
16-23 Clase 4
≥ 24 Clase 5
Tabla 11.4
Clasificación de severidad de la aplicación de la limpieza de banda
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Sistema métrico
Un diseñador debe elegir limpiadores de banda para un transportador nuevo en la expansión de una
terminal de carbón. El material transportado será carbón, bituminoso, en una banda de 1800 mm
(70.9 in) de ancho a 4.1 m/s (807 fpm). El sitio ha especificado un empalme vulcanizado en todas las
bandas. Si se consulta la Tabla 11.2, la puntuación del ancho de banda es 4, la puntuación de velocidad
de banda es 4 y la puntuación del tipo de empalme es 0. Si se consulta la Norma n.° 550 de ANSI/CEMA,
el código de material según CEMA es 50D335LNXY, y 5 la clasificación de abrasividad para el carbón
bituminoso. En la Tabla 11.3, se asigna una puntuación de 2 para la adherencia o contenido de
humedad. La puntuación total sería 4+4+0+5+2 = 15. A partir de la Tabla 11.4, el diseñador especifica
una aplicación Clase 3.
Es posible que el material arrastrado no pueda eliminarse por completo, por lo tanto, el nivel de
material arrastrado se deberá basar en los requisitos de la aplicación específica. Por ejemplo, un
transportador en una instalación portuaria puede requerir una banda muy limpia, Nivel IV, ya sea
para minimizar los derrames que caen al agua o porque el transportador lleva varios materiales y
la contaminación no es admitida. En otras aplicaciones como la minería a cielo abierto, se puede
tolerar más material arrastrado, generalmente Nivel II, en virtud de la ubicación y el diseño de las
transferencias donde puede realizarse la limpieza de acumulaciones de material arrastrado con equipos
con motor y las acumulaciones no afectan la producción.
Nivel de material arrastrado Lcb Cantidad de material arrastrado, peso seco, valor medio
Nivel I > 0.05 lbf/ft2 (250 g/m2)
Nivel II > 0.02 a 0.05 lbf/ft2 (100 a 250 g/m2)
Nivel III > 0.002 a 0.02 lbf/ft2 (10 a 100 g/m2)
Nivel IV 0.0004 a 0.002 lbf/ft2 (2 a 10 g/m2)
Tabla 11.5
Niveles de material arrastrado
Cb = L cb × BWc × V
Ecuación 11.6
Cb, Material arrastrado
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Donde:
BWc = ancho de la banda a limpiar [in(mm)] (en general, menos que el ancho completo de la banda)
Cb = material arrastrado tph (mtph)
Lcb = nivel de material arrastrado lb/ft2 (g/m2) [Consultar la Tabla 11.5]
V = velocidad de la banda fpm (m/s)
El transportador debe diseñarse con los espacios libres requeridos para permitir la instalación y el
mantenimiento de los limpiadores. Los limpiadores en sí deben diseñarse para que proporcionen
durabilidad y facilidad de mantenimiento. Después de la instalación de un limpiador de banda se
requerirá inspección periódica, ajustes y mantenimiento.
El principal requisito del diseño de un limpiador es que debe minimizar el riesgo de daños en la banda,
el empalme o el limpiador en sí. Sería contraproducente si un limpiador instalado para mejorar el
rendimiento del transportador pudiera dañar la banda. El segundo requisito más importante es que los
limpiadores de la banda se diseñen para facilitar los trabajos de mantenimiento y se instalen donde el
acceso al mantenimiento favorezca la inspección y el mantenimiento.
Es importante que los limpiadores se instalen fuera del flujo del cuerpo material principal y que los
materiales limpiados no puedan adherirse a las aspas y a la estructura. Los limpiadores deberán colocarse
en o cerca del punto donde la banda es soportada por una polea, rodillo de presión u otro dispositivo para
evitar que esta sea forzada por la acción de la limpieza (lo que resulta en una limpieza menos efectiva) o
donde la banda ha adoptado forma de copa, dificultando la limpieza.
Las poleas de aletas, las poleas de diámetros mínimos, el diseño del chute de descarga, las tensiones
negativas o bajas de la banda son sólo algunos ejemplos de las opciones de diseño y del sistema que
pueden tener un efecto perjudicial en el rendimiento de los limpiadores de la banda y los requisitos de
potencia.
Los fabricantes de limpiadores para bandas y algunos consultores independientes pueden llevar a cabo
pruebas del material arrastrado para establecer el rendimiento de un sistema limpiador de bandas. Si
bien la metodología puede variar, es importante reconocer que la limpieza de la banda es un proceso
y, por lo tanto, se requieren diversas medidas en condiciones variables para establecer un valor medio
de material arrastrado. El diseñador deberá comunicarse con una compañía miembro de CEMA para
especificar el estilo adecuado, la clasificación de trabajo y la cantidad de limpiadores para una aplicación
determinada.
Del ejemplo de clasificación de la aplicación del limpiador de banda en el sistema imperial: aplicación en cantera de caliza
Clasificación de la aplicación clase 3: (Consultar la Tabla 11.4) BW = 36 in V = 420 fpm
Material arrastrado
Limpieza Nivel II = 0.05 lb/ft2 se especifica que es adecuado para esta cantera (consultar la Tabla 11.5)
BWc = 36 in - bordes de banda estándar = 36 - 2 × (0.055 × BW + 0.9 in) = 30.24 in (consultar la Tabla 4.4)
lbf lbf
Lb 0.05 si se especificara el Nivel II más bajo Lb 0.02 2
ft 2 ft
lbf 1 ft ft min 1 t
Cb Lcb BWc V 0.05 2 30.24 in 420 60 1.6 tph 1.4 mtph
ft 12 in min h 2000 lbf
Figura 11.7
Ejemplo de cálculo de material arrastrado en limpiador de banda
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Consideraciones estructurales
A menudo, el montaje de los limpiadores de bandas se torna difícil o no ofrece las condiciones óptimas
debido a que no se han considerado los requisitos básicos de espaciamiento y soporte al calcular las
dimensiones del chute o la colocación de los elementos estructurales del transportador y la instalación de
los conductos y las tuberías de proceso. Dado que existe una amplia variedad de diseños de limpiadores de
banda disponibles, se recomienda consultar un fabricante de limpiadores de banda que sea miembro de
CEMA durante el diseño de un sistema, de modo que se proporcione el soporte estructural adecuado. En
el Capítulo 2, las Figuras 2.32 y 2.33 proporcionan pautas sobre la ubicación de los limpiadores de bandas
y el acceso para los trabajos de mantenimiento en ausencia de detalles específicos del fabricante.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Tabla 11.10
Cobertura mínima de aspa para limpiadores de banda transportadora
El tamaño del material a granel es uno de los factores más apropiados para determinar la robustez del
equipo a suministrar. Por ejemplo, si el material a granel se clasifica como Tamaño = C, todo el material
es de 1/2 in (13 mm) o de menor tamaño. Normalmente, se esperaría que este tipo de aplicación
utilice un limpiador de banda para trabajo estándar en la medida que sea necesario para el tamaño del
limpiador y la estructura de soporte. Si la clasificación es D, (<16 in (<400 mm)), se deberá considerar
una estructura de soporte y un limpiador para trabajo pesado; asimismo es posible que se deban tomar
precauciones adicionales para ubicar el limpiador de modo que el material a granel no impacte con el
limpiador, se aloje entre el limpiador y la banda y dañe tanto la banda como el limpiador.
La fluidez se utiliza generalmente para describir la forma en que fluirá el sólido a granel en un chute
o desde el almacenamiento, aunque también es buen indicador de la forma en que fluirá el material
arrastrado del limpiador y en los chutes. Se deberá procurar el diseño y la ubicación de chutes para
material fugitivo de modo que el material arrastrado fluya de regreso en el flujo principal del material a
granel.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
La abrasividad es una propiedad que afecta directamente la vida útil de las aspas de los limpiadores de
la banda. Normalmente, cuanto más abrasivo es el material a granel, mayor resistencia a la abrasión
deberá proporcionar para una vida útil razonable del aspa. Para materiales leve y moderadamente
abrasivos es común utilizar aspas de caucho y uretano en limpiadores de bandas. Para materiales a granel
extremadamente abrasivos es común utilizar acero de aleación endurecido o carburo de tungsteno.
Existen muchos otros factores que afectan la selección de las aspas; la abrasividad es sólo un indicador.
Las diversas propiedades de los sólidos a granel que tienen los efectos más comunes en la selección
del equipo limpiador de bandas son estática, adherencia, corrosión, entrelazado, empaquetamiento y
temperaturas elevadas. Existen numerosos procesos especiales que requieren atención para la aplicación
segura y efectiva de los limpiadores de la banda. Los ejemplos más evidentes son los productos
alimenticios que pueden contaminarse o el potencial explosivo creado por el material a granel, el material
de las aspas del limpiador de bandas o los gases que pueden estar presentes. Cuando se conocen las
condiciones especiales o se utilizan técnicas y materiales específicos de construcción en un proceso, se
deberá consultar a un miembro de CEMA para obtener recomendaciones respecto del equipo de limpieza
de la banda.
Además de los limpiadores de banda en la descarga del transportador, es posible que se requieran
limpiadores de polea y arados de protección de cola.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Recorrido de la banda
Figura 11.15
Ángulos del aspa de limpieza de la banda
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Las aspas de los limpiadores usados en la ubicación secundaria a menudo se construyen de un material
duro como el acero de herramientas o el carburo de tungsteno. En algunas operaciones es preferible
evitar la aplicación de un aspa de metal contra la banda, por lo que también se utiliza uretano o caucho.
La efectividad de la limpieza de los limpiadores secundarios varía en gran medida con el diseño del
limpiador, el material del aspa y la cantidad de material arrastrado en la banda.
El ángulo del aspa contra la banda en una ubicación secundaria de la limpieza es una consideración
importante. A menudo se utiliza un ángulo de raspado o perpendicular para los limpiadores de la
ubicación secundaria con aspas de metal, ya que las aspas de metal en la posición de peladura se afilan
rápidamente hasta un afilado extremo. Los limpiadores con aspas de caucho y de uretano utilizados en la
ubicación secundaria se colocan generalmente perpendiculares a la banda. Consulte la Figura 11.17.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Cuando se requiere ajustar o volver a tensar, se deberá detener la banda y bloquearla debidamente, a
menos que el limpiador de la banda haya sido diseñado específicamente para el servicio mientras la banda
se encuentra en funcionamiento y el procedimiento de servicio ha sido aprobado por el departamento
de seguridad del usuario. La unidad de limpieza y el tensor deben ser diseñados para facilitar cualquier
servicio requerido. Algunos fabricantes cuentan con servicio técnico capacitado en la instalación para
mantener los limpiadores de la banda a un nivel de óptimo rendimiento. La mayoría de los fabricantes
ofrecen programas de capacitación para el personal de planta a fin de que aprendan cómo mantener el
equipo.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Limpiadores rotativos
Estos podrían ser de rueda libre (impulsados por el movimiento de la banda) o accionados por un motor
eléctrico. Por lo general, los limpiadores rotativos son adecuados para aplicaciones de hasta 200 °F (93 °C),
aunque los limpiadores tipo cepillo pueden equiparse con cerdas metálicas para aplicaciones de alta
temperatura. Los limpiadores estilo cepillo pueden ser eficaces en materiales secos o perfiles de bandas
irregulares; sin embargo, con frecuencia presentan problemas con materiales húmedos o pegajosos cuando
el material se acumula en las cerdas del cepillo.
Otro tipo de limpiador rotatorio se basa en un patrón en espiral de uretano o caucho. Este tipo de
limpiador puede ser de rueda libre o accionado. La espiral presenta un punto de contacto variable con la
banda que se traduce en una acción de depuración para eliminar el material de la superficie de la banda.
El limpiador de bandas tipo espiral es compatible con los sujetadores mecánicos y, dado que el diseño
de espiral generalmente evoluciona hacia fuera desde el centro del dispositivo, no tiene efectos en la
alineación de la banda. Una variación de este diseño son los discos de caucho que limpian la banda.
Las bandas con patrones en relieve de menos de 1 pulgada de altura pueden limpiarse a un nivel
aceptable, en la mayoría de los casos, con un limpiador de cepillo giratorio o un limpiador con varillas. Si
la banda debe mantenerse bien limpia, será necesario utilizar rociadores con agua además de uno o más
de estos limpiadores especiales. Los cepillos y los limpiadores con varillas también se utilizan con eficacia
para limpiar bandas con patrones dentados.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Hay muchos estilos de bandas especiales que se transportan no en rodillos convencionales sino en cables,
carros aéreos o rodillos especialmente diseñados. Generalmente estas bandas se cargan y descargan de
manera convencional y se pueden limpiar con limpiadores de banda estándar que son adecuados para
el material que se transporta. A menudo, los limpiadores pueden ubicarse en las posiciones primarias
y secundarias preferidas. Sin embargo, se deberá considerar la tensión que presenta la limpieza de la
banda ya que podría causar la desalineación o el doblado de estas bandas o incluso que se suelten de sus
mecanismos transportadores.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
de limpieza pueden proporcionar una limpieza efectiva, aunque presentan el problema de la eliminación
del barro producido por el material removido y el agua. Los sistemas de rociadores o neblinas de agua
generalmente utilizan muy poca cantidad de agua en comparación al tonelaje del transportador, por lo
que el agua puede mezclarse con el material arrastrado e ingresar en el proceso. Con las cajas de lavado,
el agua puede filtrarse y volver a utilizarse o reciclarse a través del sistema de escurrimiento de la planta.
El filtrado mecánico del agua puede presentar problemas ya que, con frecuencia, las partículas de material
arrastrado suelen tener un tamaño menor a las micras. Se prefiere el uso de un sistema de sedimentación
donde el lodo se regrese periódicamente al proceso mediante bombeo o equipo móvil. El sistema de
rociadores utiliza menos cantidad de agua y, como consecuencia, reduce los problemas de control del agua
y el lodo. Ambos sistemas deben diseñarse cuidadosamente para evitar problemas en temperaturas bajo
cero. Con frecuencia, los usuarios se oponen al uso de agua debido a los inconvenientes percibidos por
una sanción térmica en aplicaciones de combustible y problemas causados por temperaturas bajo cero.
Sin embargo, los beneficios de utilizar agua hacen que valga la pena considerarla, incluso si se utiliza de
forma estacional o intermitente, para mejorar y mantener la eficiencia de los limpiadores.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Caja de
lavado
Vertido de la
Accionamiento en cuenca caja de lavado Desbordamiento
de sedimentación
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Arados
Limpieza del recorrido de retorno de la banda
A pesar de que un transportador de banda se diseña cuidadosamente, ocasionalmente se producirán
derrames del lado de carga de la banda en el punto de carga y en otros lugares a lo largo de la banda,
como en un tripper. Este material fugitivo puede descargarse en el recorrido de retorno de la banda,
llegando a quedar atrapado entre la banda y la polea de cola y ocasionando posibles daños o la
desalineación de la banda. Dos dispositivos utilizados para evitar esta dificultad son las platinas y los
arados de protección de cola.
Definición
El arado de una banda de retorno de un transportador es un accesorio utilizado para remover el material
fugitivo de la superficie interna del lado de retorno de una banda transportadora, en general, en forma de
V o en diagonal de un lado a otro de la banda.
Recomendación de CEMA
• Cada transportador de una sola dirección tendrá al menos un arado de banda de retorno montado
en la superficie interior de la banda justo antes de la polea de cola.
• Cada transportador de reversa tendrá al menos 2 arados de banda de retorno montados en la
superficie interior de la banda justo antes de las poleas terminales.
• Se deberá colocar un arado de banda de retorno inmediatamente de forma descendente de cada
punto de carga en un transportador.
• El arado de una banda de retorno se deberá ubicar justo antes de la primera polea donde la banda
ingresa a cualquier configuración de polea intermedia y donde la superficie interna de la banda
está en contacto con una polea.
Por lo general, el arado de una banda para la limpieza del recorrido de retorno se compone de un
raspador fijo de un compuesto elastomérico que toma contacto con la superficie interna de una banda
transportadora para desviar las partículas que podrían quedar atrapadas entre una polea y la banda. Estas
unidades pueden tener forma de V (en un ángulo de 45 a 60 grados), para desviar el material a cada lado
de la banda, o forma diagonal (en un ángulo de 45 a 60 grados), para desviar el material a un lado de la
banda.
En los transportadores de banda que se desplazan en una sola dirección, el arado puede ser un arado en
“V”. El punto de la “V” se dirige a la polea de cabeza para que todo el material suelto transportado en la
superficie interior de la banda sea desviado del transportador por las alas del arado.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Por lo general, un arado de protección de cola es un arado diagonal de trabajo pesado o un arado en “V”
que utiliza un aspa de caucho o uretano para expulsar el material fugitivo de la banda. En la mayoría
de los casos, el arado corre sobre la banda, tensionada mediante un dispositivo o simplemente por su
propio peso, con libertad para subir o bajar con las fluctuaciones en el recorrido de la banda. En otros
diseños, el arado de protección de cola es una cabina fija de acero ubicada justo arriba de la banda y
cerca de la polea con superficies en ángulo para desviar partículas y objetos grandes del punto de atasco
de la polea y la banda. Ambos tipos de arados de protección de cola deben ubicarse entre la polea de
cola y el primer rodillo de retorno. El arado de protección de cola debe asegurarse con un cable de
seguridad o con cadenas para evitar que se arrastre hacia la polea en caso de que se desmonte. Cuando
se utilizan para expulsar objetos extraños, como rodillos fallados o partículas grandes, el arado debe estar
lo suficientemente alto para evitar que el objeto salte sobre el arado y lo suficientemente resistente para
controlar el impacto.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Definición
El arado de descarga de una banda transportadora es un accesorio utilizado para proporcionar varios
puntos de descarga para el material que se transporta en una banda transportadora en una ubicación
intermedia entre el punto de carga y la polea terminal de cabeza.
Recomendación de CEMA
• Los arados de descarga deben diseñarse para cada aplicación. Comuníquese con un miembro de
CEMA para recibir asistencia en el diseño.
Los arados de descarga pueden causar la desalineación de la banda hacia el lado opuesto de la descarga
mediante la creación de una fuerza desequilibrada contra la banda. Se recomienda permitir accesorios
adicionales para la alineación de la banda. Los requisitos de potencia de los arados de descarga pueden
representar una cantidad significativa del requisito de potencia total para el transportador y deberá
calcularse cuidadosamente. Debido a su naturaleza, los arados de descarga originan problemas adicionales
de derrames en los lugares de transferencia y pueden requerir un mantenimiento mayor que el normal
para compensar el desgaste y los daños al aspa del arado. Las aplicaciones donde se utilizan arados de
descarga deben diseñarse para evitar la carga excesiva del transportador ya que las bandas muy cargadas
pueden superar la capacidad del arado para descargar el material. En el Capítulo 6 se analiza la potencia
requerida para los arados de descarga.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
PUERTAS DE ACCESO
Los estudios han demostrado que se utiliza hasta un 30% del tiempo del trabajo mecánico para acceder
a los equipos que requieren reparación. Las puertas de acceso que se ubican estratégicamente reducen
en gran medida la dificultad de realizar trabajos de reparación en equipos y eso se traduce en un
mantenimiento más frecuente y efectivo. Si bien las puertas de acceso pueden proporcionar un acceso
conveniente, se deberá prestar atención a su colocación. Su uso previsto es facilitar el acceso a los equipos
y, dicho acceso mientras el transportador se encuentra en funcionamiento puede generar serios riesgos en
la seguridad. Los riesgos a los que los trabajadores pueden estar expuestos incluyen la caída de material o
material que puede salir despedido y la maquinaria en movimiento. Con frecuencia, las puertas de acceso
conducen a espacios confinados, y se requiere tomar precauciones correctas antes de ingresar a un espacio
confinado.
Definición
Una puerta de acceso es un accesorio diseñado para cubrir aberturas que proporcionen acceso
conveniente para la inspección y el mantenimiento de los equipos dentro del confinamiento de un
transportador.
Recomendación de CEMA
• Las puertas de acceso deben dimensionarse y colocarse en confinamientos en los lugares que
faciliten la reparación de los equipos.
• Las etiquetas de advertencia deben colocarse en un lugar visible cerca o en la puerta de acceso.
• Las puertas de acceso deben estar interbloqueadas con la unidad de accionamiento del
transportador para evitar lesiones cuando existen riesgos potenciales conocidos dentro de los
confinamientos.
• Las puertas de acceso deben estar provistas de una protección para evitar el contacto accidental
cuando existen riesgos.
Las puertas de acceso deben diseñarse para una apertura y un cierre normales con el uso de herramientas
de mano únicamente (B15.1 de ASME). En muchas aplicaciones comunes, las puertas de acceso se abren
sólo ocasionalmente y las bisagras y las cerraduras de las puertas de acceso deben diseñarse para entornos
corrosivos; de lo contrario, dejarán de funcionar. A menudo, las puertas de acceso se utilizan para
devolver el material derramado en el proceso o para eliminar atascos; se deberá prestar atención al diseño
y la colocación para que las herramientas de limpieza no puedan entrar en contacto con los componentes
del transportador en movimiento.
TOPES
Tope de detención montado en el eje
Un transportador de banda inclinada cargado y con la pendiente suficiente tiende a moverse hacia atrás
cuando se detiene el movimiento hacia adelante debido a un cese o a la interrupción de la alimentación
o debido a un fallo mecánico en el mecanismo de accionamiento. Si la banda cargada se mueve hacia
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
atrás, el material podría acumularse en el extremo de cola del transportador. Esto podría generar un
riesgo extremo para la seguridad del personal que se encuentre cerca del transportador, daños graves en la
banda y/o componentes del accionamiento y se traducirá en la necesidad de limpiar y eliminar toneladas
de material derramado. Para evitar esta inversión de movimiento se utiliza un mecanismo de tope de
detención.
Definición
Un tope de detención montado en el eje (a menudo denominado sujetador) es un accesorio mecánico
que permite que un transportador opere sólo en dirección de avance. Permite la libre rotación de la
polea motriz en dirección de avance, aunque impide automáticamente la rotación de la polea motriz
en la dirección opuesta. Los topes de detención se utilizan en transportadores de banda inclinada y en
elevadores de cangilones.
Un supresor de banda transportadora se instala antes del punto de máxima tensión en la banda para que
los extremos de esta puedan ser capturados antes de que se desplacen demasiado del sistema y causen
lesiones o daños.
Definición
Un tope de la banda transportadora es cualquier accesorio que limita el movimiento o detiene el
movimiento ondulado hacia atrás de la banda transportadora y la carga causada por una rasgadura
transversal o la falla de un empalme.
Uno de estos accesorios toma la banda cuando se libera la tensión debido a una falla de la banda. Otros
dispositivos utilizan rodillos que sólo giran en una dirección, que retardan el movimiento inverso de la
banda.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Recomendación de CEMA
• El tope de una banda se deberá considerar cuando exista una sección del transportador en
pendiente donde la ruptura de la banda crearía una condición de seguridad grave para el personal
o una circunstancia de difícil reparación o larga recuperación.
CAMAS DE IMPACTO
Las bases o camas de impacto se clasifican de acuerdo a su capacidad estructural para absorber la fuerza
de impacto de la caída de una partícula o de un flujo de sólido a granel. Existen tres clasificaciones
simples basadas en el peso del sólido a granel o masa equivalente de flujo homogéneo multiplicado por la
altura de la caída (W × h).
Tabla 11.45
Clasificación del trabajo de la cama/base de impacto
La clase de rodillo CEMA para los rodillos utilizados en la zona de carga determina la clase dimensional
de la base o cama de impacto. Las dimensiones de las diferentes clases de rodillos se pueden encontrar en
la Norma No. 502 de CEMA, Rodillos de Acanalamiento y de Retorno para Transportadores de Banda
de Materiales a Granel (Bulk Material Belt Conveyor Troughing and Return Idlers), en su revisión más
reciente. La designación de una cama o base de impacto es la calificación de trabajo seguida de la clase de
rodillo. Por ejemplo, una base o cama de impacto de trabajo pesado que es dimensionalmente compatible
con rodillos CEMA D6 en la zona de carga será designada como H-D6.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Recomendación de CEMA
• Las energías de impacto de cada punto de transferencia se deberán calcular según la Norma n.°
575 de CEMA, Base/Cama de Impacto de Transportadores de Banda para Materiales a Granel
-- Selección y Dimensiones (Bulk Material Belt Conveyor Impact Bed/Cradle -- Selection and
Dimensions), en su última revisión.
• Cuando la energía de impacto supera la clasificación de la clase de rodillos CEMA que se
utilizarán en el transportador, se deberá considerar una base de impacto.
• El cambio en la tensión de la banda, ∆Tac, puede ser importante al sustituir los rodillos con una
cama de impacto y siempre se deberá calcular y considerar en los requisitos de accionamiento del
transportador.
La clasificación de trabajo de una base o cama de impacto según CEMA se determina con la energía
de impacto máxima que originará la caída de la partícula o el flujo de material. Para determinar la
clasificación se utiliza una fórmula simplificada del peso de la partícula más grande, W, o la tasa de flujo,
Q, del material y la altura vertical de la caída, h. Se deberán calcular ambas cantidades y se seleccionará
el mayor de los dos valores para determinar el grado de trabajo apropiado. Las fórmulas para calcular la
energía de impacto y seleccionar la clasificación de trabajo adecuada de la cama de impacto se cubren en
la Norma 575-2013 de CEMA y están basadas en la relación Fy = ṁ(v02 +2gh)½. Consulte el Capítulo 6
para conocer los requisitos de potencia de las bases o camas de impacto.
IE = W × h
Ecuación 11.46
IE, energía de impacto de la cama/base de impacto
4 Q2
We 8.03 x10 ..... Imperial
k
2 Qm 2
We 7.72 x10 ..... Métrico
km
Ecuación 11.47
We, peso equivalente del impacto del flujo homogéneo
Donde:
IE energía de impacto lbf/ft N/m
h distancia de caída vertical de una partícula o flujo homogéneo de material a granel
k constante del resorte de la cama/base de impacto lbf/ft N/m
Q tasa de flujo homogéneo del material a granel tph mttph
W peso de una partícula (usando densidad sólida ) lbf N
We peso equivalente de un flujo homogéneo de material a granel lbf N
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Q 2,500 tph 2, 268 mt ph Tamaño de la partícula 8 in menos mineral Densidad sólida 120 lbf/ft3 1, 922 kg /m3
h = 12 ft (3.7 m) k = 7000 lbf/ft rodillos CEMA D6 utilizados
\ La partícula más grande podría equivaler 3 veces el tamaño nominal de un bloque: Volúmen = 8 in 8 in 24 in 0.89 ft 3
1,728 in3
3
ft
Peso de la partícula ( W ) = 0.89 ft3 × 120 lbf = 106.8 lbf
ft3
Peso equivalente de flujo homogéneo sin partículas grandes:
(2,500 tph)2
We = 8.03 × 10-4 h 2 × lbf × Q = 8.03 × 10-4 h2 × lbf
2 2 2 2 2
× = 0.072 lbf
t × s2 k t × s2 lbf
70,000
ft
Energía de impacto del flujo homogéneo, IE = We × h = 0.072 lbf × 12 ft = 0.864 lbf-ft
Energía de impacto de una partícula, IE = W × h = 106.8 lbf × 12 ft = 1,282 lbf-ft
\ Clasificación basada en el impacto de la partícula 1,282 lbf-ft (1739 N-m) o “H-D6” para trabajo pesado
y uso de las dimensiones de rodillos CEMA D6.
Nota: Factores de conversión para la Ecuación 11.47 : 8.03 × 10-4 h 2 × lbf 0.1457 h 2 × kgf
2 2 2 2
t × s2 t × s2
Figura 11.48
Clasificación de ejemplo de la cama/base de impacto
Camas de deslizamiento
Las camas de deslizamiento son similares en diseño a las camas de impacto, aunque no cuentan con
la capacidad de absorber el impacto. Suelen utilizarse en aplicaciones donde el impacto, según como
lo define la Norma 575 de CEMA, se considera trabajo liviano. Hay algunas aplicaciones en las que
la naturaleza del material a granel y el entorno hacen que el uso de las bases de impacto sea menos
recomendable que una cama de deslizamiento para trabajo pesado. Es muy común la adaptación de
la cama de deslizamiento para que el soporte del borde de la banda facilite el sellado de la banda en el
faldón eliminando el pandeo de la banda.
Definición
Una cama de deslizamiento es un soporte debajo del lado de carga de la banda transportadora que está
diseñado para manejar la carga deslizante de la banda y el sólido a granel.
Recomendación de CEMA
• Comuníquese con un miembro de CEMA para que revise su solicitud y vea si es apropiada la
opción de una cama de deslizamiento.
• Cuando se utilicen camas de deslizamiento se deberá considerar la potencia adicional que se
requiere.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Existen numerosas variantes de la cama de deslizamiento que se utiliza como soporte del borde. La
mayoría de los diseños utilizan un material de baja fricción, como polietileno UHMW para que la banda
se deslice. En algunos casos, se utilizan otros materiales para cumplir con los requisitos especiales, como
bandas antiestáticas, de alta velocidad o con resistencia química.
Una de las aplicaciones de trabajo pesado para camas de deslizamiento es la de los depósitos de
madera, en aplicaciones de descortezado y astillado. En esta aplicación, la presencia de ramas filosas
y la abundancia de agua hacen que la cama de deslizamiento sea la mejor opción siempre que sea lo
suficientemente resistente para soportar el impacto y la banda sea vista como sacrificial.
Los requisitos de potencia para camas de deslizamiento completo y para aplicaciones de soporte de bordes
difieren significativamente. Los requisitos de potencia para camas de deslizamiento completo pueden
estimarse utilizando el método de camas de impacto descrito en la Norma 575 de CEMA. Cuando se
aplica la técnica de la cama de deslizamiento en el sellado del borde es común utilizar rodillos centrales
junto con superficies de deslizamiento en el borde. En este caso, los requisitos de potencia dependen más
de la fuerza generada por el sistema de sellado. Consulte el Capítulo 6 para el cálculo de tensión de la
banda como resultado del uso de camas de deslizamiento con sellado de bordes.
Definición
Una cama de combinación es un soporte debajo del lado de carga de la banda transportadora que está
diseñado para manejar la carga deslizante de la banda y el impacto del sólido a granel.
Recomendación de CEMA
• Comuníquese con un miembro de CEMA para que revise su solicitud y vea si es apropiada la
opción de un sistema combinado.
• Cuando se utilicen camas de deslizamiento se deberá considerar la potencia adicional que se
requiere.
En la banda transportadora actúan muchas fuerzas durante su funcionamiento, lo que hace prácticamente
imposible la alineación pasiva del transportador a través del diseño o solamente por gravedad. Los dos
factores más importantes son la carga descentrada de la banda y desalineación de las poleas y los rodillos.
En muchos diseños, una vez que la banda transportadora se desplaza fuera del centro, la banda no
puede volver a su posición de funcionamiento normal debido a que es posible que diversos componentes
del sistema, como el sello del borde, eviten la autocorrección. Además de los factores estructurales o
mecánicos que causan la desalineación de la banda, la acumulación en los rodillos o los derrames en la
superficie interior de la banda crean problemas de alineación. En casos extremos, la banda transportadora
puede voltearse y quedar al revés. Cuando la banda puede correr contra la estructura, los bordes pueden
dañarse tan severamente que el ancho de la banda se reduce significativamente. En casos extremos, la
estructura puede cortarse en dos por la desalineación de la banda.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Definición
Un dispositivo de alineación de la banda es un accesorio o sistema que ayuda a mantener la alineación
deseada de la banda transportadora.
Recomendación de CEMA
• Los principales componentes de rotación de un sistema transportador que están en contacto con la
banda deben estar colocados de tal manera que queden alineados horizontal y verticalmente, así
como con la línea central del recorrido deseado de la banda dentro de las tolerancias especificadas
en el Apéndice D.
• Se deberán marcar las ubicaciones fijas de los componentes rotativos que se hayan desalineado
deliberadamente para facilitar la alineación de la banda.
• Cada transportador de una sola dirección tendrá un dispositivo de alineación de la banda como
mínimo instalado en el recorrido de retorno antes que la banda ingrese a la polea de cola.
• Cada transportador de reversa tendrá al menos un dispositivo de alineación de la banda de
reversa instalado en el recorrido de retorno aproximadamente en el punto medio entre las poleas
terminales.
• Lo admisible será un alineador de banda de retorno por cada 50 ft (15 m) del transportador y un
dispositivo de alineación de la banda sobre el lado de carga por cada 50 ft (15 m) del transportador
posterior o de conformidad con el espacio recomendado por el fabricante.
Existen numerosos dispositivos de alineación de bandas disponibles por compañías miembro de CEMA,
cada uno diseñado para aplicaciones específicas. Estos incluyen: rodillos guía, rodillos de sujeción,
alineadores de pivote centrales de la banda de retorno, alineadores de pivote centrales del lado de la
carga, rodillos sesgados, sistemas de alineación de bandas automáticos, rodillos de retorno en V invertida,
poleas coronadas, rodillos cubiertos en caucho y sistemas de alineación de fuerza bruta. Todos los diseños
que reaccionan a la fluctuación de la banda fuera del centro utilizan los efectos de la gravedad y la fricción
entre el dispositivo de alineación y la banda para originar una fuerza de corrección. Los dispositivos de
fuerza bruta o estacionarios que no reaccionan con la fluctuación de la banda típicamente se instalan
como dispositivos de seguridad para forzar la banda para que se desplace dentro de una ventana fija
evitando el contacto con la estructura. Los dispositivos de fuerza bruta se deberán utilizar como sustitutos
de un sistema de alineación de la banda interactivo.
La técnica de “golpeteo” o desalineación intencional de los rodillos para alinear la banda es común, y
en cierto grado es necesaria para alinear cualquier banda debido a las leves variaciones en la banda y las
tolerancias acumuladas en los componentes del transportador. Sin embargo, esta práctica a menudo se
utiliza en exceso y puede crear una situación inmanejable. Los componentes desalineados aumentan la
tensión en la banda y, por consiguiente, los requisitos de potencia. Una desalineación permanente genera
una fuga de energía permanente. En segundo lugar, si no hay control sobre los rodillos que se golpean,
no hay manera de conseguir que el sistema se alinee nuevamente sin la realineación completa de todos
los componentes. No es raro que los rodillos se golpeen en una dirección por un equipo y nuevamente en
la otra dirección por el siguiente equipo. Asimismo, es común ver dispositivos de alineación de bandas
sujetados de modo que no pueden funcionar. Otro problema común es la falta de mantenimiento de los
dispositivos de alineación de bandas. Dado que la mayoría de los dispositivos funcionan por la gravedad y
la fricción es fundamental que tengan libertad para reaccionar ante los desequilibrios más pequeños para
alinear la banda. Estos dos problemas: el golpeteo excesivo de los rodillos y la sujeción de los dispositivos
de alineación de la banda no son métodos de control eficaces para la alineación de la banda. Para alinear
la banda se necesita determinar la causa raíz de los problemas y corregirlos; tratar los síntomas no
proporciona una alta probabilidad de éxito y solo aumenta los costos de operación.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Cable
ROTACIÓN DE LA BANDA
Para eliminar los problemas causados por una banda sucia en contacto con los rodillos de retorno, la
banda puede voltearse 180 grados después de pasar el punto de descarga. Esto hace que la superficie
limpia de la banda entre en contacto con los rodillos de retorno. La banda debe girarse nuevamente 180
grados antes de que entre en la sección de la cola para traer el lado de carga de la banda al punto de
carga.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Definición
La rotación de la banda se basa en un sistema de poleas y guías que giran la banda 180 grados de manera
que el lado limpio de la banda esté en contacto con los rodillos de retorno.
Recomendación de CEMA
• La rotación de la banda se deberá considerar en transportadores todo terreno para reducir la
cantidad de material arrastrado que se desprende de la banda.
• La rotación de la banda se deberá considerar cuando tanto el recorrido de transporte como el de
retorno lleven carga.
• Consulte a un miembro de CEMA para recibir asistencia en el diseño ya que la rotación de la
banda requiere el diseño especializado para reducir los problemas de pandeo y de alineación de la
banda.
Los dispositivos de rotación de la banda generalmente se instalan en bandas largas después del sistema
tensor del transportador o del sistema de poleas de contacto, de modo que, por lo general, brindan la
oportunidad de que el material arrastrado caiga desde la banda al sistema transportador antes de que el
sistema de rotación invierta la banda. En ocasiones, la rotación de la banda se utiliza cuando el sistema de
la banda transporta material en el rodaje de retorno. Al girar la banda sobre el lado de carga, la banda se
puede utilizar tanto en el recorrido de carga como en el de retorno.
Dado que la torsión de la banda induce tensiones anormales en la carcasa de la banda, se deberá
consultar a un miembro de CEMA sobre la ubicación correcta de las poleas de contacto que giran la
banda. (Esto se muestra en la Figura 11.52). La distancia requerida para llevar a cabo la rotación de la
banda en 180 grados es aproximadamente 12 veces el ancho de la banda en cada extremo de la banda. Se
deberá prestar atención a las tensiones en los dispositivos de rotación de la banda para evitar el pandeo de
la banda.
La rotación de la banda no elimina la necesidad de un sistema de limpieza de la banda. Las poleas del
sistema de giro deben mantenerse limpias. Con frecuencia, al girar la banda, se desprenderá el material
residual de la banda. En bandas terrestres largas, la banda puede acumular cantidades significativas de
material debido a estática, polvo arrastrado por el viento, lluvia, nieve u otras condiciones operativas; por
consiguiente, la rotación sola no necesariamente resolverá el problema del material arrastrado.
Dado que el material fugitivo se libera al torcer la banda, el sistema de rotación puede dar lugar a que se
ensucie el lado “limpio” de la banda. Además, este esquema puede aumentar el desgaste abrasivo en lo
que generalmente es la superficie inferior más delgada de la banda, y tal vez se requiera una banda nueva
o una banda más resistente y de grado más costoso.
LIMPIADORES DE POLEAS
Los materiales que se pegan a la banda a menudo pueden transferirse y adherirse a las poleas de contacto
o dobladoras que hacen contacto con el lado sucio de la banda. Por lo tanto, los dispositivos de limpieza
de las poleas pueden ser tan necesarios como los limpiadores de la banda. Revestir las poleas de contacto y
las poleas dobladoras reduce la acumulación y el desgaste de las poleas costosas.
Definición
El limpiador de poleas es un accesorio que se utiliza para remover el material que se adhiere a la superficie
de una polea.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Recomendación de CEMA
• Cada polea que entra en contacto con el lado de carga de la banda y/o se prevé que tendrá un
problema de acumulación deberá estar equipada con un limpiador de poleas.
Para limpiar el material adherido a una polea dobladora generalmente se coloca un raspador en el lado
ascendente de la polea, a unos 45 grados por debajo de la línea central horizontal. Esta posición permite
que el material raspado de la polea se caiga libremente. Se deberá prestar atención para proporcionar un
arado o chute de descarga para dirigir el material raspado a un área accesible donde pueda acumularse
de forma segura para su posterior eliminación. Para limpiar el material de una polea con envoltura
generalmente se coloca un raspador entre los recorridos de la banda y el material removido es expulsado
de la banda en movimiento con un arado. Se deberá tener cuidado de no generar un peligro para la
seguridad con el material que se acumula o se expulsa con los arados.
La mayoría de los limpiadores de bandas disponibles en el mercado se pueden utilizar como limpiadores
de poleas; consulte con una compañía miembro de CEMA para obtener información.
Poleas de aletas
En general, las poleas de aletas tratan el síntoma de derrames de un transportador diseñado, operado o
mantenido de forma deficiente y pueden ser eliminadas mediante un diseño, operación y mantenimiento
adecuados. Una polea de aletas es una polea fundida o fabricada con una superficie discontinua. Entre
las barras transversales hay huecos en forma de valle que evitan que el material fino o granular quede
atrapado entre la polea de cola y la banda de retorno. El material se acumula en los huecos en forma de
valle y cae fuera de los extremos abiertos a medida que la polea gira.
Definición
Las poleas de aletas son diseñadas con superficies o rayos que conducen el material fugitivo hasta el borde
del transportador para reducir la acumulación entre la polea y la banda.
Recomendación de CEMA
• Las poleas de aletas funcionan mejor cuando el sólido a granel es granular y de flujo libre.
• Las poleas de aletas sin envoltura sólo deben utilizarse a velocidades de banda por debajo de 300
fpm (1.5 m/s) cuando el sellado de la banda representa una preocupación.
• La velocidad de la banda máxima recomendada para poleas de aletas con envoltura es de 450 fpm
(2.3 m/s).
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Si existen probabilidades de que caiga algo de material de la carga en la banda de retorno, la polea de
aletas es un dispositivo eficaz para eliminar los derrames sin que se produzcan daños en la banda. Las
poleas de aletas también se han utilizado como poleas tensoras por gravedad vertical, con los mismos
efectos atenuantes.
Se debe tener cuidado al aplicar una polea de cola de aletas, porque el patrón de contacto intermitente y
en forma breve entre las “aletas” y la banda puede transmitir una fluctuación con altibajos a la línea de la
banda. Esta vibración dificulta sellar con eficacia la zona de carga, lo que resulta en un derrame adicional
de material. Las poleas de aletas también pueden introducir una acción pulsante que puede acortar la
vida útil de los componentes próximos. El diámetro efectivo de una polea de aletas, a menudo, es más
pequeño que el diámetro nominal y esto se debe tener en cuenta al momento de seleccionar la banda. La
envoltura con una banda de acero en forma de espiral alrededor de la polea de aletas le permite a la polea
brindar el beneficio de autolimpieza sin crear oscilación en la línea de la banda o sin reducir el diámetro
efectivo.
PLATINAS
Platinas o plataformas que consisten en láminas metálicas planas, dobladas o curvadas instaladas entre
el recorrido de transporte y el recorrido de retorno de la banda. Estas placas actúan como un escudo
para desviar el material fugitivo. Esta construcción, común en muchos transportadores de banda bien
diseñados, protege el recorrido de retorno de la banda, tanto del material derramado como de la
intemperie.
Definición
Una platina es una barrera entre el lado de carga de la banda y el recorrido de retorno de la banda que se
utiliza para evitar que caiga material fugitivo en el recorrido de retorno.
Recomendación de CEMA
• Las platinas se instalarán en la zona de carga y la zona de descarga del transportador y en otras
áreas donde exista una alta probabilidad de que se derrame material de la banda o que el material
de cualquier fuente pueda depositarse en la banda.
• El uso de platinas en otras secciones del transportador depende del diseño de la banda y del sólido
a granel que se maneja. Consulte a un miembro de CEMA para recibir asesoramiento.
Los tres estilos de plataformas que se muestran en las Figuras 11.61, 11.62 y 11.63 se utilizan en cierta
medida de acuerdo a las preferencias del diseñador y la naturaleza de la estructura de soporte. Tanto los
estilos redondeados como inclinados permiten que el material que se ha depositado en la plataforma se
deslice fuera del transportador.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
En ocasiones, las plataformas se utilizan sólo en el punto de carga y delante de este en los próximos metros
de la línea de la banda. Si se utiliza este diseño, también se deberá proporcionar un arado de protección
de cola, como se describe a continuación. Si se utilizan plataformas, se deberán considerar las provisiones
para la limpieza periódica.
Platina Platina
BANDEJAS RECOLECTORAS
En ocasiones, las bandejas recolectoras se instalan debajo del recorrido de retorno del transportador
cuando un transportador pasa sobre un camino o construcción para recoger el material arrastrado que
puede caer de la banda o de los rodillos de retorno.
Definición
Una bandeja recolectora es un canal de poca profundidad que se coloca debajo del transportador de
banda para evitar que caiga material arrastrado o agua a la superficie que se encuentra debajo.
Recomendación de CEMA
• Las bandejas recolectoras sólo deben utilizarse cuando no existe otra alternativa para reducir o
eliminar el material que cae de la banda, los rodillos de retorno o la estructura.
• Cuando se utilizan bandejas recolectoras, es importante que el diseño de la estructura considere el
peso adicional de la bandeja recolectora y el material que puede acumularse en la bandeja.
• Cuando se utilizan bandejas recolectoras, se deberá proporcionar un acceso adecuado para la
limpieza o un método automático de limpieza.
Las bandejas recolectoras suelen estar construidas de acero inoxidable para resistir la corrosión, tienen
una profundidad nominal de unas pocas pulgadas, se adaptan a las estructuras del transportador y se
presentan en ángulo para dirigir el flujo a un lugar adecuado para su recolección. Con frecuencia las
bandejas se enjuagan con un flujo de agua para evitar que acumulen material. El peso de las bandejas
recolectoras y el material que pueden soportar puede ser una carga significativa en la estructura del
transportador. Los sistemas de limpieza de la banda correctamente diseñados y bien mantenidos pueden
eliminar la necesidad de bandejas recolectoras.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Definición
La protección contra derrames es una protección diseñada para atrapar y contener cualquier material que
se pueda salir o caerse de un transportador en altura y que genera un peligro para el personal o para los
equipos que se encuentran debajo.
Recomendación de CEMA
• Se deberán designar pasillos, caminos y ubicaciones por debajo del transportador.
• La protección contra derrames se colocará en pasillos, caminos y áreas de trabajo debajo o junto a
los transportadores donde la caída de materiales u objetos crea un peligro para la seguridad.
Definición
Un dispositivo de protección contra el clima es una cubierta o protección accesorio que está diseñado para
reducir los efectos del clima en la operación de la banda y para proteger la carga de los factores climáticos.
Recomendación de CEMA
• La protección contra el clima se instalará cada vez que se deba proteger la carga o el recorrido de
retorno de los factores climáticos.
• La protección contra el clima se instalará siempre que la velocidad del viento sea superior a la
velocidad que origina el material fugitivo, de lo contrario, la banda vacía perderá la alineación.
Los vientos fuertes pueden levantar las bandas del transportador de los rodillos y causar problemas
graves de alineación de la banda. En transportadores con bandas estrechas, y en los que manipulan
materiales livianos, es posible que el viento levante la banda, derrame la carga y cause graves daños a la
banda. Esto es particularmente cierto de las bandas con tripper, donde la banda se sale de los rodillos de
acanalamiento y se levanta con una inclinación bastante prolongada hasta la polea de cabeza del tripper.
El viento también puede generar un estorbo si sopla materiales finos de la banda transportadora.
Cuando el transportador de banda no se contiene en una galería cerrada (que evidentemente ofrece la
protección más completa para las partes del transportador y el personal de mantenimiento), se podrán
utilizar uno o más de los siguientes tipos de protección de bandas.
Cubiertas completas
Por lo general, las cubiertas completas tienen forma semicircular y están construidas de láminas planas u
onduladas, comúnmente, de acero galvanizado o de aluminio. Se fijan a los travesaños y se colocan sobre
la banda. La configuración y la fijación de las cubiertas debe permitir un cómodo acceso para realizar el
mantenimiento de la banda y de los rodillos. Con frecuencia, las cubiertas de las bandas tienen bisagras
en uno de los lados.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Figura 11.66
Cercos de protección contra el viento
En algunas operaciones, el transportador puede estar inactivo durante extensos periodos de tiempo. Si la
banda no se protege de otra manera, puede amarrarse a los travesaños a intervalos frecuentes.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
SEPARADORES MAGNÉTICOS
En el Capítulo 8 se analiza el uso de poleas magnéticas para eliminar las partículas de hierro. Existen otros
métodos para eliminar o detectar partículas de hierro. Un separador magnético para un transportador de
banda debe considerarse por dos razones:
• Purificar el material que se transporta para aumentar su valor o aumentar la satisfacción del
usuario del producto transportado.
• Proteger las máquinas como trituradoras, molinos, pulverizadoras y cinceladores de las partículas
metálicas que se pueden mezclar con el material transportado. La extracción de las partículas
metálicas evita costosas reparaciones y tiempo de inactividad.
Definición
Un separador magnético es un dispositivo utilizado para eliminar partículas de hierro y acero de un
transportador mediante un electroimán o imán permanente que se instala sobre un transportador
para eliminar objetos metálicos sin detener el transportador. Sólo los materiales que son capaces de ser
magnetizados pueden eliminarse mediante el uso de un imán.
Recomendación de CEMA
• Se deberá instalar un separador magnético en el sistema de transporte inmediatamente después de
los lugares donde es probable que se introduzcan partículas metálicas.
Existen dos métodos de construcción de separadores magnéticos: imanes permanentes e imanes eléctricos
o electroimanes. Por lo general, la aplicación para la cual se considera el transportador determina el
método de magnetismo a utilizar.
Los separadores que utilizan imanes permanentes suelen ser considerablemente más económicos en el
precio inicial, de menor peso y menor tamaño y no tienen costos operativos, ya que el imán no requiere
conexión eléctrica para energizar el imán.
Los separadores magnéticos eléctricos normalmente son más poderosos, por lo que producen campos
magnéticos más fuertes y de penetración más profunda. Esto les permite trabajar a través de cargas más
profundas de material transportado y en bandas con velocidades más altas.
Los transportadores de banda que manejan materiales a granel suelen utilizar tres tipos de separadores.
• Separador magnético de poleas
• Separador magnético suspendido
• Separador de banda cruzada
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
La polea magnética es similar a una polea de tambor estándar en apariencia, excepto que el interior de
la polea magnética contiene imanes permanentes. En una aplicación de polea magnética, el material
transportado se traslada sobre la banda y se descarga en la trayectoria de descarga normal. Sin embargo,
las partículas de metal ferroso son atraídas en la polea por los imanes internos. Las partículas de metal se
adhieren a la banda alrededor de la polea de cabeza. A medida que la banda sale de la cara de la polea en
la parte inferior de la polea y el lado de retorno del transportador, la banda sale del campo magnético de
la polea y las partículas de metal ferroso simplemente caen de la banda. Se puede fijar un chute desviador
de acero o polímero debajo de la polea de cabeza magnética para controlar o dirigir el flujo de partículas
de hierro eliminadas.
Es importante que no se utilicen limpiadores de bandas en las poleas magnéticas en la posición primaria
ya que las partículas de hierro pueden acumularse en el limpiador y podrían dañar la banda. Cuando
se utiliza una polea magnética se recomienda la posición secundaria para la limpieza de la banda.
El limpiador en la posición secundaria debe estar lo suficientemente lejos de la polea para que no se
magnetice.
La polea magnética es una solución autolimpiante simple, de menor costo y continua. Por lo general es
del tipo de imán permanente. En muchos casos, una polea existente puede reemplazarse con la polea
magnética del mismo tamaño que ofrezca una solución de diseño limpio a un problema de separación.
Se podrán especificar características de las poleas estándar, como cara coronada, bujes y cubos tipo
compresión y revestimiento. El revestimiento de caucho reducirá significativamente la fuerza del campo
magnético generado por una polea magnética. Una polea magnética puede ser hasta cinco veces más
pesada que una polea estándar, por lo que se deberá considerar un aumento en el tamaño del eje a través
del orificio de la polea magnética cuando se considere una polea de reemplazo. Los límites de las pautas
generales para las poleas magnéticas son profundidades de carga de 6 in (150 mm) y más profundas, y
velocidades de banda de más de 350 fpm (1.8 m/s).
El imán suspendido es una caja magnética que puede suspenderse de un marco sobre el transportador.
Los metales ferrosos son atraídos a la placa frontal del imán suspendido a medida que el material es
transportado en el recorrido normal. El imán suspendido puede ser permanente o eléctrico y está
disponible en una amplia gama de fuerzas magnéticas para adaptarse a una aplicación específica. No
es autolimpiante, por lo que los metales ferrosos recogidos del material transportado tienen que ser
eliminados físicamente de la superficie del imán.
El separador de banda cruzada se suspende por encima, aunque en ángulo transversal o perpendicular
al transportador del material transportado, de ahí el nombre separador de banda cruzada. La banda
cruzada puede ser permanente o eléctrica y está disponible en una amplia gama de fuerzas magnéticas
para adaptarse a una aplicación específica. Es una solución autolimpiante continua. Los metales ferrosos
atrapados en el material transportado son atraídos hasta el imán y se adhieren a la banda separadora. La
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
banda separadora es acanalada y los separadores ayudan a alejar el metal ferroso del imán, descargándolo
a un lado del transportador. Se puede fijar un chute desviador de acero o polímero para controlar y dirigir
el flujo de partículas de hierro eliminadas.
La información de diseño anterior es para uso como guía general. Para obtener recomendaciones de
separadores específicos para una aplicación específica, comuníquese con un fabricante de separadores
magnéticos.
La información general requerida por los fabricantes para determinar un imán recomendado para una
aplicación específica incluye: descripción del material que se transporta, incluidas las consideraciones de
alta temperatura, volumen en toneladas por hora, humedad del material, profundidad de carga, ancho
de la banda, velocidad de la banda en pies por minuto, descripción de los rodillos de acanalamiento,
inclinación del transportador en grados en el punto de instalación del imán, tipo, tamaño y cantidad
de metal ferroso a remover y estilo de imán recomendable. Esta información y la distancia a la que se
colocará la superficie del imán en la parte inferior del material transportado influirá en gran medida en la
eficacia de un imán.
DETECTORES DE METALES
Los detectores de metales se utilizan por muchas razones en procesos donde se transportan materiales
a granel en la banda. Los detectores de metales están disponibles en una amplia variedad de niveles de
detección y configuraciones, de modo que prácticamente cualquier diseño transportador puede estar
equipado. Los detectores de metales son capaces de detectar metales ferrosos y no ferrosos.
Definición
Un detector de metales es un dispositivo que detecta cambios en los campos electromagnéticos causados
por la presencia de materiales conductivos.
Recomendación de CEMA
• Se deberá instalar un detector de metales cuando la presencia de metal no deseado en un proceso
genere tiempo de inactividad o degrade la calidad del producto final.
• El detector de metales se deberá instalar en una ubicación del transportador de banda que sea
conveniente para retirar las partículas de metal de la carga.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Definición
La báscula para bandas transportadoras es un dispositivo que produce una señal que es proporcional al
peso de la banda y de la carga, y puede calibrarse para proporcionar una tasa precisa del flujo de sólidos a
granel, mientras que el sistema transportador se encuentra en funcionamiento.
Recomendación de CEMA
• Las básculas para bandas transportadoras se deberán colocar en el sistema de transporte cuando es
necesario conocer la velocidad del flujo de la masa para el control del proceso o para el envío.
• Las básculas para bandas transportadoras se deberán colocar al menos a 10 ft (3 m) de la zona
de carga del transportador para evitar que la dinámica de la carga interfiera con la salida y para
permitir un espacio amplio para faldones y el control del polvo.
Los dos primeros tipos funcionan pesando el material real a medida que pasa sobre una báscula puente,
midiendo la velocidad de la banda e integrando estas mediciones en una tasa de salida.
Una báscula nuclear mide la densidad aparente relativa del material sobre la banda en movimiento y la
compara con la densidad de masa conocida del material. La conversión de la densidad aparente a peso se
calcula y se integra con la velocidad de la banda para lograr una tasa de salida.
Los distintos fabricantes de básculas para bandas han diseñado sus equipos para que sean compatibles
con las prácticas de diseño de los transportadores de banda estándar, de modo que las básculas se pueden
adaptar fácilmente a sistemas de transporte existentes y a nuevos diseños. La precisión de la báscula
generalmente se considera dentro de 1/4 de 1 por ciento si se instala correctamente y se mantiene de
acuerdo con las recomendaciones del fabricante.
DISPOSITIVOS DE MUESTREO
El muestreo es un proceso de obtención de una pequeña porción de un material, que es representativo
del total. Las muestras se toman tanto para determinar la calidad aceptable como para controlar las
operaciones y el inventario. El método más exacto de muestreo es detener la banda cargada, insertar
una plantilla para adaptarse a la curva de la banda y sacar o barrer una cantidad de material calculada
previamente. Esto se debe hacer una cantidad específica de veces, dependiendo del tamaño del lote en
que se realiza el muestreo. Esta gran muestra se reduce y se envía al laboratorio para su análisis. Debido
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Recomendación de CEMA
• Consulte a un miembro de CEMA para recibir recomendaciones sobre el sistema de muestreo más
adecuado para una aplicación particular.
La muestra de una banda cruzada permite que el sistema transportador continúe operando durante el
muestreo y proporcione muestras precisas que sean comparables con el método de muestreo con la banda
detenida. Cuando se integra con una unidad de pruebas de material automática, el operador puede
disponer de información continua y en tiempo real del material transportado por la banda. Este sistema
de muestreo no requiere la interacción del operador con el transportador.
El sistema de muestreo se puede instalar en cualquier lugar a lo largo del transportador. Dependiendo
del método de actuación se requerirá energía eléctrica, hidráulica o aire. En el caso de utilizar energía
hidráulica o neumática, la unidad de energía puede montarse en el sistema de muestreo, requiriendo sólo
energía eléctrica para el muestreador.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
removiendo una sección transversal “típica” en la descarga del transportador y se detiene sobre el lateral,
completamente fuera del flujo. El cortador es conducido a través del flujo por medio de un cilindro
hidráulico. La muestra se deposita en un chute o en una banda de alimentación para su posterior
procesamiento. Con frecuencia también se utilizan motores eléctricos y accionamientos neumáticos.
Descarga del
Muestreador de transportador
corte transversal principal
Banda
de alimentación
Triturador de del muestreador
muestras
Definición
Un detector de rupturas o rasgaduras para bandas es un accesorio del transportador que utiliza un
interruptor o sensor que está diseñado para detectar daños en la banda, incluidos rasgaduras, rupturas y
perforaciones.
Recomendación de CEMA
• Se deberá colocar un detector de rupturas en cada transportador donde exista la posibilidad de
que material sólido o partículas metálicas penetren la banda y generen rasgaduras.
• La mejor posición para el detector de rupturas es en el recorrido de transporte de la banda,
inmediatamente después del punto en que el sólido a granel se carga en la banda.
• En transportadores donde la posibilidad de rupturas ocurre en varios lugares y por una amplia
variedad de razones, se deberá considerar el uso de una banda especial con un sistema de
detección de rupturas incorporado.
Hay una amplia variedad de detectores de rupturas y rasgaduras disponibles. Algunos son accesorios
independientes y otros son parte integral de la banda, dependiendo de las aplicaciones. La teoría de
operación varía desde simples dispositivos de cable de activación hasta sistemas electrónicos sofisticados.
Existen varias maneras de que la banda pueda ser penetrada o cortada, por este motivo es importante
seleccionar un dispositivo que detecte el problema que crea un problema significativo. Por ejemplo,
si se transporta una carga con un alto valor unitario, cualquier orificio en la banda causará la pérdida
de una valiosa cantidad de producto. En este caso, se recomienda estar al tanto de si la banda ha sido
penetrada, independientemente de si la banda se rasga o corta. En otras aplicaciones como la trituración
del agregado, los fragmentos filosos producen perforaciones en la banda. En esta aplicación, es frecuente
que buscar y reparar estas perforaciones sea una prioridad en la lista del programa de mantenimiento
preventivo. En este caso, es más importante detectar una ruptura mayor que un pequeño orificio.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Definición
Los accesorios eléctricos para transportadores son dispositivos que no se requieren directamente para el
arranque y la detención normales de un transportador.
Recomendación de CEMA
• Los accesorios eléctricos se deberán considerar como parte integral de los sistemas de información
y control del transportador y se deberán planificar para lograr la comunicación necesaria de su
estado con la ubicación adecuada o la sala de control central.
Definición
Alarmas previas al arranque: accesorio del transportador que proporciona un dispositivo sonoro o
visual utilizado para alertar al personal que trabaja en (o cerca de) un transportador que está a punto de
arrancar.
Recomendación de CEMA
• Se deberán instalar alarmas previas al arranque cuando lo exijan las regulaciones gubernamentales
o donde haya personal que trabaja de forma rutinaria alrededor de transportadores no protegidos
que se controlan de forma remota.
• Se deberán instalar un número suficiente de alarmas a lo largo del transportador de modo que la
alarma sea audible o visible desde todos los lugares a lo largo del transportador.
• El período de advertencia debe ser suficientemente prolongado o el requerido por las regulaciones
locales.
Definición
Un interruptor de emergencia por tensión de cuerda es un interruptor de parada de emergencia con
provisiones de enclavamiento que puede activarse tirando de una cuerda, lo que hace que el transportador
se detenga.
Recomendación de CEMA
• Todos los transportadores deben estar equipados con un sistema de parada de emergencia que no
se pueda restablecer localmente para volver a arrancar el transportador.
• Los interruptores de emergencia por tensión de cuerda se deben probar mensualmente para
garantizar que los componentes eléctricos y mecánicos funcionan correctamente.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Figura 11.77
Interruptor de emergencia por tensión de cuerda
Los interruptores de emergencia por tensión de cuerda son el método más común de proporcionar
capacidades de parada de emergencia a lo largo de un transportador. Normalmente se proporcionan
a intervalos en ambos lados del transportador y se conectan con una cuerda para tensión de color. Las
cuerdas para tensión deben extenderse alrededor de las áreas de las poleas de cabeza y de cola o donde
existan peligros. Se deberá considerar cuidadosamente la mejor ubicación, ya que las cuerdas para
tensión ubicadas en un área de derrames frecuentes son una fuente común de falsos disparos de los
sistemas transportadores.
Definición
Un detector de chutes bloqueados o interruptor de obstrucciones es un accesorio del transportador que
incorpora un interruptor o sensor que está diseñado para detectar la impedancia del flujo de material de
la descarga de un transportador.
Recomendación de CEMA
• Cada chute de transferencia que es parte del flujo principal del recorrido del material debe estar
equipado con un detector de chutes bloqueados que dispare el accionamiento del transportador al
activarse pero que no permita el reinicio del transportador restableciendo solamente el detector de
chutes bloqueados.
Definición
Un interruptor de nivel de chutes es un dispositivo que indica el nivel que a menudo se ubica en
un chute o una tolva para detectar un nivel anormal de material, activando una función de control
predeterminada.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Recomendación de CEMA
• Durante el diseño del sistema, se deberá consultar a un miembro de CEMA para obtener
recomendación sobre los interruptores de nivel de chutes más adecuados para su aplicación.
Los interruptores de nivel de chutes pueden ser una parte integral del sistema de control del transportador,
por lo que es fundamental seleccionar el modelo apropiado y colocarlo en la mejor ubicación. Los
interruptores de nivel de chutes son susceptibles a la acumulación, lo que les impide funcionar.
Interruptores de desalineación
El transporte de sólidos a granel es un proceso dinámico, y la banda intenta constantemente mantener
las fuerzas equilibradas. Debido a que las fuerzas creadas por el flujo del sólido a granel pueden ser tan
persuasivas, a menudo la banda se ve forzada a salirse del recorrido deseado. Por lo tanto, se requiere un
método para detectar si la banda se ha desplazado demasiado del recorrido deseado.
Definición
Un interruptor de desalineación es un accesorio que se coloca a lo largo de la longitud de un
transportador para detectar y señalar una condición de desalineación de la banda.
Recomendación de CEMA
• Los interruptores de desalineación se deberán ubicar a ambos lados de la banda, a la salida de la
zona de carga y a la entrada del chute de descarga.
• El recorrido admisible antes de que el interruptor de desalineación envíe una señal de parada debe
ser de no más de 2 in (50 mm) o de 1/12 del ancho de la banda, lo que sea menor.
• Se podrán agregar interruptores adicionales de desalineación en lugares donde la alineación de la
banda sea crítica.
Figura 11.78
Interruptor de desalineación de la banda
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
en daños en los bordes de la banda y daños estructurales cuando los bordes de la banda, con material
abrasivo fino incrustado, cortan elementos estructurales.
A menudo, los interruptores de desalineación son fuente de falsos disparos y, por lo tanto, con frecuencia
son desactivados por personal de la planta. Los falsos disparos se producen más a menudo debido
al exceso de carga o a que el descentrado de la carga golpea la palanca de accionamiento. El uso de
dispositivos para la alineación de la banda a lo largo de la banda con mantenimiento preventivo de los
controles eléctricos es la mejor manera de garantizar que los interruptores de desalineación cumplan
su función como la última línea de defensa para la desalineación de la banda. Muchos interruptores de
desalineación tienen varios puntos de disparo para indicar el grado de desalineación.
Definición
Un interruptor de velocidad cero es un accesorio del transportador que utiliza un interruptor o sensor
diseñado para detectar la presencia o ausencia de movimiento de la banda transportadora o bien, un
interruptor que está conectado a algún elemento giratorio de un transportador para cortar la alimentación
al transportador o maquinaria interconectada si la velocidad del transportador cae por debajo de un
mínimo predeterminado.
Recomendación de CEMA
• En un sistema transportador, se deberá colocar un interruptor de velocidad cero en cada polea
principal fija sin alimentación. Las poleas principales incluirían poleas terminales y poleas
dobladoras.
Los interruptores de velocidad cero pueden ser muy útiles en la señalización de problemas en la banda,
así como los componentes giratorios primarios de un transportador de banda. Si bien el propósito
principal es señalar cuando una polea crítica no gira, las señales combinadas también pueden alertar a
la sala de control sobre el deslizamiento de la banda e incluso sobre rupturas de la banda. Cuando la
banda comienza a deslizarse en una polea que no puede girar adecuadamente, se acumula una cantidad
significativa de calor en un período muy corto de tiempo. Esto puede dañar el revestimiento de las poleas,
la banda o incluso provocar un incendio. Cuando la banda se rompe en dos, algunas poleas pueden seguir
girando mientras otras se detienen. Si bien hay poco tiempo para reaccionar ante una banda rota, hay
otras acciones que pueden tomarse, como apagar las bandas de suministro para minimizar el problema.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Tabla 11.79
Coeficientes de fricción para materiales de accesorios típicos
Para transportadores nuevos, las estimaciones de los requisitos de potencia para los accesorios casi siempre
son conservadoras, lo que da como resultado estimaciones adecuadas del requisito total de potencia del
transportador. Pueden surgir problemas para readaptar accesorios en transportadores existentes cuando
no se considera la tensión añadida. Se recomienda que el amperaje de la unidad de accionamiento del
transportador se mida antes y después de la adaptación de cualquier accesorio.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
Con frecuencia, los accesorios requieren mantenimiento intensivo debido a las condiciones en las
que deben funcionar y al hecho de que muchos componentes están diseñados para proteger a otros y
desgastarse con el uso. El mantenimiento adecuado reducirá el desgaste prematuro, evitará los daños
y garantizará la acción eficiente. Cuando se respetan los intervalos de mantenimiento planeados
recomendados, el accesorio funciona dentro de los límites de rendimiento especificados. Si el
mantenimiento no se planea y es reactivo (se espera hasta que el accesorio se rompe), la mayor parte de
las veces, el rendimiento estará fuera de los límites de la especificación. En algunos casos, el personal de
mantenimiento compensará en exceso la falta de mantenimiento realizando ajustes excesivos, lo que a
menudo dará como resultado el desgaste acelerado o la falla del accesorio o la banda.
Reducción
de la vida útil
del componente {
Rendimiento
óptimo {
Rendimiento
deficiente del
componente {
{
Figura 11.80
Mantenimiento programado en comparación con el rendimiento del accesorio
Cuando se especifica un sistema accesorio se deben revisar los requisitos de mantenimiento. Algunos
fabricantes han comenzado a diseñar sus equipos para facilitar el mantenimiento. Además, es importante
que el transportador se diseñe e instale para proporcionar suficiente acceso y espacio libre para permitir
las actividades de mantenimiento requeridas.
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ACCESORIOS Y LIMPIADORES DE BANDAS
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Introducción Pág. 483
Diseño del sistema Pág. 484
Fundamentos básicos
Carga de la banda
Consideraciones de la capacidad
Distancia vertical entre bandas (separación de las bandas)
Superficies de flujo Pág. 487
Ángulos de cuenca
Ancho de los chutes inferiores (cucharas)
Transferencias de flujo controlado Pág. 488
Cómo abordar los impactos Pág. 489
Mediante el control de flujo del material
Mediante rodillos de impacto y rejillas
Mediante transportadores de "impacto" corto
Mediante contenedores para rocas o chutes para piedra
Control de material fugitivo Pág. 492
Introducción
Los límites reglamentarios y el ambiente
Métodos para controlar el polvo y los derrames
Control del movimiento del aire
Aire desplazado
Aire inducido
Aire generado
Control de polvo
Supresión de polvo
Recolección de polvo
Sistemas activos de recolección de polvo
Protección contra explosiones
Control pasivo del polvo
Conclusión sobre la supresión y recolección de polvo
Chutes de flujo controlado Pág. 510
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Alimentadores Pág. 526
Alimentadores de tornillo
Alimentadores de arrastre
(alimentadores de palas de arrastre)
Alimentadores de placa
Alimentadores de placas de vaivén
Alimentadores vibratorios
Alimentadores de paletas rotativas
(alimentadores de bolsillo)
Alimentadores de tambor rotativo
Alimentadores de mesa rotativa (alimentadores de disco)
Alimentadores de arados giratorios móviles
Alimentadores de banda Pág. 530
Rango de aplicación
Construcción
Mantenimiento
Limpieza y sellado de la banda
Dispositivos de asistencia de flujo
Desventajas de los alimentadores de banda
Diseño del alimentador de banda
Capacidad
Ancho de la banda, ángulo de acanalamiento
y dirección de la carga
Dimensiones de la salida del alimentador
Cargas del alimentador
Carga vertical y resistencia al corte del material
Resistencia de los faldones
Condiciones limitantes
Requisitos de potencia del alimentador
Trippers Pág. 542
Descarga del tripper mediante configuraciones auxiliares
Tripper con banda transversal reversible
Tripper con dos bandas apiladoras transversales
Tripper con banda transportadora reversible
Tripper con chutes "ala de murciélago"
Arados de descarga Pág. 543
Arados que descargan a un lado
Arado de oscilación horizontal
Arado de elevación simple
Arado en V horizontal
Arado en V vertical
Arado en V de desplazamiento
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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INTRODUCCIÓN
El funcionamiento exitoso de todo sistema transportador de banda requiere: primero, que la banda
transportadora sea cargada adecuadamente; segundo, que el material transportado en la banda sea
descargado adecuadamente. Esta transferencia del material de una banda a otra, un contenedor o de un
apilamiento a una banda, ocurre en un punto de transferencia cuyo diseño requiere un estudio cuidadoso.
Regulaciones ambientales más estrictas obligan a muchas plantas de manejo de materiales a reducir
sustancialmente las emisiones de polvo. Debido a esto, los usuarios y los diseñadores observan las
opciones a su alcance para cumplir con los nuevos códigos al menor costo. Muchas instalaciones se han
percatado de que al mejorar la transferencia de material entre las bandas transportadoras, la cantidad de
polvo (visible y respirable) puede reducirse de manera significativa, logrando que toda la instalación y la
operación sean saludables para los empleados y el público en general.
El punto de transferencia más simple es una transferencia fija uno en uno, donde una banda alimentadora
carga material en una banda receptora. Lo más simple es una transferencia en línea, donde ambas bandas
viajan en la misma dirección. También hay muchas transferencias uno a uno donde las bandas están
orientadas en un ángulo entre sí y, aunque esto es más complejo que la transferencia en línea, aún es
relativamente simple desde el punto de vista de un diseñador.
Las dificultades aumentan cuando se presentan varias bandas de alimentación y recepción en un punto de
transferencia. En muchos casos, puede haber una alimentando dos (2), tres (3) o más bandas de recepción;
en ese caso, puede requerirse la actuación del chute superior o la adición de una "compuerta automática"
accionada o un "desviador de cangilón" para dirigir el material en los chutes correspondientes inferiores.
Es posible que la operación recomendada requiera dividir la carga en varias bandas simultáneamente
o bien, cambiar las bandas mientras el sistema está en funcionamiento ("división en línea" y "cambio
de línea"). Cuando este es el caso, no se puede utilizar una "compuerta automática" tradicional; un
"desviador de cangilón" es una mejor solución. Asimismo, hay puntos de transferencia que implican
bandas de alimentación pivotantes o receptoras, como es el caso de las plumas apiladoras, las plumas
cargadoras de barcos, los reclamadores, etc. En estos casos, el diseñador debe analizar todos los rangos de
ángulo de giro (rotación horizontal) y el ángulo de abatimiento (rotación vertical) para asegurarse de que
la banda sea cargada correctamente en todas las condiciones. Las consideraciones especiales necesarias
para el diseño de estos puntos de transferencia más complejos no pueden ser abordadas en este capítulo.
Consulte a una compañía miembro de CEMA para solicitar más información.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Figura 12.1
Transferencia compleja con capacidad de carga dividida
Figura 12.2
Transferencia compleja de transportador doble con circuitos de derivación
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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• Garantizar que el material se descargue en la zona central, en la dirección de desplazamiento del
transportador de recepción, a una velocidad similar a la banda y proveer espacio para el material
que ya se encuentre sobre la banda de recepción.
• Garantizar que el material no bloquee el interior del chute, sino que fluya continuamente.
• Garantizar que la zona de carga de la banda de recepción esté en un área totalmente acanalada,
en lugar de una zona de transición.
• Recoger y devolver el material raspado de la banda al flujo de material principal.
• Mantener la velocidad del aire lo más baja posible para mitigar la generación de polvo.
• Adaptarse a todos los eventos operativos normales, incluidos arranques y paradas con carga total o
parcial.
Los datos necesarios para diseñar un chute de transferencia varían de aplicación a aplicación, aunque
incluyen:
• Información sobre el material a transportar; tamaño de las partículas, distribución del material
fino, contenido de humedad, densidad aparente, ángulo de sobrecarga, características de adhesión,
etc. Se recomienda adquirir varias muestras diferentes del material (contenido de humedad
variable, muestras de partículas grandes en comparación con material fino, etc.) y las características
del flujo para asegurar la exactitud de los cálculos de diseño.
• Requisitos de capacidad y datos de velocidad de ambas bandas.
• Orientación de la banda transportadora, distancia vertical entre las bandas y el desplazamiento
horizontal, distancias de transición y datos de la banda, la polea y los rodillos.
• Determinación del método a utilizar para reducir el impacto, es decir, transportador de impacto
corto, contenedores para rocas o configuración de un chute adecuado para que no se produzca
ningún impacto del material a granel.
• Selección de los materiales de revestimiento del chute.
• Problemas de instalación que pueden ser importantes, especialmente para el trabajo de adaptación:
se requiere la evaluación cuidadosa de tubería existente, conductos eléctricos, estructuras cercanas,
recolectores de polvo, así como el acceso disponible para levantar los componentes del chute para
ponerlos y sacarlos.
• Preferencia del cliente en cuanto a dispositivos de control, puertas de acceso, limpiadores de banda,
rociadores de agua, sistemas de faldones y sellado.
Luego del diseño de la geometría del chute, se deberán analizar las cargas aplicadas a las estructuras
de soporte. Los elementos de soporte y el trabajo del chute en sí mismos pueden requerir refuerzos
para permitir tanto el sistema en funcionamiento así como las cargas excesivas impuestas debido a una
condición del chute totalmente bloqueado o los derrames. La estructura existente debe ser capaz de
cumplir con los códigos de diseño estructural en curso bajo las peores condiciones de carga estática y
dinámica. Se deberá tener en cuenta que los códigos de diseño estructural se actualizan periódicamente y
cuando se reemplaza una transferencia existente, es posible que se requieran modificaciones en estructuras
de acero estructural para garantizar el cumplimiento de los códigos de diseño estructural pertinentes.
La perturbación considerable en la producción puede dar como resultado la imposibilidad del sistema
de transferencia para realizar su función primaria, así como daños o lesiones personales o a equipos
asociados en las inmediaciones. Cuando proceda, este riesgo se puede minimizar proporcionando un
dispositivo de protección. Un dispositivo de protección puede incluir sistemas de control automatizados,
equipos de detección completa del chute, protección contra peligros en el sistema de transferencia, como
puntos de atasco o señales de advertencia, etc.
Un chute bien diseñado se adapta a todos los requisitos operativos, se enfoca en todos los criterios
relevantes del diseño e incorpora dispositivos de protección adecuados para la aplicación. Proporciona
un flujo centralizado uniforme del material descargado. Evita cambios bruscos de dirección para reducir
la degradación del material, desgaste, ruido y la generación de polvo. En aplicaciones donde se transfiere
el material combustible, se evitan las superficies horizontales donde el material puede acumularse para
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
reducir al mínimo el riesgo de incendio o explosión. Aún en los mejores diseños, las limitaciones son
necesarias, de modo que es posible que ningún punto de transferencia funcione sin problemas con todos
los materiales a granel o en todas las condiciones operativas.
Carga de la banda
Si bien la carga del material en el transportador de banda implica muchas consideraciones, lo más
importante es colocar el material en la zona central de la banda de tal manera que la velocidad del
material en la dirección de desplazamiento de la banda sea, en la medida de lo posible, igual a la
velocidad de la banda misma. Cuando existe esta condición:
• Se reduce el desgaste de la cubierta de la banda al mínimo.
• Se reduce sustancialmente el potencial de daño a la banda por objetos extraños.
• Se produce un ahorro en el consumo de energía que de otra manera se requiere para acelerar el
material a la velocidad de la banda receptora.
• El material tiene un perfil central y simétrico en el transportador de recepción, reduciendo posibles
problemas de alineación del transportador. Los problemas de alineación causados por la carga
descentrada a menudo dan como resultado derrames y posteriores costos de limpieza, y podrían
dañar el borde de la banda en situaciones extremas.
• Se minimizan las turbulencias y el desplazamiento del material, reduciendo o anulando el contacto
directo con los faldones y el desgaste asociado.
• Se reduce la degradación del material. Esto es particularmente relevante en las plantas donde el
costo para tratar y recuperar partículas finas ("recuperación de material fino") es sustancial.
• Se reduce sustancialmente la generación de polvo.
Es importante que la banda esté estable para recibir la carga. La colocación del material en la banda no
se debe hacer mientras la banda esté en la zona de transición (de plana a acanalada). Siempre que sea
posible, la carga de una banda inclinada se deberá realizar a 5 grados o menos para reducir el desgaste
de la banda de recepción y la turbulencia causada a medida que el material se acelera. Las cargas
que se realizan en una inclinación de más de 5 grados pueden generar derrames, ya que el material a
granel turbulento se encuentra con una densidad aparente en estado suelto que temporalmente reduce
la capacidad de la banda de recepción hasta que el material cargado se estabiliza. Si la proximidad de
la polea de cola a la zona de carga evita que se complete el acanalamiento, la banda puede acanalarse
parcialmente (por ejemplo, a 20 grados) antes de la carga de material, y luego completar el acanalamiento
(a 35 o 45 grados) fuera de la zona de carga. Sin embargo, siempre que sea posible, la zona de carga se
debe ubicar en la banda completamente acanalada.
Consideraciones de la capacidad
Es necesario que el diseñador del chute de transferencia aborde cada una de las siguientes condiciones:
• Diseñar la transferencia para que se adapte al tonelaje operativo máximo o bien, en ausencia de
esta información, diseñar la transferencia para que se adapte a la capacidad nominal de la banda.
• Diseñar la transferencia para que se adapte a la capacidad de sobrecarga nominal.
• Diseñar la transferencia para que se adapte a eventos de "arranque a plena carga".
• Diseñar la transferencia para que se adapte a eventos de "parada a plena carga".
En algunos casos, donde los tiempos de parada diferenciales de las bandas de alimentación y recepción
son significativamente diferentes, esto puede dar como resultado que la capacidad volumétrica de los
sistemas de transferencia no sea suficiente para adaptarse a todos los materiales en caso de una parada
de emergencia. En esta situación, es importante diseñar el sistema para minimizar los derrames o
introducir un recorrido de flujo de descarga secundaria. Un ejemplo extremo de una situación existente
es la de un transportador terrestre de alta velocidad de 8 millas (12.8 km), que carga una banda corta.
El transportador más largo requiere más de 2 minutos para parar y el material continúa descargándose
en el sistema de transferencia que carga el transportador más corto, que se detiene en 20 segundos. En
este caso, se ha introducido un sistema de desvío de parada de carga completa que descarga el exceso
de material automáticamente junto al punto de transferencia. Luego, este "apilamiento" temporal se
recupera y vuelve a cargarse en la banda.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Distancia vertical entre bandas (separación de las bandas)
El espacio disponible permitido para un punto de transferencia se debe evaluar en detalle en la etapa de
diseño conceptual. Tradicionalmente, la configuración de los equipos en la planta, las ubicaciones del
transportador, las torres de transferencia y las restricciones de altura del código de construcción han sido
los criterios imperantes y el diseño del punto de transferencia en sí era tratado como una idea posterior.
Esto significa que a menudo no hay suficiente altura de caída para la separación de las bandas o un acceso
adecuado requerido para una transferencia bien diseñada y útil.
Se recomienda que el transportador de alimentación no se eleve más que la altura mínima necesaria para
una transferencia satisfactoria. Esto se traduce en que se necesita menos potencia para levantar el material
en la banda de alimentación. Consecuentemente, si no se llevara a cabo un diseño cuidadoso de todo
el sistema, toda fuerza adicional absorbida debido a la altura de transferencia excesiva podría disiparse
como impacto, abrasión, degradación, ruido y generación de polvo. La separación requerida de la banda
también depende del desplazamiento horizontal de los transportadores, cuando la orientación no es en
línea. Cuanto mayor sea la distancia horizontal entre la polea de descarga y la zona de carga, mayor será
la separación vertical requerida.
Los chutes de flujo controlado utilizan la gravedad para acelerar el material a aproximadamente la misma
velocidad que la banda receptora. Consecuentemente, se requiere una altura de caída mínima basada
en la velocidad de la banda receptora y la geometría del chute para que los chutes de flujo controlado
funcionen adecuadamente.
Al diseñar la configuración de una nueva planta, se recomienda contactar a un miembro de CEMA para
garantizar que haya una distancia adecuada entre las ubicaciones planeadas para el transportador a fin de
permitir un chute de transferencia correctamente diseñado.
SUPERFICIES DE FLUJO
Cuando los flujos de material a granel están fuera del recorrido del flujo por gravedad abierta más
corta (su trayectoria), el material a granel debe deslizarse en el chute o sobre sí mismo. Por consiguiente,
a menudo el material a granel necesitará ser guiado entre los puntos de entrada y salida de una
transferencia o un chute. Los chutes comúnmente se utilizan para encerrar la corriente de material y
definir un recorrido de flujo continuo. El recorrido del chute debe configurarse para que proporcione
ángulos descendentes lo suficientemente pronunciados para superar la resistencia a la fricción de
deslizamiento en la pared del chute o en sí mismo, de modo que el flujo estancado no obstruya la
sección transversal del chute. Los coeficientes de fricción de la pared o el ángulo de reposo, con un
margen de seguridad adicional de 5 a 10 grados son suficientes para chutes de material seco de flujo
libre. Los materiales sensibles al tiempo o cohesivos por lo general requieren chutes más pronunciados
y más grandes o dispositivos de asistencia para el flujo debido a la fuerza de adherencia adicional que
desarrollan.
Ángulos de cuenca
Al diseñar un chute de transferencia, un ángulo crítico a considerar es el "ángulo de cuenca". Este es el
ángulo de intersección entre la placa posterior y las placas laterales y es el ángulo efectivo para que el
material se deslice. Este ángulo (con respecto a la horizontal) es menor que el ángulo de la placa posterior
o de las placas laterales y debe ser lo suficientemente pronunciado para asegurar que el material fluya
libremente y no se acumule en las esquinas.
Ecuación 12.3
α, ángulo de cuenca (con respecto a la horizontal)
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Donde:
Por ejemplo: si la placa posterior β es de 50° con respecto a la horizontal y la placa lateral γ es de 42°,
α = 36°. Para placas a menos de 90°, el ángulo de cuenca se reduce y, por lo tanto, deben evitarse los
ángulos agudos de las placas traseras y de las placas laterales. La situación óptima se presenta cuando no
hay ángulo de cuenca, ya que la intersección de la placa trasera a la placa lateral se encuentra a 90° y la
esquina redondeada, aunque esto rara vez puede lograrse en el diseño del chute considerando todas las
demás restricciones.
Estas proporciones del chute son esenciales para la carga adecuada de la banda y para la prevención del
interbloqueo y el atasco de partículas en el chute. Por lo tanto, el ancho del chute de carga podría, en
algunos casos, determinar el ancho de la banda en el transportador receptor. El diseño de los faldones
también es una consideración importante, ya que el ancho y la profundidad deben derivar de una
apreciación del efecto que la tasa de flujo volumétrico y la velocidad de la corriente tienen en la sección
transversal de la corriente de flujo, tal como lo hacen a lo largo de todo el recorrido del chute.
Figura 12.4
Carga con cuchara
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Se ha desarrollado una amplia gama de prácticas y conceptos de componentes para controlar el flujo
de diferentes maneras, aunque las simulaciones y los cálculos de predicción del flujo han permitido
configurar, dimensionar y situar los chutes para que tengan la capacidad y los efectos deseados. Las
previsiones de la trayectoria del flujo se utilizan para calcular el tamaño y las dimensiones de las
superficies del chute para controlar la corriente de material en todo el proceso de transferencia. El diseño
del recorrido del flujo del chute en sí mismo, el análisis de la velocidad, el ángulo y la profundidad de la
corriente en todos los puntos a lo largo de la transferencia, la reducción de la caída libre, etc., se traducen
en una geometría del sistema específicamente diseñada para controlar la dirección y la velocidad del
material para la aplicación en particular.
El comportamiento del flujo de material en las transferencias del transportador se ve fuertemente afectado
por el impulso de la corriente de flujo y por la gravedad. Cuando se desliza en las superficies y sobre sí
mismo, los efectos de fricción del material a granel entran en juego. Cuando el diseño se realiza para
lograr el flujo controlado, la fricción interna del material tiene un efecto relativamente menor en el flujo
en la mayoría de las aplicaciones, de modo que los conceptos simples y bien entendidos de gravedad,
continuidad y fricción son suficientes para crear un flujo de buen comportamiento y de control preciso.
En otros diseños con material interno significativo que se desliza y cae, como contenedores de roca, el
flujo se ve afectado por las propiedades del material a granel, como fricción interna, cohesión, rebote,
tamaño y forma, y estas propiedades deben ser consideradas en el diseño.
El flujo de material se puede prever con ecuaciones basadas en la continuidad para predicciones de
la velocidad y el área de sección transversal o con las técnicas numéricas del "Método de elementos
discretos", o DEM. Los cálculos de continuidad arrojan un recorrido preciso para las líneas teóricas,
mientras que el DEM ofrece la ubicación geométrica en pasos de tiempo secuenciales de un gran conjunto
de partículas que representan piezas de material. El DEM, aunque por lo general a escala más grande
que la realidad debido a los límites de cálculo numérico, es un proceso más iterativo ya que, a menudo, el
modelo completo está totalmente construido como sigue en lugar de trazarse secuencialmente.
• Construir los límites del sistema físico en CAD e importar al software del DEM. Esto incluye
transportadores, componentes del chute, faldones, etc.
• Definir e ingresar las velocidades del transportador, la tasa de flujo y las propiedades del material
representativo.
• Probar el modelo. A menudo, esto requiere varias horas.
• Revisar los resultados gráficos e inspeccionar en busca de velocidades continuas y partículas
fugitivas.
• Revisar la geometría del modelo para eliminar cualquier problema observado.
• Repetir hasta que se obtengan los resultados deseados.
Los resultados de ambos métodos de modelado pueden ser desde muy precisos hasta estimaciones
generales de las velocidades de flujo, sección transversal y recorrido. Por lo general, la precisión compara
la consistencia y la capacidad de comprender y modelar el material a granel con precisión. El software del
DEM está disponible comercialmente permitiendo que el proceso se utilice rutinariamente.
El material a granel que fluye tiene energía cinética, ya que deja un transportador y gana velocidad
adicional, a medida que se acelera con la gravedad. El impacto, que causa desgaste y daños de otro
tipo, se produce cuando la corriente de material se interrumpe abruptamente debido a un ángulo de
acercamiento pronunciado. Los chutes, los movimientos internos del material a granel y el transportador
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
receptor absorben esta energía como el impacto y la fricción de deslizamiento. El deslizamiento por el
contacto tangencial provoca desgaste abrasivo en el chute, la banda o los faldones. La fuerza normal
alta de impacto aumenta el ranurado y el corte de los materiales más blandos, el agrietamiento de los
materiales frágiles y la fractura de las partículas de material. Además, la desaceleración súbita expande la
sección transversal de la corriente de flujo y esparce material en el aire.
Para chutes convencionales, o cuando se maneja material grumoso pesado, con alto impacto para la
banda, se recomienda utilizar rodillos para absorber el impacto o bases o soportes de impacto. Estos
deben colocarse debajo del punto de carga de la banda de modo que la fuerza de impacto principal
golpee la banda entre los rodillos de soporte en vez de sobre alguno de ellos, o en la mitad de la base en
vez de en los extremos. Consulte el Capítulo 11 para obtener información.
Figura 12.5
Soportes de impacto en la zona de carga
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Cuando el material está constituido por una combinación de material fino y partículas, el chute de carga
puede diseñarse de modo que primero se deposite el material fino en la banda y luego se deposite el
material de mayor tamaño. Esto permite que la capa de material fino amortigüe el impacto de las
partículas. Esto se logra incorporando una rejilla o reja (Figura 12.6) o una abertura de carga perforada o
en forma de cuña en el chute (Figura 12.7).
Figura 12.6
Chute de carga con rejilla
Ancho
de la
banda
Figura 12.7
Chute de carga perforado para centrar la carga
Transportador largo
de alta velocidad
Transportador de alimentación
acelerada
Figura 12.8
Transportador de alimentación acelerada
El uso del transportador corto de alta velocidad evita el desgaste que, de otra forma, ocurriría a la cubierta
de una banda larga y costosa de alta velocidad debido a la aceleración del material cargado, cuando el
chute de transferencia no se ha diseñado correctamente para eliminar el impacto y el desgaste en primer
lugar.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
La longitud de este transportador de aceleración debe ser suficiente para llevar la velocidad del material
muy cerca de la velocidad del transportador de banda receptor principal. La cubierta de la banda de
aceleración debe ser lo suficientemente gruesa para aceptar el desgaste causado por la aceleración
del material que sale del chute de carga. Si el impacto del material que sale del chute de carga es alto,
el transportador de aceleración debe ser plano. Debe funcionar sobre rodillos planos que absorban
el impacto o sobre una cama deslizante que absorba el impacto. Se deberán proporcionar faldones
continuos con un sistema efectivo de sellado de bordes. Esta banda plana puede fabricarse con el espesor
de la cubierta y con las capas requeridas para recibir el impacto, sin la consideración de las capacidades
de acanalamiento de la banda.
Si la condición de los impactos no es severa, se puede utilizar una banda de cuerpo más liviano, con una
cubierta lo suficientemente gruesa para soportar el desgaste. Esta banda más ligera se puede colocar sobre
rodillos de acanalamiento, como se ilustra en la Figura 12.8. Las bandas transportadoras de velocidad,
planas o acanaladas, se deben considerar sustituibles y, por lo tanto, el transportador debe ser diseñado
para que la banda sea reemplazada con relativa frecuencia.
Nota:
Los diseños de contenedores para piedra no se deben utilizar para materiales combustibles, como el
carbón en polvo ya que el material estancado puede incendiarse.
Figura 12.9
Chute de carga en contenedor para piedra o roca modelado con el DEM
PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Figura 12.12
Punto de transferencia convencional reconstruido para controlar el material fugitivo
El material fugitivo incluye tanto partículas gruesas como terrones, que se acumulan alrededor de los
puntos de transferencia como derrames y partículas finas y que, debido a su tamaño, tienden a estar
presentes en el aire. Las maneras de minimizar los derrames se abordan mediante el diseño correcto de
chutes de transferencia, la selección y el mantenimiento adecuado de los limpiadores de banda, la carga
central en las bandas transportadoras receptoras y otros factores. Consulte el Capítulo 11 para obtener
más información sobre los accesorios y las técnicas de diseño que se utilizan para controlar materiales
fugitivos.
Esta sección describe los métodos actuales disponibles para controlar el polvo, y lo primero que hay que
comprender es el tamaño de las partículas a fin de diseñar el sistema de control de polvo adecuado. El
polvo se define ampliamente como cualquier partícula menor de 500 micras de diámetro que puede
permanecer en el aire. Las partículas de 10 micras o menos de diámetro se clasifican como polvos
respirables. El polvo respirable es capaz de penetrar en los mecanismos de defensa de las vías respiratorias
y alojarse en la región de intercambio gaseoso de los pulmones humanos donde no puede ser eliminado
mediante los procesos corporales normales. Cuando el polvo está suspendido en el aire, las partículas
respirables afectan a los humanos, ya que se inhalan, obligando al corazón y a los pulmones a trabajar
493
494
12
CARACTERÍSTICAS DE LAS PARTÍCULAS Y DISPERSIÓN DE LAS PARTÍCULAS
Diámetro de partícula, micrón (µm)
0.01 0.1 1 10 100 1,000 10,000
Tabla 12.13
Sólidos Vapor Polvo
Definiciones Dispersores
técnicas de gas Líquidos Neblina Rocío
Dispersores Neblina Niebla Nubes Lluvia
atmosféricos
comunes Llovizna
Fertilizador, caliza molida
Humo de aceite Cenizas volátiles
Cámaras de sedimentación
PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Depuradores de líquidos
Tipos de Colectores de paños
equipos de Filtros de aire de alta eficiencia
limpieza de
gas Separadores mecánicos
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Precipitadores electrostáticos
respiración y dañar el corazón. Existen numerosas referencias sobre este tema, y el diseñador del
más para suministrar oxígeno al cuerpo. Esto puede conducir a una disminución de la capacidad de
transportador debe determinar las normas y los límites aplicables para el material a granel específico.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Los límites reglamentarios y el ambiente
Existen varios métodos para estimar las emisiones (Programa de Mejoramiento de Inventario de
Emisiones, 1999); ellos son:
• El cálculo de emisiones utilizando factores de emisión
• El cálculo de emisiones utilizando modelos de emisión
• El cálculo de emisiones utilizando ecuaciones de ingeniería
• El cálculo de emisiones utilizando datos del muestreo de pila
Cada país tiene sus propias organizaciones que protegen la seguridad y la salud de los trabajadores. En
EE. UU., se trata de la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA, por sus siglas en
inglés), la Administración de Seguridad y Salud en Minas (MSHA, por sus siglas en inglés) y el Instituto
Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH, por sus siglas en inglés).
Muchas plantas de energía, así como las minas, están adoptando los límites establecidos por MSHA
para los mineros de carbón. La Administración de Seguridad y Salud en Minas (MSHA) en 30 CFR,
Parte 71.100 establece: “Cada operador mantendrá continuamente la concentración promedio de polvo
respirable en la atmósfera de mina durante cada turno de modo que cada minero que se encuentre
realizando tareas activas se exponga a no más de 2.0 miligramos de polvo respirable por metro cúbico de
aire”.
Por lo tanto, a menudo es un requisito que los nuevos sistemas transportadores y los chutes de
transferencia destinados a Estados Unidos puedan cumplir con este nivel de polvo. Además, NIOSH ha
formulado recomendaciones a MSHA para limitar las emisiones de polvo a 1.0 mg/m3, aunque esto aún
no se ha adoptado como reglamento. Otros polvos minerales pueden tener diferentes niveles admisibles.
Naturalmente, la seguridad y la salud de los trabajadores es de suma importancia y, por lo tanto, cualquier
nuevo sistema de transferencia debe ser capaz de reducir las emisiones de polvo tanto como sea posible. A
continuación se identifican otras razones para el control del polvo:
• Mayor eficiencia operativa: la acumulación de material alrededor del transportador significa
que en realidad no se traslada a su destino previsto y, por lo tanto, debe volver a manejarse
y/o reciclarse. El proceso de descontaminación y reclasificación de este material tiene un costo
significativo. Con frecuencia, el material fugitivo no es reciclable, lo que hace que el costo sea aún
mayor. Además, el costo de limpieza de la zona, el transporte y el vertido de ese material es una
operación innecesaria y que consume mucho tiempo.
• Reducción de los costos de mantenimiento del transportador: la fuga de material de un
transportador se traduce en un número de problemas en el sistema de transporte en sí. Estos
problemas aumentan el tiempo de mantenimiento y los costos. El primer costo adicional y más
visible es el costo de la limpieza. El exceso de polvo produce la falla prematura de la banda, los
rodillos y las poleas, así como altos costos de limpieza.
• Mayor seguridad en la planta: MSHA y OSHA han realizado varios estudios y sus conclusiones
han demostrado que las estadísticas de accidentes establecen que los transportadores con una gran
cantidad de polvo y derrames son la forma más peligrosa de transporte utilizado en la minería.
• EPP: el requisito de que los trabajadores utilicen equipo de protección personal para protegerse del
polvo puede reducir el tiempo de reacción, disminuir la capacidad para comunicarse y reducir la
visión.
• Incendios y explosiones: Asimismo, hay un mayor riesgo de incendios o explosiones cuando se
permite que el material combustible se acumule o esté presente en el aire.
• Moral de los empleados: el ambiente físico tiene una influencia significativa en la moral del
trabajador.
• Mayor calidad: el polvo puede contaminar la planta, el proceso y el producto terminado. El
material puede depositarse sobre equipos y afectar negativamente las lecturas del sensor o fórmulas
bien especificadas.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
La industria ha desarrollado sistemas de chutes de transferencia especiales que pueden ayudar a controlar
el material fugitivo. Sin embargo, todo comienza con el diseño del transportador y los puntos de
transferencia correspondientes. En el diseño de los chutes de transferencia, los ingenieros deben tener en
cuenta la necesidad de controlar todo tipo de material fugitivo.
Figura 12.14
El rendimiento de la carga se puede alcanzar con un chute bien diseñado
Figura 12.15
Puntos de transferencia diseñados para controlar el polvo y los derrames
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Al diseñar un punto de transferencia es esencial que el material se coloque en posición central sobre
la banda receptora. Durante la instalación del transportador también es vital que antes del arranque
se realice una revisión completa de la alineación de todos los elementos. Si se descubren problemas de
alineación, hay muchos productos y servicios disponibles que ayudan a alinear la banda para que continúe
funcionando. Consulte el Capítulo 11: Dispositivos de alineación de la banda.
Figura 12.16
Rodillo de alineación de la banda
Está claro que el material adherido a la banda es una fuente principal de material fugitivo y las
propiedades variables del material a granel y las condiciones operativas dificultan aún más el control
continuo. Además de ser una fuente de material fugitivo, el material arrastrado tiende a adherirse en
componentes como rodillos y poleas. Por lo tanto, es necesaria la cuidadosa selección de los limpiadores
y los arados de banda. Consulte el Capítulo 11: Equipo de limpieza para bandas transportadoras, para
obtener más información.
La construcción de una zona de carga eficiente en el transportador comienza con un buen soporte para la
banda. Sin embargo, con el uso de chutes de transferencia diseñadas para el flujo controlado, la reducción
del impacto significa que es posible que no se requieran camas de impacto tradicionales o camas de
deslizamiento. Consulte a un miembro de CEMA para recibir más información. Consulte el Capítulo 11:
Camas de impacto y camas de deslizamiento, para obtener más información sobre los tipos de productos
disponibles.
El diseño de los puntos de transferencia necesita abordar el polvo presente en el aire. La primera y más
eficaz medida para el control del polvo es minimizar la generación de polvo reduciendo la salpicadura
de la corriente del flujo y el flujo de aire inducido. Aún cuando los chutes de transferencia se diseñen con
óptimas características de flujo, es posible que se requiera proporcionar el sellado de los componentes para
evitar el aire inducido en la transferencia.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
El principal motivo de la emisión de polvo es la presión positiva dentro del chute, que tiende a impulsar el
aire y las partículas de polvo hacia afuera. Dado que el chute no puede sellarse completamente, su presión
interna es una consecuencia directa del volumen de aire generado por el material entrante. Hay tres
fuentes de movimiento de aire en un punto de transferencia dado: Aire desplazado (Qdes), aire inducido
(Qind) y aire generado (Qgen). Estas tres fuentes se suman para desarrollar el volumen total de aire que debe
manejarse en el punto de transferencia para el control del polvo.
Aire desplazado
Cuando un cierto volumen de material ingresa a un chute e impacta con el transportador receptor, un
volumen de aire igual al volumen de material a granel es impulsado en forma de aire desplazado. El
volumen de aire desplazado se calcula en unidades de volumen por minuto.
Q
Qdes
m
Ecuación 12.19
Qdes, aire desplazado en el punto de transferencia
Donde:
Q = capacidad de diseño del sistema [tph (mtph)]
g = densidad aparente del material a granel [lbf/ft3 (kgf/m3)]
m
Aire inducido
El aire inducido es aire arrastrado por la separación del material a granel después de salir de la polea de
cabeza. Cuando se transporta la carga, contiene una cierta cantidad de aire atrapado entre las partículas.
Durante la transferencia del material a granel desde el transportador, las partículas se separan creando
una presión negativa que arrastra más aire en el chute. La cantidad total de aire inducido depende del
grado de tamaño y separación de las partículas, así como de la velocidad del material que cae. Cuando
el material cae y se vuelve "compacto", la mayor parte de este aire se libera, causando un aumento local
de presión de aire en la zona de carga y en los alrededores, empujando el material fino. El volumen de
aire inducido se calcula en unidades de volumen por minuto. La siguiente ecuación proporciona una
aproximación de la cantidad de aire inducido para los chutes.
Q × S2
Qind = CF × Au × 3
D
Ecuación 12.20
Qind, aire inducido en el punto de transferencia
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Donde:
ft 3 m 3
Qind volumen de aire inducido en el punto de transferencia
min s
CF factor de conversión de la unidad: 10 para unidades en el sistema imperial y 0.078 para
unidades en el sistema métrico
2 2
Au total de áreas abiertas del punto de transferencia donde puede ingresar aire ft m
Q capacidad de diseño del sistema tph mtph
S altura de caída libre del material ft m
D diámetro promedio de sólidos a granel ft m
A menudo, el aire inducido es la porción predominante del aire responsable de la emisión de polvo y los
criterios de diseño de los chutes deben seguir el concepto básico actuando en las variables citadas más
arriba. Por ejemplo, el perfil del chute debe favorecer la reducción del área de la sección transversal de la
corriente de material para compactar el material. Los diseños de chutes que fomentan el deslizamiento,
como los que utilizan campanas y cucharas, reducen al mínimo la superficie expuesta de la corriente de
flujo bloqueando un lado y concentrándose en el otro. La geometría del chute también debe evitar que el
material se acelere innecesariamente durante la caída o bien, que preferiblemente limite la cantidad de
caída libre de modo de controlar salpicaduras o la energía de impacto en la banda y en los sellos de los
faldones.
Otro parámetro importante y práctico es la reducción del área abierta Au por medio de un buen sellado
en la entrada de la banda y en la salida de la polea de cabeza del transportador de descarga. Otros
componentes de Au son aberturas alrededor de ejes, puertas de inspección y aberturas para el acceso a los
accesorios.
Aire generado
Qgen es el aire generado por la acción de equipos que alimentan la zona de carga del transportador, como
trituradoras, molinos de martillo, astilladoras, etc. Muchos de estos dispositivos están diseñados para
trabajar con un tapón de material sobre ellos para reducir los problemas por el aire generado, aunque
el diseño debe prever que ocasionalmente el tapón no se mantendrá y que significantes volúmenes de
aire pueden ser empujados a través del punto de transferencia. El volumen de aire generado se calcula
en unidades de volumen por minuto. Se deberá contactar al fabricante del equipo para determinar la
cantidad de aire generado o bien, el flujo de aire podría estimarse midiendo el flujo de aire de los equipos
similares existentes.
Control de polvo
Figura 12.21
Emisiones de polvo
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Existen muchos sistemas disponibles, que no generan polvo adicional en el proceso de transferencia, para
proporcionar el control del polvo en los puntos de transferencia:
• Supresión de polvo mojado
• Recolección de polvo seco
• Sistemas de chutes de contención
• Chutes de flujo controlado
Con todos los sistemas, la siguiente información es necesaria para analizar qué sistema de control de polvo
es mejor para cualquier aplicación:
• Concentración: cantidad de polvo y tamaño de partículas
• Características del polvo: abrasivo, higroscópico, combustible, densidad, etc.
• Características de la corriente de aire: temperatura, humedad, vapor, volumen de aire total,
velocidad del aire, etc.
• Grado de eficiencia de recolección requerida
• Eliminación final del polvo recolectado
Supresión de polvo
Figura 12.22
Rociadores para supresión de polvo
La supresión de polvo es la aplicación de agua para mojar el material fino con o sin productos químicos,
ya sea aplicado a la corriente de material, para evitar que las partículas finas se transporten en el aire
o bien, en el aire por encima del material, para devolver las partículas finas a la cama de material. Al
mojar el material fino, el peso de cada partícula de polvo aumenta, por lo que es menos probable que se
transporte o permanezca en el aire. La humedad también incrementa la fuerza cohesiva del material a
granel aglomerando las partículas y creando grupos de partículas más grandes, dificultando de esta forma
el movimiento del aire para transportar las partículas finas. Esto puede realizarse aplicando agua a través
de una serie de boquillas dimensionadas y colocadas adecuadamente en el punto donde el material se
expande y recibe aire, como durante la descarga de la polea de cabeza en un chute de transferencia.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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El tipo a utilizar depende de la medida en que se debe eliminar el polvo, el tamaño de las partículas y
la cantidad de agua a añadir al proceso. A medida que se agrega agua, aumenta el peso y la cohesión
del material a granel y puede causar problemas aguas abajo como desalineación, material arrastrado
adicional y obstrucción del chute.
Agua añadida como porcentaje de la tasa de flujo del material a granel
Rociador Agua con
Tipo de supresión Espuma Niebla
de agua surfactante
Tasa de adición de
5.0% 2.5% 0.2% 0.05%
humedad
Tabla 12.23
Tasas típicas de adición de agua para la supresión del polvo
+
% de pérdida de producto como polvo
Saturación
0 +
% de adición de humedad por supresión
Figura 12.24
Efecto de la adición de agua en exceso para la supresión
Idealmente, se puede agregar agua para producir un contenido de humedad cercano o levemente mayor
que el punto de saturación, más allá de este punto, no hay beneficios agregados de la supresión del polvo.
La adición de agua en exceso aumenta la densidad aparente del material a granel y puede reducir la
fricción entre el material a granel y la banda. La reducción de la fricción puede causar que el material a
granel se deslice hacia atrás sobre la banda y aumente la cantidad de tiempo que toma que el material
a granel alcance la velocidad del transportador receptor. Ambas condiciones pueden causar derrames
severos en el punto de transferencia.
0% 1% 2% 3% 4% 5%
Tabla 12.25
Penalizaciones térmicas típicas para la supresión de polvo del carbón
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
El agua adicional debe equilibrarse con la desventaja térmica. Es importante comprender que existe una
desventaja térmica debido a la adición de agua. Muchos procesos térmicos no permiten el agregado de
agua adicional al combustible o las materias primas.
El método más común de aplicar agua es a través de rociadores de baja presión en el punto de descarga
de la banda transportadora. Esto garantiza la completa penetración del agua en la corriente de material a
medida que se aplica el agua cuando el material se separa.
Corriente
de aire
Gota grande
Corriente de aire
Gota pequeña
Figura 12.26
Efecto de estela en las partículas de polvo
Con el fin de controlar eficazmente el polvo en el aire, el tamaño de las gotas de agua se debe mantener
dentro de un rango de tamaño específico. Si las gotas son demasiado grandes, las partículas de polvo más
pequeñas normalmente sólo dejan un efecto de "estela" en torno a ellas, desplazadas a un lado por el aire
alrededor de las gotas. El tamaño de las gotas se relaciona con la presión de agua, el uso de surfactante y,
finalmente, con el uso de un segundo atomizador de fluido como aire comprimido.
Los sistemas de supresión de polvo más comunes para controlar el polvo en el punto de transferencia son:
sistemas de niebla, surfactante, atomización de dos fluidos y espuma.
Sistemas de niebla
Los sistemas de niebla producen gotas de agua extremadamente pequeñas a través de una serie de
boquillas muy finas para rociar una neblina sobre el polvo presente en el aire en el punto de transferencia.
La presión aplicada es de hasta 500 psi (3.4 MPa) y el diámetro de las boquillas es 1/64 in (0.4 mm) o
menos. Debido al tamaño de las boquillas, el agua debe ser muy limpia y libre de minerales disueltos
que puedan acumularse y tapar las boquillas. Dado que las gotas son muy pequeñas, la cantidad de agua
añadida al proceso es mínima, entre 0.03 y 0.13 galones por tonelada (0.10 a 0.55 l/mt).
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Sistemas de surfactantes
La diferencia básica entre un rociador de agua o un sistema de niebla es la adición de surfactante. El
surfactante reduce la tensión superficial del agua y ayuda a reducir el tamaño de las gotas, lo que aumenta
la capacidad humectante. La presión del agua también puede reducirse. Las boquillas pueden ser de
mayor diámetro y el consumo de agua resultante es de 0.75 a 7 galones por tonelada (3.1 a 29.8 l/mt).
La relación de agua/surfactante es típicamente de 1:5,000. La presión del agua varía desde 175 hasta
220 psi (1.2 a 1.5 MPa) y el diámetro de la boquilla de 1/32 a 1/16 in (0.8 a 1.6 mm). Debido a que este
sistema produce gotas más grandes, la eficiencia no es ideal cuando las partículas son menores de 100
micras de diámetro. Los productos químicos tales como supresores de polvo, aditivos para combustibles y
combustibles residuales mezclados con el sólido a granel pueden afectar la banda y producir el deterioro
en la cubierta o la deformación de la banda. El mercado ofrece sustancias químicas para la supresión del
polvo que son seguras para el proceso y para la salud humana. Normalmente, los equipos incluyen:
• Bomba de agua
• Bomba dosificadora: necesaria para agregar el surfactante según el volumen de agua
• Panel de control
• Panel eléctrico
• Boquillas rociadoras
• Tuberías necesarias
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Supresión
de polvo
Tolva
Tamiz
Triturador
Transportador Reserva
Alimentador
Figura 12.31
Aplicaciones típicas de la supresión de polvo en plantas de trituración
La figura anterior muestra una planta de trituración típica. Como ejemplo, controlar el polvo en
toda la planta requiere 52 boquillas en 9 ubicaciones. Por lo tanto, el consumo de aire total sería
aproximadamente de 130 cfm (3.6 m3/min). Un sistema típico de atomización de dos fluidos incluye el
uso de los siguientes componentes:
• Bomba de agua
• Bomba dosificadora: necesaria para agregar el surfactante según el volumen de agua
• Panel de control con controles automáticos
• Panel eléctrico
• Boquillas rociadoras
• Tuberías necesarias
• Compresor de aire
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Surfactante
Contenedor de
agua a presión
Puntos de aplicación
Agua + surfactante
Agua
Aire
Puntos de aplicación
Compresor de aire
Puntos de aplicación
Usar espuma en la supresión de polvo no es sencillo debido a la dificultad para llegar a todas las partículas
en la masa de material. Ejemplo: con 1000 tph (907 mtph) de carbón, el consumo de agua, aire y espuma
surfactante es el siguiente:
Estas tasas de consumo podrían variar dependiendo del análisis del tamiz con el que se trabaja.
El equipo requerido para un sistema de control de polvo con espuma consta de lo siguiente:
• Compresor de aire
• Bomba de agua
• Bomba dosificadora
• Panel de control
• Panel eléctrico
• Cámara de expansión
• Boquillas rociadoras
• Tuberías
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Agua Aire
Cámara Generador
mezcladora de espuma
Sustancia comprimido
química
Cajas de
distribución
de espuma
Recolección de polvo
La recolección de polvo controla la emisión de polvo en los puntos de transferencia haciendo pasar el
aire que lleva el polvo de la zona de carga a través de algún tipo de sistema de filtración. Existen sistemas
pasivos, que básicamente permiten que el aire pase a través de los filtros o deflectores, y sistemas activos,
que tiran aire al vacío a través de un medio de filtro para recoger las partículas de polvo. Si bien existen
sistemas de recolección de polvo que utilizan rociadores de agua y vacío, en esta sección solo se analizan
sistemas de recolección de polvo en seco. Cualquier sistema transportador puede presentar un número de
problemas relacionados con el polvo que pueden requerir la recolección de polvo. El tamaño y el costo
de un sistema de recolección de polvo depende del volumen de aire, la velocidad del aire y la cantidad de
polvo a recolectar. Además, probablemente la variable más importante es el tipo de material transportado
y el tipo de medio de filtro a utilizar. La variable importante para la recolección de polvo es la velocidad
de filtración, la tasa del flujo de aire a través del medio de filtro. La selección de un sistema de recolección
de polvo requiere considerar los siguientes criterios:
• Concentración: cantidad de polvo y tamaño de partículas
• Características del polvo: abrasivo, higroscópico, combustible, densidad, forma de las partículas de
polvo, etc.
• Características de la corriente de aire: temperatura, humedad, vapor, volumen de aire total,
velocidad del aire, etc.
• Grado de eficiencia de recolección requerida
• Eliminación final del polvo recolectado
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Velocidad de filtración
Aplicación
fpm m/s
Polvos fáciles de filtrar
Harina
9.8 0.050
Papel
Granos
Polvos de alta permeabilidad
Yeso
7.2 0.037
Arena de fundición
Caliza
Polvos de media permeabilidad
Cemento
5.9 0.028
Carbón
Fertilizante
Polvos de baja permeabilidad
Pigmentos
4.6 0.23
Negro de humo
Alúmina
Polvos difíciles de filtrar
Muy finos
3.3 0.17
Baja densidad
Carbono activado
Tabla 12.36
Velocidades típicas de la filtración
Existen muchos tipos y diseños de recolectores de polvo y filtros disponibles diferentes, aunque todos ellos
deben presentar ciertas características básicas incorporadas en su diseño. Todos los equipos de control
de polvo y humo se deberán diseñar no sólo para llevar a cabo la tarea de separación, sino también
deben incorporar un mecanismo de recolección y eliminación de residuos adecuado para que no se
sobrecarguen. En el caso de un filtro de tela, esto significa el mecanismo de limpieza del filtro y descarga
de polvo y, en el caso de aplicaciones húmedas, debe haber un sistema automático de eliminación de lodo
y de reposición de agua.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
• Debe haber un área adecuada de medios de filtración efectiva en relación con el tipo de polvo que
se maneja. La selección del área de filtración correcta (y por lo tanto, la velocidad de filtración) es
la parte más crítica, ya que la eficacia del proceso de separación y filtración depende de ella.
• El sistema de recolección de polvo puede funcionar de forma continua o de forma intermitente, y
se deberán proporcionar mecanismos eficientes de limpieza automática del filtro.
• El diseño deberá incluir un método de tratamiento adecuado para evitar riesgos secundarios con el
polvo.
• El recolector debe ofrecer fácil acceso para el mantenimiento y el servicio. Se requiere acceso
desde el lado limpio de los elementos del filtro.
• El diseño deberá permitir que el flujo de aire sea en dirección hacia abajo.
Para muchas aplicaciones relacionadas con el polvo, el material del filtro empleado es algodón natural
de buena calidad, con un peso de alrededor de 0.05 lbf/ft2 (250 g/m2) y una velocidad de filtración en
el orden de 5 fpm (1.5 m/min). Sin embargo, si hay evidencia de humedad o químico corrosivo en la
corriente de polvo, se recomienda el uso de poliéster tejido que pueda ofrecer eficiencia de filtración
equivalente a la de un tejido natural pero mayor resistencia al ataque químico. Para aplicaciones de
alta temperatura, se deberá considerar un tipo especial de tejido. Cuando la electricidad estática pueda
provocar un riesgo de incendio o explosión, se deberán utilizar filtros antiestáticos. Para especificar y
dimensionar el área necesaria para la filtración se requieren los siguientes datos:
• Ancho de la banda
• Velocidad de la banda
• Material que se transporta
• Altura de caída
Tabla 12.38
Volúmenes de escape sugeridos por ventilación industrial para los puntos de transferencia
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Material: carbón BW = 36 in V = 300 fpm Velocidad de filtración = 5.9 fpm Medio : poliéster
ft 3
BW (ft) valor de la Tabla 12.35 3(ft) 30,000( ) 3
Volumen de escape = = h ft = 1,500 ft
min min min
60 60( )
h h
ft 3 ft 3
Volumen de escape ( ) 1,500 ( )
Área de medio = min = min = 254.2 ft2 (23.6m2 )
ft ft
Velocidad de filtración( ) 5.9 ( )
min min
Figura 12.39
Ejemplo de cálculo para el área de medios de filtro
Los filtros de bolsa pueden ser diseñados como una unidad central o como unidades individuales
situadas en el punto donde se genera el polvo. Cuando se utilizan como una unidad central, el sistema de
conductos conecta varios puntos de recolección de polvo y hay una tolva central de recolección de polvo.
El dimensionamiento de los sistemas centrales puede ser difícil si no se requieren todos los puntos de
escape todo el tiempo, aumentando la velocidad del aire de recolección y potencialmente transportando
partículas más grandes que las previstas al punto de recolección central o reduciendo la velocidad y
obstruyendo el sistema de conductos.
Los sistemas de control de polvo pasivos reducen en gran medida la cantidad de polvo creado y, por
consiguiente, los volúmenes de escape requeridos. A menudo, los sistemas pasivos son diseños con
unidades individuales montadas en la parte superior de los faldones para controlar los flujos de sobrecarga
de aire de los equipos de proceso o de los efectos de chimenea. El polvo de la unidad individual
normalmente se vuelve a introducir en la banda.
Figura 12.40
Filtro de aire individual del punto de transferencia
Hay varias maneras de prevenir el riesgo de una explosión. Las más habituales son:
• El uso de un gas inerte
• El uso de una supresión presurizada, que se libera en la zona de explosión
• El diseño del recipiente para soportar la presión máxima
• Con el método más común, utilizando un panel de descarga de explosión (un panel diseñado para
explotar en lugar del recolector de polvo)
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Los chutes de flujo controlado que utilizan el enfoque de la campana y cuchara, además de medidas
de contención, pueden reducir la generación de polvo y proporcionar beneficios adicionales en la
transferencia de materiales a granel. Los conceptos de diseño para el control pasivo de polvo y los chutes
de flujo controlado son compatibles, y se han diseñado e instalado muchos sistemas híbridos que controlan
con éxito los niveles de emisión de polvo. En algunos casos, donde los confinamientos no son prácticos,
como las descargas de cargadores de barcos con giro, los chutes de flujo controlado por sí solos pueden
proporcionar una significativa reducción del polvo.
Figura 12.41
Contención pasiva y puntos de transferencia de flujo controlado
PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
de canalización se encuentran cerca de la tangente a la velocidad del flujo entrante para minimizar las
presiones de impacto y reducir el flujo antes de que se concentre. De forma similar, la corriente se cambia
gradualmente para mantener la velocidad y minimizar el desgaste.
Vb = tan(θ i ) × Vy
Ecuación 12.42
Vb, velocidad de transferencia del material a granel
Donde:
Vb = velocidad de la banda receptora
Vy = componente vertical del flujo de material del chute de descarga
i = ángulo de corte del chute de descarga (grados)
Vy
Vb
ϴi
Vb
Figura 12.43
E
jemplo, velocidad del material vertical necesaria para que la velocidad horizontal coincida
con la velocidad de la banda
La descarga de estos componentes de chute de flujo controlado se diseña de modo que el vector de
la velocidad de salida sea paralelo al próximo componente o banda y, en la medida de lo posible, a la
velocidad de la banda receptora para minimizar la turbulencia, el polvo y los derrames. En aplicaciones
típicas, este tipo de transferencia no utiliza supresión de polvo o recolección de polvo, y en algunas
aplicaciones se pueden utilizar faldones abiertos exitosamente. En aplicaciones complejas, estos sistemas
pueden requerir el sellado de los componentes, faldones completamente cerrados y rociadores de niebla.
Para que los chutes de flujo controlado se apliquen satisfactoriamente se deben cumplir varias condiciones.
Algunas de las condiciones son determinadas por el diseño y otras, por el sólido a granel. Los principales
criterios para una aplicación exitosa de la tecnología de flujo controlado son:
• Debe haber una altura de caída suficiente para convertir la corriente de flujo resultante
gradualmente en un vector paralelo a la velocidad de salida y aproximadamente igual a la
velocidad de la banda receptora. Consulte la Tabla 12.114 para conocer las velocidades verticales a
diferentes alturas de caída y los tiempos de la caída. Se deberá utilizar Vy = 2 × Vb como punto de
inicio del diseño.
• Después de la conversión de la campana, la altura de la caída no debe ser tan grande para que la
abrasión de la cuchara y la banda causada por la corriente rápida de material no se conviertan en
los principales problemas de diseño.
• Las propiedades de los materiales deben ser razonablemente consistentes. Si se prevén variaciones
del material, el diseño debe adaptarse a las condiciones más desfavorables. El desgaste de
campanas y cucharas es previsible, por lo que es común proporcionar revestimientos de desgaste
reemplazables para las campanas y cucharas.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
La mayoría de las transferencias están limitadas por ubicaciones de poleas de cabeza, alturas,
compensaciones, ángulos, pendientes, etc. no ideales. Sin embargo, las campanas y cucharas de diseño
a medida generalmente se pueden configurar para equilibrar el diseño y proporcionar una operación
exitosa, en especial si se utilizan herramientas de simulación de flujo, como DEM para iterar los detalles.
Se recomienda que la geometría de la transferencia de banda a banda sea idealmente una transferencia
en línea. Las transferencias más complejas son aquellas con un ángulo de interfaz mucho mayor de
90 grados entre los transportadores de descarga y recepción. Aún con configuraciones complejas,
permitiendo una altura de caída suficiente y la ubicación correcta de la polea de cabeza, el flujo puede
unificarse en una sección transversal compacta mediante la campana y ser dirigido verticalmente hacia
abajo a una cuchara que puede girar el flujo en cualquier dirección de modo que la descarga esté en línea
con la banda receptora.
Ángulo de
interfaz
Transportador
receptor
Tran scarga
de de
sport
ador
Figura 12.44
Ángulo de interfaz de transferencia
La descarga de la cuchara a la banda receptora es más confiable si el ángulo de corte de la cuchara es
lo suficientemente pronunciado para que el material a granel no se acumule ni endurezca al final de la
cuchara cuando se detiene el flujo. Los ángulos de corte típicamente se diseñan con 5 grados más que el
ángulo de fricción de las paredes. A menudo, esto limita la velocidad de descarga y pueden ser de menos
de 5 grados. Comuníquese con un miembro de CEMA para recibir información sobre detalles adicionales
y asistencia con la geometría de la campana y la cuchara .
FALDONES
Para retener el material a medida que se asienta en la banda después de salir del chute de transferencia y
asentar las partículas de polvo nuevamente en la banda, a menudo se requieren faldones extendidos. Con
frecuencia, estos faldones son una extensión de los lados del chute inferior y se extienden casi en línea
paralela uno de otro a cierta distancia a lo largo de la banda transportadora. Normalmente, los faldones se
fabrican de acero y se revisten con un revestimiento antidesgaste.
Los bordes inferiores de los faldones se ubican a cierta distancia sobre la banda. El espacio entre el borde
inferior de los faldones y la superficie de la banda se sella con una tira selladora flexible de elastómero,
unida o sujetada al exterior del faldón.
Para evitar el atrapamiento de partículas de material entre faldones, revestimientos de desgaste, tiras
selladoras y la banda, los faldones deben instalarse de modo que se estrechen hacia arriba en la dirección
del recorrido de la banda proporcionando más espacio libre desde la banda. El ensanchamiento y
elevación gradual de los faldones sobre toda la longitud del punto de transferencia proporciona un
mecanismo de liberación de cualquier material que pudiera quedar atrapado y el riesgo de ranura o
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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abrasión de la banda en movimiento. En lugar de quedar apretados entre el faldón o el revestimiento y
la banda, las partículas de material se extraen mediante el movimiento de la banda. Es fundamental que
estas aberturas formen una línea recta continua, sin ningún patrón irregular o de dientes de sierra que
puedan capturar el material. Las proporciones y los detalles utilizados comúnmente de los faldones y las
tiras de sellado de elastómero son los siguientes.
Para materiales de flujo libre, como granos, el espaciamiento de los faldones a menudo se reduce a la
mitad del ancho de la banda acanalada (0.5 x BW) para evitar los derrames en el recorrido de carga. En
bandas planas, el espacio entre los faldones puede ser sólo algunas pulgadas menos que el ancho de la
banda, dependiendo de si la banda está correctamente alineada en el centro, qué tan bien está apoyada
en los rodillos o en una cama de deslizamiento debajo de la banda y con qué nivel de eficacia se mantiene
el sistema de sellado de bordes. Dicho espaciamiento comúnmente se utiliza al manejar arena de moldeo
preparada o húmeda o materiales similares con una caída mínima al salir del extremo con faldones del
área de carga.
Vb 2 Vey 2
La
2 g b tan
Ecuación 12.45
L
a, distancia para acelerar el material a granel a la velocidad de la banda
receptora
Donde:
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
una longitud mínima de 3 ft (1.0 m) después del chute de carga. El efecto de la inclinación, la fricción y
la velocidad puede derivar en una reducción temporal de la capacidad de la banda receptora hasta que
la carga toma velocidad en la banda receptora, lo que resulta en el embotellamiento o acumulación del
material y que produce derrames u obstrucción del punto de transferencia. Cuando la banda receptora
está inclinada, la fricción entre la banda y el material es baja y las velocidades de la banda son de
moderadas a altas, se requieren faldones de mayor longitud. La necesidad de un sistema de supresión de
polvo o recolección puede requerir un aumento de la longitud del faldón para la instalación y el correcto
funcionamiento.
Cuando los transportadores de banda con trippers se disponen con secciones de carga inclinadas, los
faldones deben extenderse hasta la polea dobladora o hasta el primer grupo de rodillos en la curva vertical
convexa. Esto se realiza para mantener la forma de la carga de material en la banda hasta el comienzo de
la curva. Se recomienda que los faldones terminen sobre un rodillo en lugar de entre rodillos.
En casos donde el material tiende a rodar o rebotar hacia atrás, se recomienda que los faldones se
extiendan a lo largo de toda la longitud del transportador. La desventaja de aumentar la longitud de
los faldones es el mantenimiento adicional de los revestimientos antidesgaste y las tiras de sellado y el
aumento del consumo de energía debido a la fricción del sistema de sellado.
aa
β
Figura 12.46
Altura sugerida del faldón superior abierto
Nota:
Las versiones anteriores de este manual no incluían la altura adicional de partículas o el espacio libre
mínimo para la instalación del sello del faldón y el mantenimiento en aa.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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aa = altura mínima del faldón descubierto in (mm)
Ancho de
Tamaño de partículas, in (mm)
la banda
2* 4 6 8 10 12 14 16 18
in (mm)
(50*) (100) (150) (205) (255) (305) (355) (405) (460)
18 7 9 11
(500) (180) (230) (280)
24 7.5 9.5 12 14.6
(600) (190) (240) (300) (375)
30 7.8 10.3 13 15.6 18.3
(800) (200) (260) (330) (400) (465)
36 8.7 11.3 14 16.6 19.3 22
(1000) (220) (285) (355) (425) (490) (560)
9.7 12.3 15 17.6 20.3 23 25.6
42
(250) (310) (380) (450) (515) (585) (650)
48 10.7 13.3 16 18.6 21.3 24 26.6 29.3
(1200) (270) (335) (405) (475) (545) (610) (675) (745)
54 11.7 14.2 17 19.6 22.3 25 27.6 30.3 33.2
(1400) (295) (360) (430) (505) (565) (635) (700) (770) (845)
60 12.7 15.3 18 20.6 23.3 26 28.6 31.3 34.2
(1600) (320) (390) (455) (525) (595) (660) (725) (795) (870)
72 14.7 17.3 20 22.6 25.3 28 30.6 33.3 36.2
(1800) (375) (440) (465) (575) (645) (710) (775) (845) (920)
84 16.7 19.3 22 24.6 27.3 30 32.6 35.3 38.2
(2000) (425) (490) (555) (625) (695) (765) (830) (895) (970)
96 18.7 21.3 24 26.6 29.3 32 34.6 37.3 40.2
(2400) (475) (540) (610) (675) (745) (815) (880) (950) (1020)
108 20.7 23.3 26 28.6 31.3 34 36.6 39.3 42.2
(2800) (525) (590) (660) (730) (795) (865) (930) (995) (1070)
120 22.7 25.4 28 30.6 33.3 36 38.6 41.3 44.2
(3000) (575) (645) (710) (780) (845) (915) (980) (1050) (1120)
* Para material en partículas finas se deberán utilizar alturas de faldones en la columna del
tamaño de partículas de 2 in (50 mm)
Tabla 12.47
aa, altura mínima del faldón descubierto para rodillos de acanalamiento en 20° de tres rodillos iguales
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Tabla 12.48
aa, altura mínima del faldón descubierto para rodillos de acanalamiento en 35° y 45° de tres rodillos
iguales
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Faldones para puntos de carga intermedios
Cuando una banda se carga en más de un punto a lo largo de la longitud del transportador, se deberá
prestar atención a la configuración de los faldones en los puntos de carga intermedios. Dado que la carga
del material tiende a aplanarse y extenderse a medida que la banda se mueve, los faldones en los puntos
de carga intermedios deben diseñarse para dejar que el material cargado previamente pase libremente.
A menudo, los chutes de carga intermedios son más estrechos secuencialmente, con un generoso espacio
libre sobre el perfil del material previamente cargado.
El material a granel de puntos de carga adicionales debe centrarse en la banda y colocarse en la parte
superior de la carga anterior para minimizar los derrames. Los derrames se pueden producir en los puntos
de carga intermedios, aún con el diseño de faldones más cuidadoso, debido a las fluctuaciones en la carga
inicial.
A menudo, cuando los puntos de carga están relativamente cerca, es mejor continuar los faldones entre los
puntos de carga que arriesgarse a tener problemas con el material fugitivo, que pueden crearse por el uso
de faldones de longitudes relativamente cortas en los puntos de carga intermedios . Los faldones continuos
son una buena garantía contra los derrames.
En ocasiones, el uso de una banda más ancha de lo normal o una banda acanalada de más profundidad
facilitará la carga sin derrames en puntos de carga intermedios.
Figura 12.49
Puntos de carga múltiples
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Tira de sellado
Faldón de caucho
Barra de
sujeción
Placa
antidesgaste Perno y tuerca
Banda
Figura 12.50
Faldón ajustable simple y sistema de sellado
Las tiras de bandas transportadoras usadas nunca deben utilizarse para sellar los faldones, ya que la
carcasa de la banda puede haber recogido material fino abrasivo, que puede dañar la cubierta de la banda
en movimiento. Las tiras de sellado se pueden colocar en vertical o en un ángulo; se pueden colocar
de modo que sellen el borde exterior de la banda o bien, de manera que regresen debajo del faldón
(también conocido como faldón tangencial). El borde colocado en ángulo proporciona un mejor sellado
entre rodillos a medida que la banda se flexiona con la carga. Sin embargo, se debe prestar atención al
diseño para combinar un buen sellado y minimizar la fricción y el desgaste de la cubierta de la banda.
Muchos tipos de sistemas de sellado patentados que se han desarrollado para mejorar el sellado se ajustan
automáticamente y reducen el tiempo de mantenimiento.
Cuando las características del material a granel lo permitan, como un tamaño uniforme de partículas
mayor a 1 in (25 mm) sin material fino, la tira de sellado de elastómero puede omitirse, pero únicamente
cuando los faldones no estén demasiado cerca del borde de la banda. Las tiras de sellado de bordes de los
faldones deben ajustarse frecuentemente de modo que el sello sólo toque la superficie de la banda. Forzar
la tira con fuerza contra la cubierta de la banda puede requerir energía adicional para mover y acanalar
la banda. En transportadores con faldones continuos, la presión inadecuada del borde de los faldones de
caucho puede sobrecargar el motor que acciona la banda transportadora.
Hay muchas teorías sobre la dureza necesaria de los sellos de faldones. En general, la dureza del sello
debe ser suficiente para permitir que cumpla con su función mecánica del diseño. Más importante que
la dureza es la selección de un sello de faldones con resistencia a la abrasión de modo que el sello sea de
sacrificio y se desgaste antes de desgastar la banda.
Los daños cerca del borde de la banda por debajo del faldón a menudo se atribuyen al sistema de
sellado. Sin embargo, este daño no siempre puede ser el resultado de un exceso de presión de sellado,
sino más bien de la abrasión de material atrapado en los puntos de atasco. La instalación cuidadosa de
revestimientos, faldones y tiras de sellado para que formen una línea lisa, sin bordes dentados o diente
de sierra, que se abran poco a poco en la dirección de desplazamiento de la banda, es sumamente útil
para eliminar estos daños de atrapamiento en la banda. Se deberá minimizar el pandeo de la banda en
la zona de carga para mejorar el sellado y reducir el acanalado de la banda. La carga en la transición
debe evitarse, ya que puede crear un punto de atrapamiento, y el sellado en la geometría variable de la
transición es complejo.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Fricción contra los faldones
La potencia adicional requerida para superar la fricción del material a granel contra los faldones y para
superar la fricción de las tiras de sellado de los faldones contra la banda se analiza en el Capítulo 6.
REVESTIMIENTOS ANTIDESGASTE
Los chutes de transferencia deben revestirse en las superficies de flujo con un material que proporcione
buena resistencia abrasiva y al desgaste de modo que sea este revestimiento, y no el chute mismo, el
elemento de sacrificio. El tipo de material de revestimiento debe ser compatible con el material a granel
que se maneja. Según el costo del material de revestimiento así como la facilidad para sujetarlo a las
paredes del chute, la selección casi siempre debe tener en cuenta las limitaciones. La Tabla 12.51
muestra un rango de materiales que actualmente se utilizan como revestimientos de chutes y algunas
de las características de los materiales. La guía "The Design of Transfer Chutes and Chute Linings for
Bulk Materials” (El diseño de chutes de transferencia y revestimientos de chutes para materiales a granel)
(1989), con revisiones menores, y el siguiente texto también se basa principalmente en la información
incluida en el documento de MHEA.
Resistencia
Resistencia
Material Costo a la Resistencia Calidad de Fácil
a la
de revestimiento inicial abrasión por al impacto baja fricción fabricación
temperatura
deslizamiento
Azulejos de alúmina Alto Excelente Buena Excelente Muy buena Buena
Placa AR Bajo Muy buena Buena Muy buena Pobre Buena
Acero al carbono Medio Muy buena Buena Muy buena Pobre Excelente
Placa revestida en cromo Alto Excelente Excelente Muy buena Pobre Buena
Acero inoxidable resistente a la
Medio Buena Buena Muy buena Muy buena Buena
corrosión
Azulejos de hierro fundido con
Alto Excelente Excelente Muy buena Muy buena Muy buena
alto contenido de cromo
Acero dulce Bajo Buena Buena Muy buena Pobre Excelente
Poliuretano Alto Muy buena Excelente Pobre Pobre Excelente
Azulejos de cantera Bajo Buena Pobre Buena Buena Muy buena
Caucho Alto Buena Excelente Pobre Pobre Muy buena
Acero inoxidable, pulido Alto Buena Buena Excelente Muy buena Muy buena
UHMW Medio Buena Pobre Pobre Excelente Excelente
Azulejos vitrificados Bajo Muy buena Pobre Muy buena Muy buena Excelente
Tabla 12.51
Características del revestimiento antidesgaste
Azulejos de alúmina
Las baldosas de cerámica de alúmina son muy utilizadas para combatir la abrasión por deslizamiento
en chutes y tolvas donde la resistencia al impacto no es un requisito. Este producto es especialmente
adecuado para el manejo de carbón triturado limpio. La cerámica con alto contenido de alúmina es un
material de resistencia al desgaste con óxido de aluminio con un contenido de 85% a 95%. La dureza
es de 9 Mohs y 10 Mohs respectivamente. Estos azulejos no ofrecen absorción de agua y alta resistencia
química. Incluso las pequeñas variaciones de altura de los cerámicos pueden crear una saliente para que
se produzca la acumulación. Por lo general, la sujeción se realiza con epoxi y la colocación de los azulejos
debe ser realizada por especialistas para asegurar la unión y la alineación correcta.
Placa AR
Existen muchas marcas de aceros de baja aleación resistentes a la abrasión que ofrecen resistencia
al impacto y al desgaste abrasivo. Estos son, en su mayoría, de baja composición de níquel, cromo o
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
molibdeno, con una dureza en el rango de 300 a 500 HB. Estos aceros son, en consecuencia, mucho más
difíciles de fabricar y formar en chutes más complejos en comparación con el acero dulce; y el costo de
materia prima puede variar con el de acero dulce más del 50% al 100%. El costo de fabricación puede
ser sustancialmente mayor. En vista de la dificultad y los costos de fabricación, el uso de revestimientos de
acero de aleación a menudo se limita a las áreas planas de impacto donde sus beneficios pueden ser mejor
explotados a un costo mínimo o en áreas donde se pueden fijar paneles o placas planas mediante tornillos
avellanados o clavos soldados. Los aceros de aleación ofrecen propiedades de fricción similares al acero
dulce aunque, en general, son un tanto menos propensos a la oxidación y la corrosión, lo que reduce la
posible acumulación del material a granel.
Acero al carbono
Las placas de acero al carbono están disponibles en una gama de calidades (0.30% de C a 0.50% de C)
que ofrecen mayor dureza desde 150 HB hasta 250 HB y, por lo tanto, mejor resistencia al desgaste que
el acero dulce. El material es ligeramente más difícil de formar y fabricar que el acero dulce y el costo
probable es de 25% a 50% más.
Placa revestida
Las placas revestidas son para aplicaciones sujetas a abrasión severa e impactos, como las aplicaciones con
mineral de hierro. Las placas revestidas se fabrican depositando una capa muy dura de hierro/cromo de
alto contenido de carbono sobre una placa de soporte de acero dulce mediante un proceso de soldadura.
La superficie ofrece buena resistencia a la oxidación. La composición del depósito puede modificarse
mediante la adición de elementos de aleación, y la dureza es generalmente superior a 600 HB. El corte
de la placa se realiza mejor utilizando un cortador de plasma y, por lo general, es difícil de trabajar con
máquina. Las placas se pueden soldar en el interior de los chutes utilizando el soporte de acero dulce,
con soldadura de pernos o bien, el fabricante puede suministrar el material previamente perforado. Este
material de revestimiento no se recomienda para su uso en un entorno corrosivo, ya que las grietas en la
superficie permiten que el medio corrosivo llegue a la placa de soporte de acero dulce.
La dureza varía entre 200 HB a 400 HB, la mayor dureza disponible en algunas marcas ofrece mayor
resistencia a la abrasión, aunque estos aceros son más difíciles de formar y fabricar, ya que la dificultad
aumenta con la dureza. Estos aceros ofrecen buenas propiedades de flujo y baja fricción con resistencia
a la corrosión y al impacto, con resistencia a la abrasión dependiendo en gran medida de la dureza.
Normalmente, el fijado se realiza con orificios a través del revestimiento, con pernos o soldando el
material al soporte del chute. Alternativamente, se sueldan pernos a la parte posterior de las secciones de
revestimiento.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Acero dulce
Las placas de acero dulce son el material tradicional con el que se fabrican muchos chutes por ser dúctil
y ofrecer facilidad de fabricación y adaptarse a formas complejas con buena resistencia estructural a un
precio moderado. Los revestimientos de acero dulce pueden agregarse al sistema de chutes en ubicaciones
adecuadas donde se produce desgaste para facilitar el reemplazo y evitar el desgaste de la estructura
principal. Normalmente, los revestimientos se fijan mediante tornillos avellanados, lo que ofrece líneas
uniformes en la superficie del chute. Estos pueden estar pulidos para mejorar el flujo de material, aunque
por lo general el "trabajo de pulido" se realiza en la operación. El acero dulce presenta una propensión
inherente a la oxidación y la corrosión y es muy proclive a la acumulación de materiales finos en las zonas
húmedas fuera del flujo de la corriente. Se requieren chutes de ángulos pronunciados para contrarrestar
esta situación. Con una dureza Brinell de aproximadamente 150, el acero dulce solo es moderadamente
resistente a los impactos y al desgaste abrasivo y, en situaciones de impactos severos, es usual emplear
refuerzos de barras o rieles en las superficies de deslizamiento para promover la acumulación de material
fino y mitigar el desgaste. El eje de las barras o rieles se realiza en línea con el flujo de material para asistir
al flujo.
Poliuretano
El poliuretano es un material plástico resistente y suave que puede tener toda la resiliencia del caucho
natural o tener grados de dureza con mejores propiedades en la fricción de las paredes y resistencia a la
abrasión para durar más que los cauchos más resistentes en aplicaciones de chutes. La forma de lámina
a menudo incorpora metal o tela de refuerzo, similar a revestimientos de caucho. En su estado curado, el
poliuretano no es tóxico y se dispone de grados adecuados para su uso en la industria alimentaria. Ofrece
buena resistencia química y puede utilizarse en aplicaciones de hasta -58 °F (-50 °C). La temperatura
operativa máxima debe limitarse en 122 a 158 °F (50 a 70 °C). El poliuretano puede ser inflamable, por lo
que las aplicaciones deben ser cuidadosamente evaluadas.
Azulejos de cantera
Este es un producto de bajo costo que ofrece resistencia al desgaste abrasivo en ausencia de impactos. La
fijación es con cemento o epoxi. Inicialmente, los azulejos ofrecen una superficie lisa con baja fricción,
aunque el posterior desgaste de las uniones de la lechada puede causar problemas creando un lugar para
que comience a acumularse el material.
Acero inoxidable
El acero inoxidable austenítico (17% - 18% de Cr) está disponible en un número de grados que se adaptan
a las diferentes necesidades de los sectores en los que se emplea; el grado 304 está disponible en forma de
láminas en un rango de espesor de hasta 4 in (100 mm) y es adecuado para la mayoría de las aplicaciones
en donde se manejan materiales a granel fuera de las industrias farmacéutica, química y alimentaria. El
acero inoxidable grado 316 está disponible en forma de láminas similares y es un material aceptable para
la mayoría de las aplicaciones farmacéuticas y de alimentos. Para el trabajo del chute, normalmente se
adopta un acabado de superficie "pulida", que se obtiene con fresadora o mediante el pulido mecánico de
la superficie después de la fabricación. El acero inoxidable ofrece una baja fricción al manipular muchos
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
de los materiales más difíciles e inherentemente evita problemas de oxidación y corrosión y, en los grados
indicados, puede adoptar formas y utilizarse para fabricar chutes mediante máquinas y métodos de
fabricación modernos.
El acero inoxidable tiene un costo inherente: el costo de materia prima es 3 a 4 veces mayor que el del
acero dulce y, por lo tanto, se limita principalmente a aplicaciones en las que se toleran revestimientos
delgados para satisfacer los requisitos de bajo deslizamiento y donde su mayor resistencia a la abrasión
en comparación con el acero dulce es un beneficio. Generalmente, la fijación se realiza con tornillos
avellanados o soldadura sobre la placa de soporte de acero dulce de la estructura principal del
chute, aunque se deberá proceder cautelosamente al disponer las fijaciones avellanadas en placas de
revestimiento delgadas. En lugar de proporcionar una placa de revestimiento de acero inoxidable, a
menudo se construyen chutes para material fugitivo de modo que la pared del chute actúa como una
buena superficie de deslizamiento.
Las placas de revestimiento de material compuesto patentadas están disponibles y comprenden placas
de acero inoxidable con un soporte de caucho unido que ofrecen las propiedades de bajo deslizamiento
del acero inoxidable con mayor resistencia al impacto debido a la amortiguación ofrecida por el soporte
de caucho en áreas de impacto. Este revestimiento compuesto también ayuda a la fijación con tornillos
avellanados mediante la indentación del revestimiento de metal en el soporte de caucho. Este material
también puede fijarse con adhesivos para caucho en el sistema de soporte del chute.
UHMW
El polietileno de alto peso molecular (UHMW) es un material común como revestimiento de chutes y
tolvas para aplicaciones de trabajo ligero. Es un material resistente, de costo relativamente bajo, maleable
y que puede cortarse fácilmente. El UHMW tiene una buena resistencia a la abrasión por deslizamiento
y un bajo coeficiente de fricción y particularmente ofrece buenas propiedades antiadherentes, que
ayudan en gran medida a manejar materiales húmedos y pegajosos. Está disponible en grados de calidad
alimentaria y reduce el ruido. Este material no puede resistir los impactos y se desgasta rápidamente en
condiciones de impacto. No es adecuado para la manipulación de materiales altamente abrasivos. No
funcionará en temperaturas que superen los 212 °F (100 ºC) y se ablandará y derretirá. Es inflamable
y arde hasta desprender gases tóxicos, y se debe considerar el riesgo potencial de incendio respecto
de su aplicación. El UHMW tiene un mayor coeficiente de expansión térmica que los revestimientos
metálicos tradicionales, que deberá considerarse en el diseño y la fijación del UHMW como material de
revestimiento.
El UHMW está disponible en diferentes grados, y con el uso de aditivos como fibras de vidrio o perlas,
es posible mejorar la resistencia a la abrasión. La fijación correcta de los revestimientos de UHMW
es esencial. El número incorrecto o insuficiente de sujetadores es la causa más común de fallas. Se
recomiendan tornillos de cabeza avellanada que no deben tener más de 8 in (200 mm) de separación
alrededor del borde de cada lámina. Los soportes de las placas de acero deberán ser tratados previamente
con un compuesto inhibidor de la oxidación, que también ayudará a evitar la entrada de material detrás
del revestimiento. En grandes áreas, las fijaciones intermedias se deberán realizar a no más de 12 in
(300 mm).
Azulejos vitrificados
Los azulejos vitrificados son cerámicos de bajo grado totalmente sinterizados y vitrificados en horno. Se
utilizan cuando se requiere baja fricción en combinación con resistencia a la abrasión por deslizamiento
en aplicaciones de trabajo relativamente liviano. Se utilizan más en contenedores y tolvas que en chutes de
transferencia.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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CHUTES PARA MATERIAL FUGITIVO
La recolección de material fino desde los dispositivos de limpieza de la banda en el transportador de
alimentación puede presentar un problema mayor en el punto de transferencia, que se deberá considerar
cuidadosamente. Con raspadores de banda ubicados en la polea de descarga, o muy cerca, a menudo es
posible recolectar el material fino dentro del chute de transferencia principal o proporcionar un "chute
para material fugitivo" separado específicamente para este fin. Para consultar un análisis de los dispositivos
de limpieza de la banda, vea el Capítulo 11. La recolección de material fino es una parte importante de
todo el diseño del sistema de transferencia y estos "chutes para material fugitivo" generalmente requieren
ángulos de inclinación del chute más pronunciados y un revestimiento de baja fricción para evitar la
acumulación. En algunos casos, donde el espacio para ángulos bastante pronunciados del chute para
material fugitivo es insuficiente, es necesario instalar un dispositivo de vibración para inducir el flujo o un
transportador auxiliar para transportar el material fino nuevamente al flujo de material principal.
El método más simple de descarga de una banda transportadora es dejar que el material pase sobre una
polea final y que caiga sobre una pila. Con el agregado de un chute adecuado tipo "ala de murciélago",
la descarga puede dirigirse de la forma deseada, a una pila, contenedor u otro transportador. Una
bifurcación en el chute de descarga, con una compuerta automática o un desviador de cangilón, permitirá
que el material fluya simultáneamente en dos direcciones (división en línea) o alternativamente en otra
dirección. Si se requieren varios puntos de descarga específicos, la banda transportadora puede pasar
sobre trippers fijos, que afectarán la descarga en estos puntos. Se puede utilizar un tripper móvil para
descargar material en muchos puntos a ambos lados de la banda, o a un lado, de forma continua o
intermitente.
Cuando se utiliza una banda plana, es posible colocar arados en los puntos de descarga y dirigir el
material desde la banda a un lado o simultáneamente a ambos lados de la banda. Tales arados pueden
tener una posición fija o ser móviles para afectar un rango más amplio de puntos de descarga. Las bandas
acanaladas se pueden aplanar temporalmente para permitir la descarga con un arado.
Cuando el material se descarga sobre una polea final, la velocidad de la banda y el diámetro de la polea
final son factores que determinan el recorrido del material descargado. Este recorrido se denomina
trayectoria. La forma de las trayectorias del material descargado es importante cuando se diseñan chutes
de descarga y cuando el material cae libremente sin un chute en un apilamiento.
El cuidado en el diseño de los chutes de descarga redundará en el buen funcionamiento del transportador
de banda. Las combinaciones ingeniosas de chutes de descarga y puertas o desviadores facilitarán el
desvío del material en las direcciones deseadas, la recolección del material que se adhiere a la banda,
evitarán los derrames de material, y controlarán la generación de polvo en caso de aplicaciones de
materiales secos, polvorientos o finos. El Capítulo 2 ilustra diversos diseños de descarga comunes.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Figura 12.52
Descarga sobre la polea final
Chutes de descenso
Cuando la formación de polvo y la degradación son inapropiados, se utilizan chutes de descenso para
dirigir los materiales a almacenamiento. A continuación se ilustran y describen cuatro formas comunes de
chutes de descenso:
Figura 12.53
Chute de descenso en espiral
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Figura 12.54
Chute de descenso al contenedor
Figura 12.55
Una forma de un chute de descenso en escalera para rocas
Chutes telescópicos
Los chutes de descarga telescópicos se utilizan para minimizar el polvo al descargar el material en una
pila. Las secciones telescópicas usualmente se conectan con cables de tal manera que un tensor levanta
las secciones sucesivamente para mantener el extremo más bajo del chute justo por encima de la parte
superior de la pila de almacenamiento. Los materiales que tienden a contener polvo a menudo se colocan
en pilas de almacenamiento mediante chutes telescópicos.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Figura 12.56
Chute de descarga telescópico
ALIMENTADORES
Un alimentador es un transportador u otro mecanismo adaptado para controlar la velocidad de entrega
del material a granel. El propósito de este capítulo es establecer el método conservador recomendado por
CEMA para la selección, el diseño y la operación de los alimentadores de transportadores de banda.
Las áreas de sección transversal y las capacidades proporcionadas en el Capítulo 4, Tablas 4.41 a 4.48, se
basan en un flujo de material uniforme y continuo. Algunas variaciones en el área de la sección transversal
del flujo pueden ser permitidas, siempre que estas no afecten apreciablemente el flujo promedio. Sin
embargo, la alimentación intermitente o irregular del material a la banda resultará en la alternancia de
partes vacías y sobrecargadas de la banda. A menudo, tal condición causa una pérdida de capacidad
y, muy probablemente, derrames de material sobre los bordes de la banda a lo largo de las partes
sobrecargadas. Se deberán emplear algunos métodos de regulación de alimentación, particularmente
cuando el transportador de banda sea cargado desde tolvas, contenedores o pilas. El material descargado
a un transportador de banda de otros transportadores requiere solamente un chute de transferencia
adecuado. La tasa de alimentación se debe establecer en algún lugar del sistema transportador. El método
más común para variar la velocidad de avance de alimentadores de banda es mediante el uso de un
accionamiento de velocidad variable.
Los alimentadores pueden ser de diversos tipos, como de tornillo, banda, arrastre, placas, placa de vaivén,
vibratorios, paletas rotativas o tambor, disco giratorio o alimentadores de mesa. Los alimentadores de
placas, arrastre y paletas proporcionan una alimentación ligeramente pulsátil, a menos que el espaciado
de las placas, barras de arrastre o las paletas sea pequeño en comparación con el volumen de material
que se suministra. Sin embargo, los chutes de estos alimentadores del transportador de banda suelen
minimizar las pulsaciones. Los dispositivos de retardo, suspendidos en dichos chutes, pueden ayudar a
reducir los picos de las pulsaciones.
La elección de los alimentadores depende de las características del material manipulado, la manera en que
se almacena el material y la tasa de tonelaje de alimentación.
Alimentadores de tornillo
El transportador de tornillo puede situarse en la parte inferior de un contenedor de almacenamiento
para controlar y regular el flujo de la mayoría de los materiales de manera uniforme y continua, excepto
aquellos materiales que contienen partículas grandes o material fino muy aireado o los que tienden a
comprimirse.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Alimentadores de arrastre
(alimentadores de palas de arrastre)
Un alimentador de arrastre consta de una sucesión de placas o palas montadas entre dos tramos de la
cadena del transportador. Las placas o palas se arrastran a lo largo de la parte inferior de un canal. Un
alimentador de arrastre es un sistema simple y compacto para controlar la alimentación de materiales
finos o partículas pequeñas.
Alimentadores de placa
Los alimentadores de placas se utilizan para manipular materiales abrasivos, pesados y grumosos. El
material se transporta en placas de metal o "bandejas" superpuestas montadas en o entre tramos de
la cadena del transportador. Normalmente, las cadenas están equipadas con rodillos, que viajan sobre
carriles metálicos.
Alimentadores vibratorios
El alimentador vibratorio consta de una bandeja o canal a la cual se aplica un movimiento vibratorio para
impulsar el material en un flujo definido y controlado. Normalmente, se coloca debajo de la abertura en la
parte inferior de un contenedor u orificio debajo de una pila de almacenamiento.
Figura 12.57
Alimentador vibratorio
Los alimentadores vibratorios manejan correctamente una amplia gama de materiales. Sin embargo,
su uso debe evitarse cuando el material tiende a adherirse y acumularse en la superficie de la bandeja o
canal.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
La compuerta junto con la relación de la longitud y el diámetro del tambor de entrada define el área
activa de la sección transversal dentro de la tolva. La velocidad de rotación y la altura de la compuerta de
apertura determinan la tasa de suministro. La rotación del tambor permite que el material se suministre
suavemente sin retardar el flujo de material mientras se reduce al mínimo la carga de sobretensión, la
degradación del producto, la generación de polvo y se mantiene la uniformidad del flujo de material. El
flujo de material puede detenerse parando el tambor o cerrando la compuerta. Con el material uniforme,
se pueden determinar la compuerta y la velocidad del tambor. Si las características del material cambian,
el flujo de material puede modificarse ajustando el área de la entrada o variando la velocidad del tambor.
Los materiales a granel con un ángulo de reposo de hasta 50 grados que consisten de material fino o
partículas de hasta 12 in (305 mm) se pueden suministrar utilizando alimentadores de tambor rotativo.
Los diámetros del tambor varían de 10 a 108 in (250 a 2,750 mm) y están disponibles con capacidades de
2 a 9,375 tph por pie de ancho del tambor (de 8 a 36,800 mtph por metro de ancho del tambor).
Tabla 12.58
Capacidades del alimentador de tambor típico
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Figura 12.59
Alimentador de tambor rotativo en ángulo de reposo
ALIMENTADORES DE BANDA
Un alimentador de banda es un alimentador volumétrico que utiliza una banda transportadora para
retirar un área de la sección transversal designada de sólido a granel de una gran cantidad de sólido a
granel almacenado. A menudo, los alimentadores de banda son problemáticos ya que es difícil prever
todas las cargas intermitentes que pueden producir la obstrucción o la detención del accionamiento.
Además, las bandas del alimentador típicamente cortas a menudo sufren un rápido desgaste debido a los
tiempos de ciclo cortos. El propósito de esta sección es establecer el método conservador recomendado
por CEMA para la selección, el diseño y la operación de los alimentadores de bandas transportadoras.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Compuerta
reguladora
Rango de aplicación
Normalmente, un alimentador de banda es un transportador de banda corto, instalado debajo de un
depósito de almacenamiento. Generalmente, la banda tiene un borde plano, acanalado o toma la forma
del perfil de un rodillo de recolección y se apoya en rodillos con poca separación o en una cama de
deslizamiento. Los alimentadores de banda se utilizan ampliamente para el manejo de material fino, de
flujo libre, abrasivo y friable. Los alimentadores de banda toleran relativamente los metales residuales.
A menudo, los alimentadores de banda son una solución rentable, fácilmente adaptable para el control
automático de la tasa de flujo mediante la variación de la velocidad de la banda. Un alimentador debe ser
considerado un transportador especial que se utiliza para la extracción de material en almacenamiento,
y la práctica de combinar el diseño del alimentador en el punto de carga de un transportador debe
realizarse con suma precaución. Los alimentadores diseñados u operados de forma inapropiada pueden
ser muy problemáticos, y la atención al detalle en el diseño, la puesta en marcha y la operación es
fundamental para el buen funcionamiento y la vida útil de los componentes.
La decisión sobre cuándo utilizar un alimentador de banda se basa en un número de factores. La
siguiente es una guía general de idoneidad basada en la práctica aceptada y que clasifica el sólido a
granel de acuerdo con la norma n.° 550 de ANSI/CEMA, 'Classification and Definitions of Bulk
Materials' (Clasificación y definiciones de materiales a granel). Es posible que surjan diseños fuera de estas
recomendaciones de diseño, y la combinación de diversas y variadas propiedades podría hacer que el
sistema no sea apto para aplicaciones con un alimentador de banda.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Designación de ¿Adecuado para
Clase principal Características
código alimentación con banda?
Muy fino malla < 100 A No
Fino malla 100 a 1/8 in B Sí
Granular 1/8 a 1/2 in C Sí
Tamaño del material
Partículas grumosas más de 1/2 in D Sí
Irregular, filamentoso, fibroso,
E No
cilíndrico, bloques, etc.
Flujo muy libre < 19 grados 1 No
Fluidez - ángulo de Flujo libre 20 a 25 grados 2 Sí
reposo Flujo promedio 26 a 39 grados 3 Sí
Flujo lento > 40 grados 4 No
Ligeramente abrasivo 5 Sí
Abrasividad Moderadamente abrasivo 6 Sí
Sumamente abrasivo 7 Sí
Muy polvoriento L No
Aireación - fluidez M No
Explosividad N Sí
Contaminado P Sí
Degradable, desglose por tamaño Q Sí
Emite gases o vapores
R Sí
nocivos o tóxicos
Altamente corrosivo S No
Otras propiedades o
Ligeramente corrosivo T Sí
peligros
Higroscópico U Sí
Entrelazado, unido o aglomerado V No
Aceites presentes W Sí
Se compacta bajo presión X No
Muy ligero y esponjoso - puede ser
Y Sí
barrido por el viento
Sí < 450 °F
Temperatura elevada Z
(232 °C)
Tabla 12.62
Características del material a granel que en general se consideran ideales para los alimentadores de banda
Construcción
Para el diseño de los alimentadores y su uso en aplicaciones comunes existen prácticas generalmente
aceptadas. Los alimentadores de banda pueden ser adaptados para funcionar perfectamente fuera de los
límites de diseño recomendados con diseños especiales y en combinación con equipos auxiliares. Consulte
a una compañía miembro de CEMA para recibir asesoramiento sobre la viabilidad de las modificaciones
de diseño para el uso de alimentadores de banda en aplicaciones especiales.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Tabla 12.63
Límites típicos del diseño del alimentador de banda
Las recomendaciones de diseño se basan en el uso del alimentador como un dispositivo de control del
flujo volumétrico debajo de una tolva o apilamiento. El diseño de las tolvas basado en las propiedades
de flujo de materiales está bien establecido. Para que un alimentador de banda funcione correctamente,
la descarga de la tolva debe diseñarse para evitar la formación de puentes, agujeros de paso, impactos
directos o sobrecargas. Para el diseño del alimentador se requieren algunos valores del flujo y las
características del material necesarios para el diseño de la tolva. Es posible que se cometan graves errores
al suponer las propiedades de los sólidos a granel y los factores de diseño. La Tabla 12.63 muestra el
material a granel mínimo y de construcción y los resultados de las pruebas que se requieren antes de
intentar diseñar el alimentador.
Tabla 12.64
Pruebas mínimas del material requeridas para el diseño del alimentador de banda
Mantenimiento
Si bien los alimentadores de banda son económicos, estos sistemas requieren mantenimiento regular
para funcionar según los criterios deseados. Dado que el mantenimiento regular para mantener el
funcionamiento es obligatorio, el alimentador y el área circundante se deberán diseñar para facilitar el
acceso y reemplazo de los elementos desgastados. El reemplazo de los componentes de desgaste como
revestimientos antidesgaste, sellos de faldones y placas de regulación de impacto deberá recibir la atención
necesaria para reducir el desgaste de la banda y controlar las fugas de polvo y los derrames.
Debido a que las bandas alimentadoras son cortas y están sujetas al desgaste abrasivo, deben reemplazarse
con mayor frecuencia que en el resto del sistema. Es aconsejable adaptarse a esta necesidad mediante
el diseño espacioso y con un tensor de banda suficiente para facilitar la extracción y el reemplazo de la
banda. Por lo general, la alineación de la banda es fácil de controlar en alimentadores de una dirección,
aunque muy difícil de controlar en alimentadores de reversa debido a las cargas significativas impuestas
en la banda por los sólidos a granel, los patrones de acumulación y el desgaste en la tolva. Cuando sea
posible, el alimentador de bandas deberá tener una sola dirección y, cuando se requiera el funcionamiento
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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en reversa, se deberá considerar un transportador de transferencia de reversa secundario. En ocasiones,
se utilizan construcciones de bandas especiales, como las bandas en V, para facilitar la extracción desde la
tolva, o bandas de bordes elevados, para contener los derrames. Estas bandas tienen sus ventajas por los
beneficios previstos, aunque también presentan limitaciones de diseño en términos de limpieza y sellado
de la banda.
12
PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Capacidad
Normalmente, la capacidad necesaria es un requisito de diseño. El diseño de un alimentador es un
proceso iterativo debido al gran número de variables y normas que determinan el exitoso diseño del
alimentador de banda. La compuerta de regulación se utiliza típicamente para regular el flujo durante
la puesta en marcha. Las tasas del flujo de producción deben controlarse permitiendo el ajuste de la
velocidad de la banda para que la apertura de la compuerta de regulación pueda permanecer constante y
compatible con el resto del diseño del alimentador.
Recomendación de CEMA
• El ancho mínimo de la banda debe ser 2 veces la abertura del espacio en la parte trasera de la tolva
o 2 veces el diámetro de la salida de la tolva de alimentación.
• El diseño se deberá basar en el supuesto de que habrá faldones en toda la longitud del alimentador.
• Se deberá seleccionar el ancho de la banda y el ángulo de acanalamiento para alimentadores en
base a la distancia al borde estándar y al ángulo de sobrecarga del material dentro del rango de
velocidad recomendado de la banda.
• La carga deberá ser acorde con la dirección del recorrido del alimentador.
BW
BW
2/3 BW
bwe × BW
Φs Hdiseño
As As
Hdiseño = × 1.25
2 × BW
3
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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2/3 BW
Φs Hdiseño
As
β
bwe × BW
m
As
As
Hdiseño = 3 × BW × × m2 × sin(β) × cos(β) × 1.25
2
Lh
~0.5 BW ~0.67 BW
Figura 12.69
Diseño del faldón de alimentación cónico del alimentador.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
La banda receptora
completamente en
transición antes de
que comience la
carga
La extensión de la caja
trasera mejora el sellado Cerrado para
contener el polvo
Rodillos de recolección
La carga central
o rodillos con ejes
Leve descenso mejora la alineación de
móviles normalmente
la banda y reduce
muy próximos entre sí
los derrames
Figura 12.70
Diseño típico del alimentador de tolva especial
Compuerta ajustable
del alimentador Hdiseño + 25%
Hdiseño - 25%
Hdiseño
Figura 12.71
Compuerta ajustable de descarga del alimentador
Se requieren varios cálculos de tensión para el cálculo de la tensión total de la banda de un alimentador.
Se pueden clasificar en los siguientes grupos:
• Carga vertical en la banda alimentadora
• Fuerza para cortar el material a granel
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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• Resistencia de fricción del faldón
• Fuerza para elevar el material a granel
• Fuerza para mover la banda, los rodillos, las poleas y la resistencia de los accesorios
La fuerza para elevar el material y mover la banda sobre los componentes estándar se proporciona en el
Capítulo 6. La carga vertical, la fuerza para cortar el material y la resistencia a la fricción de los faldones
en la tolva se tratarán como casos especiales para los cálculos de tensión de la banda alimentadora.
Cuando una tolva se llena primero, la carga en la banda es casi totalmente vertical. Una vez que el
material ha fluido de la tolva, se establecen campos de tensión que a menudo reducen la carga. Es común
que la tensión inicial de extracción de la banda sea tanta como la tensión de funcionamiento una vez que
se establece el flujo. Por lo tanto, mantener el material en la tolva y funcionando a una velocidad constante
por lo general reduce los requisitos de potencia del alimentador. Existen otras ventajas de mantener el
material en la tolva, como la reducción del impacto en el alimentador de banda y en la estructura. Dado
que es inevitable que la tolva esté vacía numerosas veces durante la vida útil del equipo, se recomienda
que los requisitos de potencia del alimentador estén basados en la carga hidrostática inicial o la carga
máxima, Qi. Qi debe calcularse suponiendo que el alimentador tiene una tolva llena utilizando la ecuación
12.76.
Para estimar Qi es necesario determinar el volumen de material que crea la presión en el plano de corte.
Para el material que se ha concentrado, el ángulo de arqueo, φi, en la base de la tolva en el plano de corte
y el coeficiente efectivo del material de fricción interna, tan (φi). Para sólidos a granel de flujo muy libre,
el ángulo de reposo se puede utilizar como una estimación del ángulo de arco igual al ángulo de fricción
interna. El coeficiente de fricción basado en el ángulo de fricción interna del material y la geometría de la
tolva se denomina μ. Dado que la mayoría de los alimentadores de banda son horizontales o en pendiente
ligeramente en descenso, µ puede suponerse de forma conservadora como: µ = tan (φi), el coeficiente de
fricción interna.
Para materiales que no han tenido tiempo de concentrarse, el volumen de material a menudo se considera
como la columna vertical en el plano de corte o φi = 90 grados. Suponer una columna vertical de
material produce un resultado conservador y, a menudo, se utiliza para calcular la tensión de extracción
requerida para una situación en que el chute está obstruido
FQ = tan(φ i ) × Qi
Ecuación 12.72
FQ, fuerza para cortar el material a granel a medida que sale de la
tolva del alimentador
Donde:
Para estimar la carga es necesario determinar la masa de material que se carga de manera efectiva en el
plano de corte (volumen de presión). Esto se realiza mediante la estimación del volumen sobre el plano de
corte que estaría contenido en el campo de tensión de arco que se forma en el material bajo condiciones
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
de flujo. El ángulo de arqueo, φ, se puede determinar mediante pruebas de celdas de corte y la geometría
de la tolva. Los valores conservadores de φi para sólidos a granel de flujo libre son de 70 a 80 grados. La
fuerza de corte para diseños de alimentadores simples que manejan sólidos a granel de flujo libre se puede
estimar calculando el volumen de material de sobrecarga sobre el plano de corte, calculando el peso y
aplicando el coeficiente de fricción interna del material. Para diseños de tolvas o alimentadores complejos,
consulte a una compañía miembro de CEMA para obtener sugerencias.
Volumen de presión (consultar texto)
y2 y1 h1 h
h2 Фi
Lh
b2 b1
Figura 12.73
Alimentador de banda simple
h
h1
Фi b1 b1
h2
Lh Lh
b2 b2
Volumen de carga consolidada basado Volumen de carga
en el ángulo de fricción interna, Фi hidrostática no consolidada
Figura 12.74
Volúmenes de presión del alimentador de banda simple
1 ⎛ b +b ⎞ ⎛ h +h ⎞
Vfs = × ⎜⎜⎜ 1 2 ⎟⎟⎟ × ⎜⎜⎜ 1 2 ⎟⎟⎟ × Lh
2 ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠
Ecuación 12.75
Vfs, volumen de presión consolidada
Qi = Vfs × γ m
Ecuación 12.76
Qi, Carga máxima sobre la banda alimentadora
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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El peso del material de sobrecarga, Qi, es el volumen por la densidad aparente. Considere la densidad
aparente bajo la carga concentrada del material en la tolva y no la densidad aparente suelta. Considere
la posibilidad de que la tolva del alimentador se haya sobrecargado y que podría considerarse un chute
obstruido. En este caso, sustituya h, la altura del material en la tolva, por h1 y h2. Por tanto, la resistencia
al corte del material para un alimentador simple se estima como una tensión:
Ecuación 12.77
ΔDTQi, tensión de la banda requerida para cortar el material a granel en la
tolva del alimentador
Pv = Pn × K a
Ecuación 12.78
Pv, presión hidrostática sobre los faldones
Donde:
Qi
Pn
b1 b2
Lh
2
1 sin i
Ka (adimensional)
1 sin i
La resistencia del faldón dentro de la tolva es la presión hidrostática, Pv, por el área del faldón por el factor
de fricción entre el material a granel y el faldón. Por tanto, la resistencia del faldón se estima como una
tensión. Nota: El factor 2 es para los 2 lados de la tolva. La pared del fondo no se considera.
⎛y + y ⎞
ΔTs = 2 × Pv × Lh × ⎜⎜⎜ 1 2 ⎟⎟⎟ × µ s
⎝ 2 ⎠
Ecuación 12.79
Ts, tensión añadida a la banda por la resistencia del faldón en la tolva del
alimentador
Donde:
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Condiciones limitantes
El producto del coeficiente de fricción entre la banda por el peso del material entre las placas del faldón
más la carga de material a granel en la tolva debe ser mayor que la fuerza para cortar el material en la
salida de la tolva más la resistencia del faldón o la banda no será capaz de extraer material. Si bien esto
parece evidente, suele pasarse por alto. El coeficiente de fricción entre la banda y el material a granel se
puede medir con los mismos procedimientos de prueba utilizados para determinar la fricción interna
y los ángulos de fricción de la pared, o bien puede ser estimado por el fabricante de la banda para la
aplicación. Usar el factor Ka como modificador de la presión hidrostática es una buena aproximación para
el material granular de flujo libre. A medida que disminuye la fluidez del material y aumenta el tamaño de
las partículas, el cálculo se hace más conservador.
ΔTe es la suma de varios componentes individuales de tensión de la banda. Vea la Ecuación 6.8. En
alimentadores de banda es importante incluir la resistencia de la fuerza para cortar el material, ΔTQi, la
resistencia del faldón, ΔTs la fuerza para elevar el material y las principales resistencias del transportador
de banda. Además de estos elementos puede haber otros elementos accesorios, sellos de faldones, arados,
limpiadores de bandas y otros accesorios, los cuales deben ser incluidos ya que, en bandas cortas, pueden
tener un efecto significativo.
Ecuación 12.80
ΔTe-alimentador, tensión total para un alimentador de banda
Naturalmente, el funcionamiento constante del alimentador sin obstrucciones ni atascos es la clave para
suministrar la cantidad de material a granel adecuada a la capacidad de diseño en el proceso. El diseño
del alimentador está sujeto a una variedad de suposiciones de diseño. Los diseñadores de transportadores
con más experiencia pueden utilizar un factor de modificación de Rrf =1.0 mientras que, a los
diseñadores menos experimentados se les recomienda utilizar hasta Rrf =1.5 para producir un diseño muy
conservador.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Longitud total de banda plana con faldón (consultar la Figura 12.70)
lbf
Grava no clasificada Q = 1,000 tph, , i = 70 grados,
m = 100
ft 3
BW = 48 in, Tolva Lh = 6 ft, m s = 1.2 y1 = 1.0 ft y 2 = Hdiseño, m s = 1.5
Suponiendo una estimación inicial para Hdiseño = 1.25 ft, calcular la velocidad de la banda, V, necesaria para establecer
si es razonable
t lbf 1h lbf
1,000 2,000 33,333.33
Q Q h t 60 min = min = 100 fpm
V= = =
A 2 lbf
m BW Hdiseño 333.33
m
3 lbf 2 48 in ft
100 1.25 ft
ft 3 3 in
12
ft
1
b1 = 0.5 x BW = 2 ft, h1 = tan( i ) b1 = 2.7474 1.0 ft = 2.75 ft
2
2 1
b2 = BW = 2.67 ft, h2 = tan( i ) b2 = 2.7474 1.33 ft = 3.65 ft
3 2
1 b1+b2 h1+h2 1
Vfs = Lh = (2.34 ft) (3.20 ft) 6 ft = 22.5 ft 3
2 2 2 2
lbf
Qi = m Vfs = 100 22.5ft 3 = 2,250 lbf
ft 3
Calcular la resistencia al corte del material a granel en la salida de la tolva en base a m s = tan( i )
TQi = Qi m = 2,250 lbf tan( i ) = 2,250 lbf 2.7474 = 6182 lbf
Nota :
Los componentes DT de la banda, rodillos, faldones extendidos, cojinetes, accesorios y demás para levantar el
material a granel deben agregarse a DTs para que la potencia total requerida haga funcionar el alimentador.
Ver el Capítulo 6.
Figura 12.81
Cálculos de ejemplo del alimentador
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
TRIPPERS
Los trippers son dispositivos utilizados para descargar materiales a granel de un transportador de banda a
puntos ascendentes desde la polea de cabeza. Básicamente, un tripper consta de un marco que soporta dos
poleas de marcha lenta; una por encima y delante de la otra. La banda transportadora pasa por encima
y alrededor de la polea superior y alrededor y por debajo de la polea inferior. Por lo general, la banda se
inclina en la polea superior y puede funcionar en posición horizontal o bien, puede inclinarse nuevamente
desde la polea inferior.
Con esta construcción, el material manejado por la banda se descarga en un chute a medida que la banda
se envuelve alrededor de la polea superior. El chute puede adaptarse para atrapar y desviar el material
descargado en cualquier dirección deseada. La configuración del chute, aumentada por las compuertas
móviles o los "desviadores de cangilón" puede realizarse para descargar el material a uno o ambos lados
del transportador de banda o incluso regresar a la banda transportadora más allá del tripper.
Los trippers pueden ser estáticos (fijos) o móviles. Los trippers estáticos se utilizan cuando la descarga de
material debe hacerse en un lugar específico. En un transportador de banda se puede utilizar más de un
tripper estático, ya sea para descargar material de la banda en lugares definidos o para dirigir el material
nuevamente a la banda transportadora para descargarlo sobre el siguiente tripper o la polea de cabeza.
Los trippers móviles tienen un marco para el tripper montado sobre ruedas bridadas, que emplean rieles
paralelos apoyados a cada lado de la banda, normalmente del marco del transportador. Tales trippers
móviles pueden desplazarse mediante un cable y un tensor por la banda misma o bien, mediante un
motor eléctrico montado en el tripper. Estos trippers móviles son reversibles y, en ocasiones, la banda
puede invertirse cuando se mueve el tripper. A menos que los accesorios estén diseñados para revertir la
acción, estos pueden dañarse.
Con frecuencia, los trippers de motor y la banda se disponen para que se muevan continuamente
hacia atrás y adelante a lo largo de secciones particulares del transportador de banda, invirtiéndose
automáticamente al final de su recorrido. Típicamente se utilizan en plantas de energía para cargar los
refugios o en lugares de apilamiento para depositar el material en pilas separadas. Todos los trippers
móviles pueden permanecer en lugares específicos por un corto tiempo o puede ser bloqueados en
posición por períodos más largos. A menudo, los trippers móviles tienen una plataforma para transportar
un operador, o un paso para peatones que permite que el operador cruce de un lado de la banda
transportadora al otro. Los controles de movimiento del tripper se ubican para el acceso conveniente del
operador.
Cuando se maneja material con polvo, como carbón seco, fino y bituminoso, los trippers de motor y
la banda transportadora se proporcionan con sellos en toda la longitud del transportador, cerca de las
aberturas de la tolva cubierta o el refugio debajo de donde descarga el chute del tripper en movimiento.
Estos sellos evitan el escape de polvo de las tolvas o contenedores cubiertos en los que se descargan los
chutes. Hay varias formas de sellos, entre ellos, una "alfombra" móvil de banda de tela cubierta de caucho,
un par de tiras de banda de tela cubierta de caucho en superposición y una alfombra estática de banda de
tela cubierta de caucho. Con el tipo de sello de alfombra estáticos, el tripper lleva poleas que recogen la
alfombra y luego la pasa alrededor del chute de descarga.
Para aumentar la utilidad del tripper para formar pilas grandes o hileras de material en uno o ambos
lados del transportador de banda, el material descargado sobre la polea superior del tripper móvil puede
ser dirigido ya sea a un transportador de banda transversal, horizontal, reversible conducido por el
tripper o bien, a uno de dos transportadores de banda transversales, inclinados conducidos por el tripper.
Un desarrollo más reciente es el uso de "alas de murciélago", que son chutes curvos que sobresalen una
distancia desde la banda y depositan el material en un lugar más distante.
Todos los trippers absorben una cierta cantidad de energía del accionamiento del transportador de
banda, ya que la banda del transportador se flexiona sobre las poleas del tripper. Los trippers móviles
que son accionados por la propia banda transportadora absorben mayores cantidades de potencia del
accionamiento del transportador. Para conocer los requisitos de potencia de los trippers, consulte el
Capítulo 6.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Descarga del tripper mediante configuraciones
auxiliares
Tripper con banda transversal reversible
Con esta configuración, un tripper móvil lleva una banda transversal horizontal reversible. Por medio de
una compuerta en el chute del tripper desviado y la correspondiente dirección de desplazamiento de la
banda transversal, el material descargado de un transportador de banda por el tripper puede colocarse
en pilas grandes o hileras a un lado del tripper. O bien, si se desea, las pilas individuales de diversos
materiales o grados del mismo material pueden apilarse a cada lado del tripper.
ARADOS DE DESCARGA
La descarga de materiales finos de transportadores de banda plana y horizontal se puede lograr con
arados, ya sean fijos o móviles con cable y tensor. También es posible arar el material de transportadores
de banda plana e inclinada si el ángulo de inclinación no es demasiado grande y el material no es
demasiado fluido.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Figura 12.84
Arado de descarga
Básicamente, los arados de descarga son fabricaciones metálicas definidas en un ángulo que típicamente
no excede de 45° con respecto a la línea central de la banda, situadas en el borde inferior con un borde
ajustable, resiliente y no metálico. Existe un gran número de configuraciones comunes de palas para
arados de descarga a fin de efectuar descargas a un lado, a ambos lados simultáneamente, o a ambos
lados simultáneamente pero dejando parte del material en el centro de la banda. El marco del arado de
descarga debe dejar la banda y la carga despejada cuando no está en uso. Normalmente, los arados de
descarga se suben y bajan utilizando cilindros hidráulicos o de aire.
La parte de la banda debajo del arado se apoya en una placa deslizante metálica plana. Esto mantiene la
banda plana de modo que el arado pueda realizar una descarga razonablemente limpia. Los arados rara
vez eliminan el 100 por ciento del material de una banda, por lo que es posible que una pequeña cantidad
de material pase por debajo del arado y sobre la polea final del transportador. Se deberá proporcionar un
método para recoger o dirigir este material. Dado que el arado cubre el 100% del ancho total del ancho
de la banda, se requiere la limpieza de la banda y, a menudo, la limpieza del borde de la banda.
Arado en V horizontal
Las cuchillas oscilan sobre pivotes verticales y se unen en el centro. Esta configuración posibilita varias
combinaciones de descarga: una parte del material a un lado, otra parte del material al otro lado, o bien,
todo el material de la banda. Las cuchillas pueden operarse de forma manual o mecánica.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Arado en V vertical
La V fija se puede subir o bajar en ángulo para eliminar todo el material. Se puede utilizar la operación
manual o eléctrica.
Una variante de este arado es la V abierta, que permite que parte del material permanezca en la zona
central de la banda, mientras se descargan las zonas exteriores de la corriente de material a ambos lados
de la banda. En ocasiones, el grado de abertura en el vértice de la V es ajustable. Este arado se denomina
arado de dosificación en V.
Arado en V de desplazamiento
Con movimiento por cable y tensor en cualquier dirección, este arado en V descarga a ambos lados de un
transportador de banda plana en cualquier número de posiciones específicas. Este arado se ha adaptado
a bandas acanaladas mediante el uso de una placa de soporte de banda plana que levanta la banda de los
rodillos de acanalamiento. Tal configuración conserva un espacio libre.
TRAYECTORIAS DE DESCARGA
El recorrido del material descargado sobre la polea final de un transportador de banda se denomina
trayectoria. La curvatura de este recorrido está determinada por la velocidad de rotación y el radio de la
polea final, y por la fuerza de la gravedad.
El diseño adecuado de los chutes de transferencia, incluida la ubicación de las cubiertas de los chutes
y las placas de desgaste, depende de la forma de la trayectoria. Por lo tanto, la trayectoria del material
descargado debe preverse con tanta precisión como sea posible.
Varios autores y la mayoría de los catálogos preparados por fabricantes de bandas y transportadores han
ofrecido métodos de cálculo y trazado de la trayectoria del material. Existen varios métodos disponibles
para incluir los efectos del tamaño de las partículas y la resistencia del aire sobre la tendencia para que
la trayectoria de descarga se abra a medida que cae a distancias significativas. El método de CEMA no
incorpora estas mejoras, aunque las trayectorias calculadas por el método de CEMA están en estrecho
acuerdo con fotografías y observaciones de las trayectorias reales del material descargado desde un
transportador de banda a otro y es adecuado para la mayoría de las aplicaciones.
Se deberá tener en cuenta el cambio de la forma de la carga del material a granel transportado en un
transportador de banda acanalada cuando la banda se aplana a medida que se acerca a la polea de
descarga. El material tiende a hundirse cada vez más en sentido lateral, hacia los bordes de la banda,
cuando la banda se aplana en la polea. Aquí, la forma transversal de la carga se convierte, a todos los
efectos prácticos, en un segmento de un círculo. El área de la sección transversal de este segmento es igual
al área de la sección transversal promedio de la carga sobre la parte acanalada del transportador.
Las fuerzas que actúan sobre el material a medida que alcanza la polea deben tomarse en el centro de
masa. Prácticamente, este es el centro de gravedad de la sección transversal de la forma de la carga. Se
ha desarrollado un método para determinar la altura de este centro de gravedad sobre la superficie de la
banda, para diversas cargas de capacidad, en cualquier ancho de banda para rodillos de acanalamiento
en 20, 35 y 45 grados de tres rodillos iguales. El radio efectivo sobre el centro de la polea de descarga se
puede determinar fácilmente. Se establece la línea media de la trayectoria, permitiendo así una cercana
aproximación a los límites superior e inferior del recorrido de la corriente de material descargado.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Si el material tiene una densidad aparente de 50 lbf/ft3 (800 kgf/m3) o más y tiene partículas de tamaño
aproximadamente uniforme, los límites superior e inferior del recorrido del material serán relativamente
paralelos a la línea media para la caída libre del material descargado a 7 ft (2.1 m) debajo del centro de la
polea de descarga. Si la caída libre es mayor que 7 ft y hasta 20 ft (de 2.1 a 6.1 m) debajo del centro de la
polea de descarga, los límites superior e inferior del recorrido del material pueden diferir un poco.
Los materiales ligeros, esponjosos, las velocidades muy altas de la banda, y una combinación de partículas
grandes y material fino alterarán los límites superior e inferior del recorrido del material. Las partículas
transportadas cerca de la parte superior del material en la polea de descarga serán lanzadas más lejos
de la polea de descarga. La trayectoria de tales partículas puede aproximarse calculando y trazando
sus trayectorias individuales. La resistencia del aire provocará que los materiales ligeros y esponjosos
se esparzan en sentido vertical y lateral a medida que se descargan sobre la polea. El límite se deberá
indicar en consecuencia al determinar los límites superior, inferior y laterales de las trayectorias de dichos
materiales.
Centro de masa
El punto en la masa del material en el que actúan todas las fuerzas es el centro de gravedad de la sección
transversal de la forma de la carga, en el punto donde la banda transportadora en movimiento es tangente
a la polea.
Velocidades
La carga de material y la banda se mueven a la misma velocidad lineal, hasta el punto donde la banda es
tangente a la polea. La velocidad tangencial adquirida por el material tomado en el centro de la sección
transversal del centro de gravedad, a medida que el material alcanza la curvatura de la banda en la polea,
es proporcional a la distancia radial entre el centro de gravedad de la sección transversal del material y el
centro de la polea, para cualquier velocidad de rotación de la polea de descarga.
Inicio de la trayectoria
El inicio de la trayectoria está determinado por el punto de la circunferencia del círculo sobre el centro de
la polea, formado por el centro de gravedad de la sección transversal, donde la fuerza centrífuga en ese
punto es igual al componente radial de la fuerza de gravedad en ese punto.
Forma de la carga
Inmediatamente antes del punto de tangencia de la banda y la polea, la forma de la carga del material de
un transportador de banda acanalada puede calcularse aproximadamente por un segmento de un círculo,
como se muestra en las Figuras 12.85 y 12.86. El área del segmento circular en las Figuras 12.83 y 12.84
es igual al área de la sección transversal de la carga de material en la parte acanalada normal de la banda
transportadora. La altura de este punto, a1, y la altura de h se proporcionan en las Tablas 12.88 a 12.91.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
BW
C BW
C
c c
2 Φs 2 c c
As Φs
As
Centro de
h gravedad ai Centro de
h gravedad ai
Rsch Rsch
Rsch Rsch
(0,0)
(0,0)
Las Tablas 12.88 a 12.91 están calculadas en base a la siguiente aproximación del área y la geometría del
perfil de descarga. Utilizando las Tablas 4.41 a 4.48 para As, la relación del área aproximada resulta en
menos de 1% de error.
C3
a1 = - Rsch + +h
Asc
Ecuación 12.87
a1 , centro de gravedad aproximado del perfil de descarga
Donde:
2 C h h3
Resolver para h en: As +
3 2 C
C2 + 4 h2
Rsch =
8 h
C3
Nota: Distancia desde el centro del arco (0,0) al centro de gravedad =
As
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12
PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Rodillos de acanalamiento en 20° de tres rodillos de igual longitud, h y a1, valores en pulgadas y
milímetros [in (mm)] basado en cargas de la sección transversal de las Tablas 4.41 a 4.48 y perfil de
banda acanalada 12.85 (1/2 de distancia del borde estándar)
Ángulo de
0° 5° 10° 15° 20° 25° 30°
sobrecarga
18 500 a1 0.50 (12.7) 0.6 (15.2) 0.69 (17.60) 0.80 (20.4) 0.91 (23.2) 1.01 (25.7) 1.12 (28.5)
h 1.20 (30.4) 1.45 (36.8) 1.70 (43.2) 1.96 (49.8) 2.22 (56.4) 2.48 (63.0) 2.74 (69.6)
24 600 a1 0.71 (18.0) 0.85 (21.6) 0.98 (24.9) 1.13 (28.8) 1.28 (32.6) 1.43 (36.4) 1.58 (40.2)
h 1.72 (43.7) 2.07 (52.6) 2.42 (61.5) 2.77 (70.4) 3.14 (79.8) 3.49 (88.7) 3.87 (98.3)
30 800 a1 0.92 (23.4) 1.09 (27.7) 1.28 (32.6) 1.46 (37.1) 1.65 (42.0) 1.84 (46.8) 2.04 (51.9)
h 2.23 (56.6) 2.68 (68.1) 3.13 (79.6) 3.59 (91.2) 4.05 (102.9) 4.51 (114.6) 4.99 (126.8)
36 1000 a1 1.12 (28.4) 1.34 (34.0) 1.57 (39.9) 1.8 (45.8) 2.02 (51.4) 2.26 (57.5) 2.50 (63.5)
h 2.75 (69.9) 3.3 (83.8) 3.85 (97.8) 4.41 (112.1) 4.96 (126.0) 5.53 (140.5) 6.11 (155.2)
42 a1 1.35 (34.3) 1.57 (39.9) 1.87 (47.5) 2.15 (54.7) 2.42 (61.5) 2.68 (68.1) 2.96 (75.2)
h 3.26 (82.8) 3.91 (99.3) 4.57 (116.1) 5.23 (132.9) 5.89 (149.7) 6.55 (166.4) 7.23 (183.7)
Ancho de la banda
48 1200 a1 1.55 (39.4) 1.84 (46.7) 2.15 (54.7) 2.46 (62.5) 2.77 (70.4) 3.09 (78.5) 3.41 (86.7)
h 3.78 (96.0) 4.53 (115.1) 5.28 (134.2) 6.04 (153.5) 6.8 (172.8) 7.57 (192.3) 8.35 (212.1)
54 1400 a1 1.73 (43.9) 2.08 (52.8) 2.43 (61.8) 2.79 (70.9) 3.16 (80.3) 3.5 (88.9) 3.88 (98.6)
h 4.29 (109.0) 5.15 (130.8) 6.00 (152.4) 6.85 (174) 7.72 (196.1) 8.59 (218.2) 9.48 (240.8)
60 1600 a1 1.97 (50.0) 2.34 (59.4) 2.75 (69.9) 3.14 (79.8) 3.52 (89.5) 3.92 (99.6) 4.34 (110.3)
h 4.81 (122.2) 5.76 (146.3) 6.72 (170.7) 7.67 (194.9) 8.63 (219.3) 9.61 (244.1) 10.6 (269.3)
72 1800 a1 2.39 (60.7) 2.86 (72.6) 3.33 (84.6) 3.79 (96.3) 4.28 (108.8) 4.76 (121.0) 5.25 (133.4)
h 5.85 (148.6) 7.00 (177.8) 8.15 (207.1) 9.3 (236.3) 10.47 (266.0) 11.65 (296.0) 12.85 (326.4)
84 2000 a1 2.80 (71.1) 3.35 (85.1) 3.91 (99.4) 4.46 (113.3) 5.02 (127.6) 5.58 (141.8) 6.17 (156.8)
h 6.88 (174.8) 8.23 (209.0) 9.58 (243.4) 10.94 (277.9) 12.3 (312.5) 13.68 (347.5) 15.09 (383.3)
96 2400 a1 3.22 (81.8) 3.85 (97.8) 4.49 (114.1) 5.12 (130.1) 5.77 (146.6) 6.42 (163.1) 7.09 (180.1)
h 7.91 (200.9) 9.46 (240.3) 11.01 (279.7) 12.57 (319.3) 14.14 (359.2) 15.72 (399.3) 17.34 (440.5)
108 2800 a1 3.64 (92.5) 4.34 (110.2) 5.07 (128.8) 5.79 (147.1) 6.51 (165.4) 7.25 (184.2) 8.00 (203.2)
h 8.94 (227.1) 10.7 (271.8) 12.45 (316.3) 14.20 (360.7) 15.97 (405.7) 17.76 (451.2) 19.58 (497.4)
120 3000 a1 4.04 (102.6) 4.85 (123.2) 5.66 (143.8) 6.46 (164.1) 7.26 (184.5) 8.08 (205.3) 8.92 (226.6)
h 9.98 (253.5) 11.93 (303.0) 13.88 (352.6) 15.83 (402.1) 17.8 (452.2) 19.8 (503.0) 21.83 (554.5)
Tabla 12.88
a1 y h1, en la polea de descarga para rodillos de acanalamiento en 20°
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Rodillos de acanalamiento en 35° de tres rodillos de igual longitud, h y a1, valores en pulgadas y
milímetros [in (mm)] basado en cargas de la sección transversal de las Tablas 4.41 a 4.48 y perfil de
banda acanalada 12.85 (1/2 de distancia del borde estándar)
Ángulo de
0° 5° 10° 15° 20° 25° 30°
sobrecarga
18 500 a1 0.78 (19.9) 0.89 (22.7) 0.98 (24.9) 1.06 (27) 1.02 (26) 1.22 (31) 1.34 (34.1)
h 1.91 (48.6) 2.13 (54.2) 2.35 (59.7) 2.57 (65.3) 2.78 (70.7) 3.01 (76.5) 3.24 (82.3)
24 600 a1 1.11 (28.2) 1.26 (32.1) 1.34 (34.1) 1.50 (38.1) 1.59 (40.4) 1.74 (44.2) 1.88 (47.8)
h 2.73 (69.4) 3.03 (77.0) 3.32 (84.4) 3.63 (92.3) 3.93 (99.9) 4.24 (107.7) 4.56 (115.9)
30 800 a1 1.47 (37.4) 1.62 (41.2) 1.77 (45.0) 1.93 (49.1) 2.09 (53.1) 2.24 (56.9) 2.41 (61.3)
h 3.54 (90.0) 3.93 (99.9) 4.31 (109.5) 4.70 (119.4) 5.09 (129.3) 5.48 (139.2) 5.88 (149.4)
36 1000 a1 1.75 (44.5) 1.95 (49.6) 2.16 (54.9) 2.35 (59.7) 2.55 (64.8) 2.75 (69.9) 2.95 (75.0)
h 4.35 (110.5) 4.82 (122.5) 5.29 (134.4) 5.76 (146.4) 6.23 (158.3) 6.71 (170.5) 7.20 (182.9)
42 a1 2.12 (53.9) 2.32 (59.0) 2.57 (65.3) 2.78 (70.7) 3.03 (77.0) 3.26 (82.9) 3.48 (88.4)
h 4.35 (110.5) 5.72 (145.3) 6.28 (159.6) 6.82 (173.3) 7.38 (187.5) 7.95 (202) 8.52 (216.5)
Ancho de la banda
48 1200 a1 2.46 (62.5) 2.69 (68.4) 2.96 (75.2) 3.21 (81.6) 3.48 (88.4) 3.76 (95.6) 4.03 (102.4)
h 5.99 (152.2) 6.62 (168.2) 7.25 (184.2) 7.89 (200.5) 8.53 (216.7) 9.18 (233.2) 9.84 (250.0)
54 1400 a1 2.78 (70.7) 3.06 (77.8) 3.36 (85.4) 3.66 (93.0) 3.95 (100.4) 4.26 (108.3) 4.57 (116.1)
h 6.80 (172.8) 7.52 (191.1) 8.24 (209.3) 8.96 (227.6) 9.68 (245.9) 10.41 (264.5) 11.16 (283.5)
60 1600 a1 3.09 (78.5) 3.42 (86.9) 3.76 (95.6) 4.09 (103.9) 4.42 (112.3) 4.77 (121.2) 5.11 (129.8)
h 7.61 (193.3) 8.42 (213.9) 9.22 (234.2) 10.02 (254.6) 10.83 (275.1) 11.65 (296.0) 12.48 (317.0)
72 1800 a1 3.77 (95.8) 4.17 (106.0) 4.57 (116.1) 4.96 (126.0) 5.37 (136.4) 5.78 (146.9) 6.19 (157.3)
h 9.24 (234.7) 10.21 (259.4) 11.18 (284.0) 12.15 (308.7) 13.13 (333.6) 14.12 (358.7) 15.12 (384.1)
84 2000 a1 4.43 (112.6) 4.89 (124.3) 5.37 (136.4) 5.83 (148.1) 6.30 (160.1) 6.79 (172.5) 7.28 (185.0)
h 10.87 (276.1) 12.01 (305.1) 13.14 (333.8) 14.28 (362.8) 15.42 (391.7) 16.58 (421.2) 17.76 (451.2)
96 2400 a1 5.09 (129.3) 5.63 (143.1) 6.16 (156.5) 6.71 (170.5) 7.25 (184.2) 7.80 (198.2) 8.36 (212.4)
h 12.5 (317.5) 13.81 (350.8) 15.11 (383.8) 16.41 (416.9) 17.72 (450.1) 19.05 (483.9) 20.40 (518.2)
108 2800 a1 5.76 (146.4) 6.36 (161.6) 6.97 (177.1) 7.57 (192.3) 8.19 (208.1) 8.81 (223.8) 9.44 (239.8)
h 14.13 (359) 15.6 (396.3) 17.07 (433.6) 18.54 (471.0) 20.02 (508.6) 21.52 (546.7) 23.04 (585.3)
120 3000 a1 6.42 (163.1) 7.10 (180.4) 7.77 (197.4) 8.45 (214.7) 9.13 (232.0) 9.82 (249.5) 10.53 (267.5)
h 15.76 (400.4) 17.4 (442.0) 19.03 (483.4) 20.67 (525.1) 22.32 (567.0) 23.99 (609.4) 25.69 (652.6)
Tabla 12.89
a1 y h1, en la polea de descarga para rodillos de acanalamiento en 35°
549
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12
PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Rodillos de acanalamiento en 45° de tres rodillos de igual longitud, h y a1, valores en pulgadas y
milímetros [in (mm)] basado en cargas de la sección transversal de las Tablas 4.41 a 4.48 y perfil de
banda acanalada 12.85 (1/2 de distancia del borde estándar)
Ángulo de
0° 5° 10° 15° 20° 25° 30°
sobrecarga
18 500 a1 0.90 (22.9) 1.00 (25.4) 1.08 (27.5) 1.16 (29.5) 1.22 (31.0) 1.31 (33.3) 1.39 (35.4)
h 2.25 (57.2) 2.44 (62.0) 2.63 (66.9) 2.82 (71.7) 3.01 (76.5) 3.2 (81.3) 3.4 (86.4)
24 600 a1 1.31 (33.3) 1.39 (35.4) 1.51 (38.4) 1.62 (41.2) 1.74 (44.2) 1.84 (46.8) 1.95 (49.6)
h 3.20 (81.3) 3.46 (87.9) 3.72 (94.5) 3.98 (101.1) 4.24 (107.7) 4.51 (114.6) 4.78 (121.5)
30 800 a1 1.67 (42.5) 1.84 (46.8) 1.95 (49.6) 2.11 (53.6) 2.25 (57.2) 2.39 (60.8) 2.52 (64.1)
h 4.15 (105.5) 4.48 (113.8) 4.81 (122.2) 5.14 (130.6) 5.48 (139.2) 5.82 (147.9) 6.16 (156.5)
36 1000 a1 2.09 (53.1) 2.25 (57.2) 2.4 (61.0) 2.59 (65.8) 2.74 (69.6) 2.91 (74.0) 3.10 (78.8)
h 5.10 (129.6) 5.5 (139.7) 5.90 (149.9) 6.31 (160.3) 6.71 (170.5) 7.12 (180.9) 7.54 (191.6)
42 a1 2.46 (62.5) 2.67 (67.9) 2.85 (72.4) 3.06 (77.8) 3.25 (82.6) 3.44 (87.4) 3.66 (93.0)
h 6.05 (153.7) 6.52 (165.7) 6.99 (177.6) 7.47 (189.8) 7.94 (201.7) 8.42 (213.9) 8.92 (226.6)
48 1200 a1 2.85 (72.4) 3.08 (78.3) 3.30 (83.9) 3.54 (90.0) 3.75 (95.3) 3.98 (101.1) 4.22 (107.2)
Ancho de la banda
h 7.00 (177.8) 7.54 (191.6) 8.08 (205.3) 8.63 (219.3) 9.17 (233.0) 9.73 (247.2) 10.29 (261.4)
54 1400 a1 3.23 (82.1) 3.49 (88.7) 3.74 (95.0) 4.00 (101.6) 4.26 (108.3) 4.53 (115.1) 4.78 (121.5)
h 7.95 (202.0) 8.56 (217.5) 9.17 (233.0) 9.79 (248.7) 10.41 (264.5) 11.04 (280.5) 11.67 (296.5)
60 1600 a1 3.62 (92.0) 3.91 (99.4) 4.20 (106.7) 4.48 (113.8) 4.76 (121.0) 5.05 (128.3) 5.35 (135.9)
h 8.90 (226.1) 9.58 (243.4) 10.27 (260.9) 10.95 (278.2) 11.64 (295.7) 12.34 (313.5) 13.05 (331.5)
72 1800 a1 4.41 (112.1) 4.74 (120.4) 5.09 (129.3) 5.43 (138.0) 5.78 (146.9) 6.12 (155.5) 6.48 (164.6)
h 10.8 (274.4) 11.62 (295.2) 12.45 (316.3) 13.27 (337.1) 14.1 (358.2) 14.95 (379.8) 15.81 (401.6)
84 2000 a1 5.18 (131.6) 5.57 (141.5) 5.97 (151.7) 6.38 (162.1) 6.78 (172.3) 7.19 (182.7) 7.61 (193.3)
h 12.7 (322.6) 13.66 (347.0) 14.63 (371.7) 15.59 (396.0) 16.57 (420.9) 17.56 (446.1) 18.56 (471.5)
9696 2400 a1 5.95 (151.2) 6.41 (162.9) 6.87 (174.5) 7.33 (186.2) 7.79 (197.9) 8.26 (209.9) 8.74 (222.0)
h 14.59 (370.6) 15.7 (398.8) 16.81 (427.0) 17.92 (455.2) 19.03 (483.4) 20.16 (512.1) 21.32 (541.6)
108 2800 a1 6.73 (171.0) 7.24 (183.9) 7.76 (197.2) 8.28 (210.4) 8.8 (223.6) 9.33 (237.0) 9.87 (250.7)
h 16.49 (418.9) 17.74 (450.6) 18.99 (482.4) 20.24 (514.1) 21.5 (546.1) 22.77 (578.4) 24.08 (611.7)
120 3000 a1 7.51 (190.8) 8.08 (205.3) 8.65 (219.8) 9.23 (234.5) 9.81 (249.2) 10.40 (264.2) 11 (279.4)
h 18.39 (467.2) 19.78 (502.5) 21.17 (537.8) 22.56 (573.1) 23.96 (608.6) 25.38 (644.7) 26.83 (681.5)
Tabla 12.90
a1 and h1, en la polea de descarga para rodillos de acanalamiento en 45°
550
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Rodillos planos, h y a1, valores en pulgadas y milímetros [in (mm)] basado en cargas de la sección
transversal de las Tablas 4.41 a 4.48 y perfil de banda acanalada 12.85 (1/2 de distancia del borde
estándar)
Ángulo de
0° 5° 10° 15° 20° 25° 30°
sobrecarga
18 500 a1 N/A 0.12 (3.1) 0.25 (6.4) 0.46 (11.7) 0.49 (12.5) 0.67 (17.1) 0.76 (19.4)
h N/A 0.30 (7.7) 0.62 (15.8) 0.94 (23.9) 1.25 (31.8) 1.58 (40.2) 1.90 (48.3)
24 600 a1 N/A 0.18 (4.6) 0.63 (16.1) 0.53 (13.5) 0.68 (17.3) 0.86 (21.9) 1.10 (28.0)
h N/A 0.43 (11.0) 0.86 (21.9) 1.29 (32.8) 1.72 (43.7) 2.17 (55.2) 2.63 (66.9)
30 800 a1 N/A 0.22 (5.6) 0.55 (14.0) 0.77 (19.6) 0.94 (23.9) 1.10 (28.0) 1.36 (34.6)
h N/A 0.55 (14.0) 1.09 (27.7) 1.64 (41.7) 2.20 (55.9) 2.76 (70.2) 3.34 (84.9)
36 1000 a1 N/A 0.25 (6.4) 0.34 (8.7) 0.90 (22.9) 1.13 (28.8) 1.38 (35.1) 1.64 (41.7)
h N/A 0.66 (16.8) 1.32 (33.6) 1.99 (50.6) 2.67 (67.9) 3.36 (85.4) 4.05 (102.9)
42 a1 N/A 0.31 (7.9) 0.73 (18.6) 0.94 (23.9) 1.29 (32.8) 1.61 (40.9) 1.93 (49.1)
h N/A 0.78 (19.9) 1.56 (39.7) 2.34 (59.5) 3.14 (79.8) 3.95 (100.4) 4.77 (121.2)
48 1200 a1 N/A 0.35 (8.9) 0.85 (21.6) 1.09 (27.7) 1.50 (38.1) 1.87 (47.5) 2.22 (56.4)
Ancho de la banda
h N/A 0.89 (22.7) 1.79 (45.5) 2.69 (68.4) 3.61 (91.7) 4.54 (115.4) 5.48 (139.2)
54 1400 a1 N/A 0.39 (10.0) 0.84 (21.4) 1.19 (30.3) 1.66 (42.2) 2.09 (53.1) 2.52 (64.1)
h N/A 1.01 (25.7) 2.02 (51.4) 3.04 (77.3) 4.08 (103.7) 5.13 (130.4) 6.20 (157.5)
60 1600 a1 N/A 0.43 (11.0) 0.89 (22.7) 1.34 (34.1) 1.82 (46.3) 2.34 (59.5) 2.82 (71.7)
h N/A 1.13 (28.8) 2.26 (57.5) 3.40 (86.4) 4.55 (115.6) 5.72 (145.3) 6.92 (175.8)
72 1800 a1 N/A 0.53 (13.5) 1.20 (30.5) 1.65 (42.0) 2.24 (56.9) 2.81 (71.4) 3.4 (86.4)
h N/A 1.36 (34.6) 2.73 (69.4) 4.10 (104.2) 5.49 (139.5) 6.91 (175.6) 8.35 (212.1)
84 2000 a1 N/A 0.62 (15.8) 1.37 (34.8) 1.96 (49.8) 2.61 (66.3) 3.29 (83.6) 3.99 (101.4)
h N/A 1.59 (40.4) 3.19 (81.1) 4.80 (122.0) 6.43 (163.4) 8.09 (205.5) 9.78 (248.5)
96 2400 a1 N/A 0.71 (18.1) 1.47 (37.4) 2.24 (56.9) 2.99 (76.0) 3.78 (96.1) 4.57 (116.1)
h N/A 1.83 (46.5) 3.66 (93.0) 5.51 (140.0) 7.38 (187.5) 9.28 (235.8) 11.21 (284.8)
108 2800 a1 N/A 0.8 (20.4) 1.59 (40.4) 2.55 (64.08) 3.39 (86.2) 4.26 (108.3) 5.15 (130.9)
h N/A 2.06 (52.4) 4.13 (105.0) 6.21 (157.8) 8.32 (211.4) 10.46 (265.7) 12.65 (321.4)
120 3000 a1 N/A 0.89 (22.7) 1.83 (46.5) 2.78 (70.7) 3.78 (96.1) 4.74 (120.4) 5.73 (145.6)
h N/A 2.29 (58.2) 4.59 (116.6) 6.91 (175.6) 9.26 (235.3) 11.65 (296.0) 14.08 (357.7)
Tabla 12.91
a1 y h1, en la polea de descarga para rodillos planos
551
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12
PUNTOS DE TRANSFERENCIA
W Vs2
Fuerza centrífuga =
g rs
Ecuación 12.92
Fuerza centrífuga
Cuando esta fuerza centrífuga es igual al componente radial de la fuerza del peso del material, W, el
material ya no será soportado por la banda y comenzará su trayectoria. La posición angular alrededor
de la polea en que ocurrirá esto está determinada por la pendiente del transportador en la descarga y
la polea se describe para las tres siguientes condiciones: trayectorias del transportador horizontal, en
inclinación y descenso. La Ecuación 12.92 puede volver a escribirse para proporcionar una expresión
utilizada para determinar el momento en que el material iniciará su trayectoria.
Ecuación 12.93
Relación utilizada para determinar el punto de inicio de la trayectoria, et
2
Vbanda Vcg2
Si >1.0 entonces Vs = V; si no, entonces: Si < 1.0 entonces: Vs = Vcg, si no, entonces: Vs = g rs
g rs g rs
Figura 12.94
Prueba utilizada para determinar la velocidad tangencial, Vs, en el trazado de la trayectoria
Figura 12.95
Nomenclatura de la trayectoria de descarga
552
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Trayectorias de los transportadores de banda horizontal
Si el transportador de banda es horizontal a la polea de descarga, habrá dos casos a considerar:
Vs 2
1 .0
g rs
Ecuación 12.96
Prueba de velocidad de la trayectoria de descarga para el caso 1
cg
a1
Vs
V
h et
rs
rp
t
Figura 12.97
Trayectoria de descarga para el caso 1
553
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12
PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Vs 2
<1.0
g × rs
Ecuación 12.98
Prueba de velocidad de la trayectoria de descarga para el caso 2
cg
a1
Vs
v
h
γ
rs
et
rp
t
Figura 12.99
Trayectoria de descarga para el caso 2
554
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Trayectorias de los transportadores de banda en inclinación
Para una banda inclinada hacia la polea de descarga, habrá cuatro condiciones a considerar.
Vs 2
>1.0
g × rs
Ecuación 12.100
Prueba de velocidad de la trayectoria de descarga para el caso 3
cg
a1 Vs
v φ
rs et
h
rp
φ t
Figura 12.101
Trayectoria de descarga para el caso 3
555
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12
PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Vs2
= 1.0
rs × g
Ecuación 12.102
Prueba de velocidad de la trayectoria de descarga para el caso 4
cg
a1 Vs
v φ
et
h rs
rp
t
φ
Figura 12.103
Trayectoria de descarga para el caso 4
556
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Descarga de los transportadores de banda en inclinación, caso 5
Si la velocidad tangencial es lo suficientemente baja, o cuando la fuerza centrífuga es inferior al cos (φ), el
material se desplazará parcialmente alrededor de la polea en una distancia angular, más allá de su centro
superior hasta el punto donde la fuerza centrífuga es igual al cos (γ). La velocidad tangencial, Vs, se utiliza
para trazar la trayectoria.
Vs 2
< cos( φ)
g × rs
Ecuación 12.104
Prueba de velocidad de la trayectoria de descarga para el caso 5
cg
a1
Vs
et
v φ γ
h rs
rp
t
φ
Figura 12.105
Trayectoria de descarga para el caso 5
Nota:
Si la combinación de la inclinación de la banda, el diámetro de la polea, la profundidad de la carga y la
velocidad de la banda tangencial es tal que la fuerza centrífuga es mayor que el cos (φ), aunque aún es
menor que 1.0, el material puede salir de la banda en el punto inicial de tangencia de la banda y la polea.
Sin embargo, la superficie curva de la banda en la polea puede interferir con el recorrido de la trayectoria
teórica del material. Por tanto, el material puede retomar la banda y ser transportado más lejos alrededor
de la polea antes de que adopte su trayectoria final.
557
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12
PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Vs2
>1.0
g × rs
Ecuación 12.106
Prueba de velocidad de la trayectoria de descarga para el caso 6
cg
a1
v
V
s
h
φ
rs et
rp
φ
t
Figura 12.107
Trayectoria de descarga para el caso 6
558
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Descarga de los transportadores de banda en descenso, caso 7
Si la velocidad tangencial es insuficiente para hacer que el material salga de la banda en el punto inicial
de tangencia de la banda y la polea, el material seguirá estando parcialmente alrededor de la polea. La
velocidad tangencial, Vs, se utiliza para trazar la trayectoria.
Vs2
1 .0
g rs
Ecuación 12.108
Prueba de velocidad de la trayectoria de descarga para el caso 7
cg
a1
v
Φ
Vs
rs γ
rp et
Φ
t
Figura 12.109
Trayectoria de descarga para el caso 7
559
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12
PUNTOS DE TRANSFERENCIA
TRAZADO DE LA TRAYECTORIA
Antes de poder trazar la trayectoria del material descargado, es necesario calcular los valores de Vs. y rs
para resolver la Figura 12.94. Si el valor de la Figura 12.94 es menor que 1.0, la trayectoria comienza
en la posición definida por el punto de tangencia entre la banda y la polea, y la velocidad utilizada
para el trazado es la velocidad de diseño de la banda, V. Si la Figura 12.94 es igual o mayor que 1.0,
la trayectoria comienza en una posición distinta al punto de tangencia entre la banda y la polea, y la
velocidad en el centro de gravedad, Vs., se utiliza para trazar la trayectoria.
Figura 12.110
Nomenclatura del trazado de la trayectoria
rs = a1 + t + rp
Ecuación 12.111
r s, radio desde el centro de la polea hasta el centro de
gravedad de la sección transversal de la carga
Los valores de a1 y h han sido tabulados para los diversos anchos de bandas, ángulos de rodillos de
extremo y ángulos de sobrecarga, para bandas transportadoras acanaladas cargadas hasta la distancia del
borde estándar [0.055 BW + 0.9 in (0.055 × BW+23 mm )], como se indica en la Tabla 4.6. Vs, nunca
debe calcularse a partir de la velocidad nominal de la banda. También es necesario hallar la altura de la
carga aplanada de material en la banda, de modo que se pueda trazar el límite superior del recorrido del
material. La velocidad tangencial, Vs. en distancia por segundo, debe calcularse de la relación:
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Determinación de la posición angular de la línea tangente
Para determinar la posición angular de la línea recta tangente al círculo del radio, rs, es necesario resolver
la siguiente ecuación. Luego, a partir del coseno, se deberán determinar los ángulos en grados. Observe
que si el resultado es ≥ 1.0 el ángulo utilizado es cero.
Vs2
= cos( φ), cos(θ) or cos( γ)
g × rs
Ecuación 12.113
Determinación de la relación angular para la tangente de
la descarga de material de la banda
Para establecer el diagrama gráfico, se deberá representar, en cierta escala conveniente, el borde de
la polea, el espesor del revestimiento, el espesor de la banda, el recorrido de la banda; horizontal, en
inclinación o descenso, y un círculo, con el radio, rs, desde el centro de la polea. En el punto determinado,
et, dibuje una línea recta tangente al círculo del radio rs (es decir, perpendicular a la línea que pasa por el
centro de la polea fijada por el ángulo φ, θ o γ).
Tabla 12.114
Tiempo, distancia y velocidad para las trayectorias de descarga
561
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12
PUNTOS DE TRANSFERENCIA
Por ejemplo, si la velocidad tangencial calculada, Vs., es 1.0 fps, establezca los intervalos de tiempo en la
línea tangente desde el punto et a 0.6 in; si la velocidad tangencial es 2.0 fps, establezca los intervalos a
1.2 in; si 3.0 fps, establezca los intervalos a 1.8 in; (Vs. = 1.0 m/s; por tanto, 50 mm, 2.0 m/s; por tanto,
100 mm, 3.0 m/s; por tanto, 150 mm) etc. Si la velocidad tangencial es cierta fracción de un pie por
segundo (un metro por segundo), multiplique esta fracción por 0.6 in (50 mm) y establezca los intervalos
en consecuencia.
1. Inicie el trazado de los intervalos de tiempo en la línea tangente desde el punto et, al inicio de la
línea tangente al círculo de radio r. Enumere cada intervalo consecutivamente, 0 para el punto de
tangencia (punto et), 1 para el primer 1/20 segundo, 2 para el siguiente, y así sucesivamente.
2. Dibuje una serie de líneas paralelas verticales descendentes a una distancia adecuada de cada
intervalo de tiempo numerado y directamente en la línea tangente (excepto el número cero).
3. Establezca en estas líneas verticales la distancia correspondiente de caída desde la línea tangente.
Para esto, mida verticalmente hacia abajo desde cada punto numerado en la línea de tangente.
4. Dibuje una curva continua a través de los puntos de caída. Esta es la línea media de la trayectoria
del material.
Del mismo modo, el límite inferior del recorrido del material debe ser una curva continua, tangente a
los círculos parciales dibujados debajo y alrededor de cada punto de caída. Los círculos tendrán un radio
igual al valor de a1, que también deberá estar a la misma escala que el diagrama. Para las trayectorias
individuales de partículas grandes individuales, utilice r como la distancia desde el centro de la partícula
al centro de la polea. Calcule la velocidad tangencial, Vs., de la partícula utilizando la Figura 12.94,
sustituyendo la ubicación radial de la partícula por rs.
La dimensión lateral, o ancho, del recorrido de la trayectoria del material estará muy cerca a la longitud
de la cuerda del segmento circular "C" en las Figuras 12.85 y 12.86. Esto es aproximadamente BW- 0.055
× BW - 0.9 in [BW- 0.055 × BW - 23 (mm)] para bandas acanaladas, o BW -2 × (0.055 × BW + 0.9 in)
[BW- 2 × (0.055 × BW) - 23 (mm)] para bandas planas, donde BW es el ancho de la banda.
La dimensión lateral, o ancho, del recorrido del material se ve afectada por la altura de la caída y las
características del material. Con respecto a caídas largas debajo de la polea de descarga, materiales
livianos y esponjosos o partículas grandes mezcladas con material fino, se deberá tener en cuenta la
tolerancia de errores en los límites de la trayectoria de tales materiales al diseñar chutes de descarga.
En bandas lentas, como los alimentadores, la carga puede desprenderse en el ángulo de reposo en
sobrecargas intermitentes en lugar de una corriente continua.
Condiciones especiales
V2
Cuando se evalúa la función y el resultado no es ≥ 1.0 cuando se utiliza V, velocidad
g × rs
Vs2
de la banda y
g × rs
no es ≤ 1.0 utilizando Vs, entonces Vs = g×rs , se utiliza para trazar la trayectoria.
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
EJEMPLOS DE TRAYECTORIAS
Los siguientes siete ejemplos de trayectorias trazadas y de límites de trayectorias de materiales uniformes
descargados sobre los extremos de transportadores de banda acanalada, que se muestran en las Figuras
12.115 a 12.121, pueden ser útiles. Todos estos ejemplos se basan en bandas transportadoras acanaladas
de 30 in (762 mm) que funcionan en sentido horizontal, en inclinación o descenso, a diversas velocidades,
en rodillos de acanalamiento en 20° de tres rodillos iguales y con poleas de descarga de 24 in (600 mm) de
diámetro.
V 2
Ya que g × r >1.0, el punto et se encuentra en el punto tangente entre la banda y la polea, usar la
s
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
El intervalo de tiempo, TI, para el trazado de la trayectoria en incrementos de 0.05 segundos es:
400 (fpm)
TI = 0.05 (s) × = 0.333 ft = 4.0 in
60(s/min)
cg
TI =4.00 in
a1 = 1.65 in 0 .05 .10 .15 .20 .25 .30 .35 .40 .45 .50 segundos
h = 4.05 in et
rp = 12.00 in
48.26 in
t = 0.44 in
Figura 12.115
Ejemplo de trayectoria, caso 1
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Ejemplo de transportador horizontal, caso 2
Donde:
V2 Vs2
= 0.461 no 1.0 = 0.587 es < 1.0 usar Vs = Vs
rs g rs g
Dado:
Rodillos de acanalamiento estándar en 20° de tres rodillos iguales
f = 15˚
BW = 30 in (762 mm)
t = 0.44 in (11.11 mm)
V = 250 fpm (1.27 m/s)
rp = 12.00 in (304.8 mm)
fs = 20° (ángulo de sobrecarga)
h = 4.05 in (102.9 mm) de la Tabla 12.88
at = 1.65 in (41.9 mm) de la Tabla 12.88
V2
Ya que g × r <1.0, el punto et se encuentra en el ángulo Υ = cos-1(0.587) = 54.13°, usar la velocidad
s
El intervalo de tiempo, TI, para el trazado de la trayectoria en incrementos de 0.05 segundos es:
TI = 0.05 (s) × 4.70 (fps) = 0.21 ft = 2.82 in
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
cg
a1 = 1.65 in
0
h = 4.05 in .05 TI = 2.82 in
γ .10
.15
e .20
t
.25
r p = 12.00 in .30
.35
.40
.45
.50 segundos
t = 0.44 in
48.26 in
Figura 12.116
Ejemplo de trayectoria, caso 2
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Ejemplo de transportador en inclinación, caso 3
Donde: V2
= 1.18 1.0 usar Vs = V
rs g
Dado:
Rodillos de acanalamiento estándar en 20° de tres rodillos iguales
=0
BW = 30 in (762 mm)
t = 0.44 in (11.11 mm)
V = 400 fpm (2.03 m/s)
rp = 12.00 in (304.8 mm)
s = 20 (ángulo de sobrecarga)
h = 4.05 in (102.9 mm) de la Tabla 12.88
at = 1.65 in (41.9 mm) de la Tabla 12.88
V2
Ya que g × r >1.0, el punto et se encuentra en el punto tangente entre la banda y la polea, usar la
s
El intervalo de tiempo, TI, para el trazado de la trayectoria en incrementos de 0.05 segundos es:
400 (fpm)
TI = 0.05 (s) × = 0.333 ft = 4.0 in
60(s/min)
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
s
egundo
.50 s
.45
0 in .40
= 4.0 .35
TI .30
.25
.20
cg .15
.10
0 .05
.65 in
a1 = 1
φ
.05 in
e
h=4
t
48.26 in
rp = 12.00 in
.44 in
t=0
Figura 12.117
Ejemplo de trayectoria, caso 3
568
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Ejemplo de transportador en inclinación, caso 4, caso especial
Donde:
V2 Vs2
= 0.79 no 1.0 = 1.04 no 1.0 usar Vs = g rs
rs g rs g
Dado:
V2
Ya que g × r ≈1.0, el punto et se encuentra muy cerca de la línea central vertical de la polea, usar la
s
El intervalo de tiempo, TI, para el trazado de la trayectoria en incrementos de 0.05 segundos es:
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
TI = 3.69
cg
0 .05 .10 .15 .20 .25 .30 .35 .40 .45 .50 segundos
in
1.65
a1=
et
.05 in
h=4
rp = 12.00 in
48.26 in
.44 in
t=0
Figura 12.118
Ejemplo de trayectoria, caso 4
570
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
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Ejemplo de transportador en inclinación, caso 5
Donde:
V2 Vs2
= 0.578 no 1.0 = 0.738 < 1.0 usar Vs = Vs
rs g rs g
Dado:
Vs2
Ya que <1.0, el punto et se encuentra en el ángulo Υ = cos-1(0.738) = 42.43°, usar la velocidad
g × rs
tangencial del centro de gravedad, Vs., para el trazado.
El intervalo de tiempo, TI, para el trazado de la trayectoria en incrementos de 0.05 segundos es:
TI = 0.05 (s) × 5.27 (fps) = 0.264 ft = 3.17 in
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
cg
65 in
a 1 = 1. 0
.0 TI = 3.17 in
5
.1
0
e .1
t 5
.2
φ
0
.2
5
.05 in
h=4 .3
0
.3
5
.4
0
.4
r p = 12.00 in 5
.5
0
se
gu
nd
os
n
.44 i
t=0
48.26 in
Figura 12.119
Ejemplo de trayectoria, caso 5
572
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Ejemplo de transportador en descenso, caso 6
Donde:
V2
= 1.18 1.0 usar Vs = V
rs g
Dado:
V2
Ya que g × r >1.0, el punto et se encuentra en el punto tangente entre la banda y la polea, usar la
s
El intervalo de tiempo, TI, para el trazado de latrayectoria en incrementos de 0.05 segundos es:
400 (fpm)
TI = 0.05 (s) × = 0.333 ft = 4.0 in
60(s/min)
573
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
cg
a1 =
1.65
in
0 TI = 4.00 in
.05 .
10 .15
h=4 .20
.05 in .25
.30
.35 .
40
.45
.50 s
egun
dos
e
t
r p = 12.00 in
t=0
.44 in
48.26 in
Figura 12.120
Ejemplo de trayectoria, caso 6
574
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PUNTOS DE TRANSFERENCIA
12
Ejemplo de transportador en descenso, caso 7
Donde:
V2 Vs2
= 0.579 no 1.0 = 0.738 es < 1.0 usar Vs = Vs
rs g rs g
Dado:
Vs2
Ya que <1.0, el punto et se encuentra en el ángulo Υ = cos-1(0.738) = 42.43°, usar la velocidad
g × rs
tangencial del centro de gravedad, Vs., para el trazado.
El intervalo de tiempo, TI, para el trazado de la trayectoria en incrementos de 0.05 segundos es:
TI = 0.05 (s) × 5.27 (fps) = 0.264 ft = 3.17 in
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12
PUNTOS DE TRANSFERENCIA
cg
a1 =
1.65
in
h=4
.05 in
0
TI = 3.17 in
. 05
. 10
. 15
. 20
rp = 12.00 in e
t
. 25
. 30
. 35
.40
t=0
.44 in
.45
.50
se
gu
nd
os
48.26 in
Figura 12.121
Ejemplo de trayectoria, caso 7
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
13
ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
INTRODUCCIÓN
Los transportadores de banda son un sistema importante para el transporte de los materiales a granel
en la industria. El control de la aplicación del torque de arranque desde el sistema de accionamiento
de la banda hasta la banda afecta el rendimiento, el costo de la vida útil, la selección de la banda y la
confiabilidad del transportador. La fuerza requerida para mover un transportador de banda se debe
transmitir con la polea motriz mediante la fricción entre la polea motriz y la banda. Para transmitir
potencia, debe haber una diferencia en las tensiones de la banda, a medida que ésta se acerca y se aleja de
la polea motriz. Estas condiciones son reales para el funcionamiento en estado estacionario, el arranque y
la detención.
El diseñador de bandas debe controlar la aceleración del arranque para impedir la tensión excesiva en la
banda y las fuerzas en el sistema de accionamiento de la banda. Las fuerzas altas de aceleración pueden
afectar de forma negativa los elementos de tensión de la banda, los empalmes de la banda, las poleas
motrices, los rodillos, los ejes, los cojinetes, los reductores de velocidad y los acoplamientos. Las fuerzas no
controladas de aceleración pueden causar problemas en el rendimiento del sistema del transportador de
banda con curvas verticales, un movimiento excesivo del tensor de la banda, una pérdida de fricción de
la polea motriz, el derrame de los materiales y el plegado de la banda. El sistema de accionamiento de la
banda debe producir un torque de aceleración lo suficientemente potente para encender el transportador
y controlado de tal manera que las fuerzas de aceleración se encuentren dentro de los límites seguros. El
arranque sin problemas del transportador se puede lograr con un accionamiento que encienda los equipos
de control de torque, ya sean mecánicos o eléctricos, o una combinación de los dos. En algunos casos,
también se pretende controlar las fuerzas del funcionamiento y de la detención del sistema de la banda
transportadora.
Tipo
La Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA, por sus siglas en inglés) define varios tipos
de motores eléctricos. Para los transportadores, son más comunes los motores de inducción con jaula
de ardilla o los motores de inducción con rotor devanado (WRIM, por sus siglas en inglés) de corriente
alterna (CA). Las máquinas rotativas cerradas de derivación o con rotor devanado compuesto de corriente
continua (CC) se utilizan con muy poca frecuencia. La placa de identificación del motor define el tipo del
motor y las constantes de clasificación.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Temperatura
Los motores eléctricos están clasificados para un aumento de temperatura con carga completa en la placa
de identificación por encima de la temperatura ambiente para altitudes de menos de 3,300 pies (1000
m) por encima del nivel del mar, según las clases del aislamiento. A menos que se indique lo contrario, la
temperatura ambiente es de 40 °C (104 °F). Las altitudes y las temperaturas ambiente más altas pueden
requerir una disminución de la capacidad del motor. Los materiales de aislamiento Clase A se clasifican
para un aumento de temperatura de 60 °C (140 °F) por encima de la temperatura ambiente, Clase B para
80 °C (176 °F), Clase F para 105 °C (221 °F), y Clase H para 125 °C (257 °F).
Estos límites de temperatura son promedios y se basan en un aumento en la zona activa de 5 °C (41 °F)
a 15 °C (59 °F) sobre este promedio. Las normas de NEMA recomiendan que los motores grandes de
más de 1,500 caballos de fuerza (1,120 kW) incluyan detectores internos de la temperatura del estator.
Los motores en funcionamiento por encima de la temperatura de aislamiento clasificada no causan la
falla inmediata, pero disminuyen la vida útil y la capacidad del aislamiento para resistir a la humedad.
En general, se da por sentado que para una carga en estado estacionario del motor que funciona a 10 °C
(50 °F) por encima de la clasificación de aislamiento, la vida útil del aislamiento del motor se ve reducida
a la mitad. Los sistemas de aislamiento impregnados por presión de vacío (VPI, por sus siglas en inglés)
utilizan rellenos de epoxi para sellar los devanados y el aislamiento del motor contra la penetración de la
humedad. Aunque los aislamientos VPI pueden degradar la tasa de convección calorífica de los devanados
a la temperatura ambiente, en general, esto se considera como parte de un diseño del motor.
Confinamientos
Los motores eléctricos están disponibles en diversos confinamientos. NEMA publica los términos
descriptivos comunes para los tipos de confinamientos. A menudo, los distintos proveedores de motores
ofrecen variaciones o adaptaciones en los tipos de confinamientos de motores. Los tipos de confinamientos
de motores comúnmente hacen referencia a los motores de inducción de CA. Los motores con rotor
devanado y de CC pueden estar disponibles en designaciones de confinamientos más restringidas. La
mayoría de los tipos de confinamientos de motores están diseñados para el enfriamiento con el aire del
ambiente. Algunos confinamientos de motores están disponibles para el enfriamiento con líquido o gas.
Los motores abiertos no son comunes para los transportadores. Los motores antigoteo abiertos (ODP,
por sus siglas en inglés) brindan una protección ambiental contra el agua que cae y las partículas que se
acercan al motor dentro de un ángulo vertical de 15°, mientras que permiten que el aire del ambiente
ventile los devanados eléctricos del motor. Las adaptaciones de los motores ODP son resistentes a la
intemperie (WPI o WPII, por sus siglas en inglés), a las salpicaduras y están completamente protegidas
y los diseños ventilados con fuerzas por separado incluyen ventilaciones tortuosas mediante deflectores,
rejillas para los insectos, aislamiento sellado del devanado resistente a la humedad y/o filtros para el polvo.
Los motores ODP ofrecen una disipación del calor económica y óptima. Los diseños completamente
cerrados y enfriados por ventilador (TEFC, por sus siglas en inglés) ofrecen un confinamiento de motor
sellado sin intercambio libre del aire del ambiente entre la parte interna y externa del confinamiento
del motor. El calor se disipa a través del aire sobre el confinamiento del motor mediante ventiladores
integrales del motor, intercambiadores de calor con aire, el enfriamiento con aire forzado mediante
sopladores por separado, camisas de agua o confinamientos rellenos con gas. Las adaptaciones de TEFC
son completamente cerradas sin ventilación (TENV, por sus siglas en inglés), completamente cerradas
enfriada por agua a aire (TEWAC, por sus siglas en inglés), completamente cerradas enfriada por aire
a aire (TEAAC, por sus siglas en inglés) y completamente cerrada con aire en el exterior (TEAO, por
sus siglas en inglés). Debido a que los diseños de TEFC incluyen un intercambiador de calor, los marcos
del motor, en general, son más grandes que los diseños de ODP para la misma potencia. En general, los
motores TEFC se utilizan con transportadores que deben funcionar en condiciones ambientales adversas.
Los confinamientos clasificados como peligrosos se utilizan en las aplicaciones de transportadores en las
Áreas peligrosas del Código Eléctrico Nacional, Artículo 500. (NEC, por sus siglas en inglés) define las
áreas peligrosas por clase y división de acuerdo con el tipo y la ocurrencia del peligro. Los peligros Clase
I se refieren a los gases inflamables. Los peligros Clase II se refieren a los polvos inflamables. Los peligros
Clase III se refieren a las fibras inflamables. Los confinamientos a prueba de explosiones y permisibles
se utilizan en los entornos de la minería subterránea, sujetos a las regulaciones federales y estatales de la
minería. Las designaciones de confinamientos de la Comisión Internacional de Electricidad (IEC, por
sus siglas en inglés) especifican los confinamientos de motores para las aplicaciones a nivel mundial. Una
máquina a prueba de explosiones está diseñada para contener un encendido interno de un gas, vapor
o polvo especificado y para impedir la propagación de la explosión hacia afuera del confinamiento.
Un motor a prueba de explosiones también limitará las temperaturas externas del confinamiento para
impedir los encendidos.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Velocidad
El motor de inducción de CA utiliza corriente aplicada en los devanados del estator dispuestos en grupos
de polos, que incluyen potencia en los devanados del rotor. Los devanados del rotor están dispuestos
en grupos de polos y acortados en el extremo por anillos terminales de conducción. Cuando el estator
está alimentado por una fuente trifásica, produce un campo magnético que rota a una velocidad de
sincronismo, determinada por la cantidad de polos y la frecuencia aplicada. Para una fuente de 60 Hz, las
velocidades de sincronismo comunes disponibles para los motores son 3,600 rpm para dos polos, 1,800
rpm para 4 polos, 1,200 rpm para 6 polos, 900 rpm para 8 polos y así sucesivamente. Para las bandas, las
velocidades de 1,800 rpm y 1,200 rpm son las más comunes. (50 Hz: 1,500, 1,000 y 750 rpm)
El rotor luego rota a las rpm de sincronismo sin carga y desacelera a las rpm de carga completa con
el torque de la carga completa. El retraso en la velocidad por debajo del campo magnético rotativo
produce una diferencia de velocidad llamada desfase. El torque es proporcional para este desfase en
los puntos alrededor de la carga nominal. Los motores de derivación de CC están disponibles con
velocidades estándar similares a los motores de CA. Las velocidades de sincronismo de CA corresponden
a las velocidades de CC estándar de 3,500, 1,750, 1,150 y 850 rpm. A una potencia mayor, los diseños
del inducido devanado limitan las velocidades del motor de CC. Por ejemplo, según el fabricante, por
encima de los 800 caballos de fuerza (597 kW), tal vez no estén disponibles los motores de 1,750 rpm.
La velocidad de base de los motores de CC está controlada por la corriente de campo de derivación.
La velocidad de base se puede disminuir aumentando la corriente de campo y se puede aumentar
disminuyendo la corriente de campo, dentro de los límites. La velocidad de base del motor se alcanza a
un voltaje completo del inducido. La potencia continúa siendo el producto del torque y la velocidad. En
general, para una potencia dada, un motor de velocidad más alta funciona con un torque más bajo y en
un marco más pequeño.
Voltaje
Para los motores trifásicos de CA, la potencia mecánica es producto de cuatro variables: el voltaje, la
corriente, el factor de potencia y la eficiencia Para los motores de derivación de CC, la potencia es
el producto del voltaje, la corriente y la eficiencia. Para una potencia requerida, un voltaje más alto
de motor da como resultado una corriente más baja de motor. En Estados Unidos, NEMA define los
voltajes comunes de uso para los motores. Los voltajes comunes para aplicaciones de motores de CA
de transportadores son 230, 460, 575, 950, 2,300, 4,160 y 6,600 VAC. Los voltajes comunes para
aplicaciones de motores de CC son 250, 500, 600, 700 y 750 VDC.
Cojinetes
Los motores rotativos de transportador están disponibles con cojinetes de bolas, de rodillo y de manguito.
La lubricación del cojinete se realiza con grasa, película de aceite o baño en aceite. Para los motores
horizontales, los más comunes son los cojinetes de bolas con ranura profunda estándar con lubricación
con grasa. Para los ambientes severos, los cojinetes blindados únicos o dobles protegen la grasa lubricante
de la contaminación. Para una protección adicional contra la contaminación, a menudo, se utilizan
aislantes de cojinete, tapas de cojinete o recorridos laberínticos. La banda, los sistemas de accionamiento
por cadena y las cargas radiales del acoplamiento ejercen fuerzas radiales adicionales sobre los cojinetes
del motor y estas aplicaciones tienden a utilizar cojinetes de rodillo. Los cojinetes de manguito construidos
con revestimientos de hojalata unidos a cubiertas de bronce o hierro fundido con lubricación de película
de aceite son más comunes en los motores muy grandes. La elección y la disponibilidad del cojinete y los
tipos de lubricación dependen de la velocidad, el tamaño y las prácticas locales.
Factor de servicio
En los motores de CA, comúnmente se encuentran disponibles los factores de servicio (SF) de 1.0 y 1.15.
Un motor de SF 1.15 brinda el mismo torque en comparación con las características de velocidad de un
motor de SF 1.0, pero permite una capacidad de sobrecarga térmica del 15 por ciento, con respecto al
aislamiento y la temperatura del devanado. En los transportadores de banda, a menudo, los diseñadores,
eligen un motor de SF 1.15 con la potencia elegida para la carga de la banda estándar según CEMA y la
capacidad de sobrecarga del 15 por ciento para la carga periódica de sobrecargas. En los motores de CC,
el SF estándar es 1.0.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Eficiencia
Según los HP y el tipo de motor, puede haber diversos motores con distintas eficiencias disponibles para
su aplicación. Es importante realizar un estudio de beneficios que incluya el costo de compra y los costos
de funcionamiento. En la mayoría de los casos, cuanto más alta sea la eficiencia del motor, más rápido se
recuperará el costo de su compra.
La eficiencia del motor eléctrico es una medición de la capacidad para convertir la potencia de entrada
eléctrica en potencia de salida mecánica. La eficiencia de la placa de identificación se clasifica como
porcentaje basado en la carga completa del motor. Los motores están disponibles en modelos de eficiencia
estándar, alta y premium. Normalmente, la eficiencia del motor aumenta con los motores más grandes y
disminuye con la carga parcial del motor. La eficiencia del motor aumenta con el uso de un material más
conductor, como el cobre en el estator, los laminados más delgados de acero magnético de mejor calidad
en los polos y el núcleo, el aumento del contenido conductor de cobre en el rotor, la disminución de los
cojinetes de fricción, el uso de ventiladores de enfriamiento más eficientes, o el uso de marcos más grandes
para disminuir la temperatura de funcionamiento y la reducción de los niveles de excitación magnética
para disminuir las pérdidas del núcleo.
En 2007, EE. UU. aprobó la Ley de Independencia y Seguridad Energética, conocida como EISA (por sus
siglas en inglés), que elevó las eficiencias de todos los motores EPAct para que cumplan con las eficiencias
de los motores Premium de NEMA. EISA también introdujo el control regulatorio de algunos motores
que anteriormente se habían excluido, por lo tanto ahora, deben cumplir con las eficiencias mínimas
de EPAct. Para cada clasificación de fin general de 1 a 200 caballos de fuerza que anteriormente estaba
cubierta por EPAct, la ley especifica un nivel de eficiencia de carga completa nominal basado en la
eficiencia Premium® de NEMA, como se muestra en la Tabla 12-12, NEMA MG 1. Todos los motores de
230 o 460 voltios (y 575 voltios para Canadá) actualmente cubiertos por EPAct, fabricados después del 19
de diciembre de 2010, deben cumplir o superar este nivel de eficiencia.
Los motores eléctricos para fines generales, anteriormente no cubiertos por EPAct, deben cumplir con la
Eficiencia energética como se define en la Tabla 12-11, NEMA MG 1. Los motores que tienen 201 – 500
caballos de fuerza, anteriormente no cubiertos por EPAct, deberán cumplir con la Eficiencia Energética
como se define en la Tabla 12-11, NEMA MG 1.
Tipo de torque
NEMA clasifica los motores de inducción de CA de bajo voltaje hasta 200 caballos de fuerza (150
kW) en varias clases con respecto al rotor bloqueado, el arranque, los torques máximos y el desfase del
funcionamiento (vea la Figura 13.1). En general, los motores Diseño A de NEMA tienen un torque de
rotor bloqueado bajo a moderado, un torque de arranque bajo, un torque máximo alto, corrientes de
arranque altas y un desfase del funcionamiento pequeño. Los motores Diseño B de NEMA tienen un
torque de rotor bloqueado moderado, un torque de arranque moderado, un torque máximo medio a alto,
una corriente de arranque moderada y un desfase del funcionamiento moderado. Los motores Diseño
C de NEMA tienen un torque de rotor bloqueado moderado a alto, un torque de arranque alto, un
funcionamiento máximo medio, una corriente de arranque media a baja y un desfase del funcionamiento
medio. Los motores Diseño D de NEMA tienen un torque de rotor bloqueado alto, un torque de
arranque alto, un torque máximo de moderado a bajo, una corriente de arranque baja y un desfase del
funcionamiento alto. Los motores Diseño B y Diseño C de NEMA se aplican más comúnmente a los
transportadores de banda. Los motores Diseño C de NEMA, en general, se eligen para cargas acopladas
directas, el torque de arranque alto que brinda más torque disponible para la aceleración de la carga
durante el arranque.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
TORQUE
INTERRUPCIÓN
ROTOR
BLOQUEADO
DESFASE 100%
CON CARGA
COMPLETA
ARRANQUE
0% VELOCIDAD
Figura 13.1
Torque de motor de CA típico en comparación con la curva de velocidad
13
ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Vibración
El nivel de vibración del motor es un indicador del estado del cojinete, la alineación del motor con la
carga o las vibraciones del sistema trasladadas al motor mediante la estructura. Las vibraciones del sistema
se pueden generar a causa de las grandes piezas del material transportado que viajan a través de los chutes
de descarga en las transferencias de la banda. La vibración, en sí misma, es difícil de interpretar. Los
sensores de vibración pueden medir el desplazamiento, la velocidad o la aceleración. Los analizadores de
vibración determinan la vibración en cada frecuencia. La mayoría de los sensores de vibración del motor
son comúnmente dispositivos de frecuencia de banda ancha que suman todas las frecuencias de vibración
con peso equivalente y sin filtrado. Esto puede dar como resultado diferentes vibraciones absolutas para
los distintos motores, en distintas ubicaciones. De nuevo, el sistema de control de la banda se configura
para monitorear el cambio en el nivel de vibración. A menudo, el control de vibración dispara alarmas,
pero no apaga el motor en los transportadores de banda. En general, una alarma de vibración requiere
una inspección visual posterior y/o un estudio de la vibración con un instrumento de análisis.
Tamaño
Se encuentran disponibles determinados componentes de accionamiento y, prácticamente, en distintos
rangos de tamaño. Para este análisis, daremos por sentado que los sistemas de accionamiento de la banda
varían de motores de potencia fraccionada a motores de potencia de miles de caballos de fuerza. A
menudo, los sistemas de accionamiento pequeños se encuentran por debajo de los 50 caballos de fuerza
(<37 kW). Los sistemas medianos varían de 50 a 1,000 caballos de fuerza (37 a 750 kW). Los sistemas
grandes se pueden considerar por encima de los 1,000 caballos de fuerza (>750 kW). La división de los
tamaños en estos grupos es, en su totalidad, arbitraria. Se debe resistir a la tentación de colocar un motor
de mayor o menor potencia en un transportador para mejorar la estandarización. Un accionamiento
con motor de mayor potencia da como resultado una eficiencia pobre y la posibilidad de torques altos,
mientras que un accionamiento con motor de menor potencia da como resultado una velocidad excesiva
destructiva sobre la regeneración, la imposibilidad de hacer arrancar una carga o el sobrecalentamiento
durante la carga con una vida útil del motor más corta.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Clasificación térmica
Durante el arranque, el funcionamiento y la detención, cada sistema de accionamiento disipa cantidades
variables de calor residual. El calor residual se puede disipar en el motor eléctrico, los controles eléctricos,
los acoplamientos, el reductor de velocidad o el sistema de frenado de la banda. La carga térmica de
cada encendido depende de la cantidad de carga de la banda y la duración del encendido. El diseñador
debe cumplir con los requisitos de la aplicación para los arranques repetidos después del funcionamiento
del transportador con carga completa. Los arranques típicos de la banda transportadora varían de 3 a
10 arranques por hora, en intervalos equivalentes, o 2 a 4 arranques sucesivos. Los arranques repetidos
pueden requerir una disminución de la capacidad o un tamaño más grande de los componentes del
sistema. Existe una relación directa entre la clasificación térmica para los arranques repetidos y los costos
de cada sistema de accionamiento.
Velocidad variable
Algunos sistemas de accionamiento de la banda son ideales para controlar el torque y la velocidad
de arranque, pero solo funcionan a una velocidad constante. Algunas aplicaciones de la banda
requieren un sistema de accionamiento que pueda funcionar durante períodos extendidos a menos
de la velocidad máxima. Esto es útil cuando la carga del accionamiento se debe compartir con otros
accionamientos, cuando la banda se utiliza como alimentador de procesos para el control de la tasa
del material transportado, cuando la velocidad de la banda se optimiza para la tasa de transporte y la
vida útil operativa, cuando la banda se utiliza a velocidades más bajas para transportar suministros o
cuando la banda se hace funcionar a una velocidad baja de inspección o de avance lento para fines de
mantenimiento. El accionamiento de la banda de velocidad variable requerirá un sistema de control
basado en un algoritmo para regular la velocidad de funcionamiento.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Los temas para tratar incluyen: ¿El sistema de accionamiento puede aceptar energía regenerada de una
determinada magnitud para la aplicación? ¿El sistema de accionamiento debe controlar o modular la
cantidad de fuerza de retardo durante el reacondicionamiento? ¿El reacondicionamiento ocurre durante
el funcionamiento, el arranque y/o la detención?
TORQUE
INTERRUPCIÓN
ROTOR
BLOQUEADO
DESFASE
ARRANQUE CON CARGA 100%
COMPLETA
VELOCIDAD
FRENO
CON CARGA
COMPLETA
TORQUE
Figura 13.2
Motor de inducción, motorización y generación
Costo
El diseñador de accionamientos examinará el costo de cada sistema de accionamiento. El costo total es la
suma del primer costo de capital para adquirir el accionamiento, el costo para instalar y poner en servicio
el accionamiento, el costo para operar el accionamiento y el costo para mantener el accionamiento. El
costo de la potencia para operar el accionamiento puede variar ampliamente con las distintas ubicaciones.
El diseñador se esfuerza para cumplir con todos los requisitos de rendimiento del sistema al costo
total más bajo. A menudo, más de un sistema de accionamiento puede satisfacer todos los criterios del
rendimiento del sistema a costos competitivos.
Complejidad
La configuración preferida del accionamiento es la más sencilla, como por ejemplo, un motor único que
accione una polea de cabeza. Sin embargo, los requisitos mecánicos, económicos y funcionales, a menudo,
exigen el uso de accionamientos complejos. El diseñador de bandas debe compensar la necesidad de la
sofisticación con los problemas que acompañan a los sistemas complejos. Los sistemas complejos requieren
una ingeniería adicional del diseño para la implementación con éxito. Un costo que, a menudo, se pasa
por alto en un sistema complejo es el costo de la capacitación in situ del personal o el costo del tiempo de
inactividad debido a la falta de capacitación.
Accionamientos múltiples
A menudo, una banda sencilla está accionada por una polea motriz. Las bandas más complejas están
accionadas por múltiples poleas independientes. Estas poleas pueden estar cerca entre sí o en distintas
ubicaciones de la banda. Los accionamientos múltiples le permiten al diseñador de bandas aumentar
la potencia accionada al mismo tiempo que se mantienen o reducen las tensiones de la banda. Los
accionamientos múltiples requieren un sistema de arranque y funcionamiento del accionamiento que
permita la coordinación entre los accionamientos. Los accionamientos múltiples de distintos tamaños o
distintos ángulos de envoltura de la banda pueden requerir un esquema de proporción de la carga (carga
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
compartida). La carga compartida requiere que uno de los accionamientos funcione a una clasificación
de torque controlado y dependiente durante el arranque, o también durante las condiciones de
funcionamiento. Una inquietud es la siguiente pregunta: ¿Los sistemas de accionamientos múltiples de la
banda funcionarán con uno o más motores primarios fuera de servicio? Los accionamientos múltiples en
distintas ubicaciones requerirán un sistema de control distribuido.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
del motor, el torque del motor de inducción de CA es altamente no lineal, como se muestra en la Figura 13.1.
Figura 13.3
Motor de inducción de CA con acoplamiento directo
En el punto de aplicación de voltaje completo de la corriente al estator con el rotor detenido, el motor se
establece en el “torque de rotor bloqueado”. El “torque de arranque” es el torque mínimo desarrollado
por el motor cuando el rotor se mueve y acelera la carga hacia la velocidad de sincronismo. El torque
máximo alcanzado durante la aceleración se llama “torque máximo”. El torque del motor a cualquier
velocidad varía con la resistencia y la inductancia del estator, la resistencia y la inductancia del rotor
relacionadas con el estator como una función del desfase, y el voltaje aplicado al cuadrado.
WK 2 rpm
Tiempo acel = (s)
CF Tacel
Ecuación 13.4
Tiempoacel , tiempo de aceleración del motor
Donde:
Tacel = torque del motor primario requerido para la carga de torque [lbf-ft (kgf-m)]
rpm = revoluciones por minuto del eje del motor
WK 2 = momento de inercia de las piezas rotativas del motor [lbf-ft2 (kgf-m2)]
ft-s
CF = constante de conversión: Unidades en el sistema imperial = 308
min
m s
Unidades en el sistema métrico = 9.57
min
Aunque los motores de inducción de CA representan el medio más sencillo y más económico de accionar
los transportadores de banda, los tipos de motor estándar de NEMA no tienen las características ideales
para el control del arranque del transportador. Los motores de inducción de CA están disponibles con
potencia fraccionada o potencia de miles de caballos de fuerza (kW). La aplicación del arranque con
acoplamiento directo y voltaje completo, en general, está limitada a los transportadores pequeños a
velocidades y perfiles moderados, debido al impacto del rotor bloqueado, el arranque y el torque máximo
en el sistema transportador durante el arranque. Este sistema no ofrece una aplicación controlada de
torque.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
LÍNEA
BKR
OL REDUCTOR
DE VELOCIDAD
POLEA MOTRIZ
Figura 13.5
Motor de CA con arranque de voltaje completo y acoplamiento directo
La clasificación térmica del sistema de arranque es igual a la clasificación del motor. Debido a que el
motor experimenta corrientes altas durante el arranque y la aceleración, la cantidad de arranques se
limita a medida que aumenta el tamaño del motor. La banda funciona como un dispositivo de velocidad
constante entre el estado sin carga y con carga completa, de acuerdo con el desfase del motor. El
accionamiento puede manejar la regeneración de potencia de la banda hasta la clasificación del motor
durante períodos prolongados. El motor de inducción cruza el cuadrante de funcionamiento del frenado
del generador a una velocidad de sincronismo más el desfase. Cuanto más rápido se acciona el motor, más
potencia se genera. Las demás cargas del motor absorben la potencia en la línea de potencia.
Este accionamiento casi no requiere mantenimiento o sistemas de soporte. El costo y la complejidad
de este tipo de accionamiento son muy bajos. De muchas maneras, este método representa el caso
base para los transportadores pequeños sencillos. Este tipo de accionamiento se puede configurar para
accionamientos múltiples de la banda en una o más ubicaciones. Los accionamientos se deben encender
conjuntamente o en una secuencia cercana, desde el líder hasta el seguidor, en el lado de accionamiento
de la tela. Los accionamientos solo pueden compartir la carga de acuerdo con el torque del desfase en
comparación con las curvas de velocidad para cada motor. Al momento de un atasco del transportador, el
sistema de accionamiento aplicará un torque máximo completo a los componentes de la banda antes del
atasco. Este torque puede ser de más del 200 por ciento de la clasificación del transportador. El atasco se
puede percibir mediante la medición de las corrientes altas del motor, pero es importante observar que
actualmente se ha aplicado un torque alto. El sistema de control para este tipo de accionamiento consta
del caso base de los dispositivos protectores del transportador que sencillamente le indican a la banda que
se mueva o se detenga.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
BKR
ÁNGULO
DE FASE
SCR
ARRANQUE
SCR
REDUCTOR
DE VELOCIDAD
M POLEA MOTRIZ
Figura 13.6
Motor SCR con arranque de voltaje reducido y acoplamiento directo
Los arranques SCR se encuentran disponibles comúnmente desde potencia fraccionada hasta 1,000 caballos
de fuerza (750 kW) en voltajes de hasta 1000 VAC. Para los accionamientos más grandes, existen algunos
diseños de arranque SCR nuevos, de primera generación y alto voltaje para aplicaciones a 2,300 y 4,160
VAC. Para brindar un buen torque de arranque en el rotor bloqueado, el motor Diseño C de NEMA, en
general, se une con el arranque SCR. Sin embargo, debido a que el torque del motor en comparación con
el perfil de velocidad no es lineal, el arranque debe aplicar una progresión no lineal de voltaje en aumento
para producir un buen control de torque. Para lograr esto, la lógica del arranque SCR ofrece diversos modos
comunes de control.
El primer método es el control de voltaje de lazo abierto. Un voltaje de arranque inicial se aplica dentro
de un período con incrementos de 1-3 segundos y se ajusta para permitir aflojar el tensor y el movimiento
inicial del transportador sin carga. Luego, se aplica un incremento cronometrado lineal de voltaje. Este
método controlará el torque inicial y el torque promedio de aceleración, pero no producirá una aceleración
lineal de la banda. Además, este método no permite la variación en el torque requerido para el transportador
sin carga en comparación con el transportador con carga.
El segundo método implica la retroalimentación de la corriente de carga del accionamiento a la lógica del
accionamiento. Esto se puede utilizar como límite de corriente o control del incremento de corriente. En el
límite de corriente, el torque de salida está limitado por el nivel de resistencia la banda o los componentes
de accionamiento. Esto es útil en las aplicaciones de accionamiento con motor de mayor potencia. En el
enfoque de incremento actual, la corriente aumenta linealmente hasta que la corriente del rotor bloqueado
del motor se alcanza y mantiene hasta que el motor acelera por encima de la velocidad del torque máximo.
Esto brinda un accionamiento que variará la tasa de aplicación de voltaje entre el transportador sin carga en
comparación con el transportador con carga, pero no controla de forma directa la velocidad de la banda. La
aceleración resultante produce un perfil de velocidad en forma de "S".
El tercer método implica la retroalimentación de un motor o la velocidad de la banda desde un tacómetro. En
este método, el accionamiento controla el voltaje necesario para producir la aceleración de la banda lineal o lineal
por tramos. Este método producirá una velocidad repetible en comparación con los perfiles de tiempo para los
transportadores sin carga y con carga. Sin embargo, el algoritmo de retroalimentación se debe adecuar para
cada respuesta mecánica del transportador. Si la longitud de la banda cambia, cambiará la respuesta mecánica.
A menudo, este método se utiliza en bandas con perfiles de ondulación severa o de tamaño óptimo de la tela.
Las pérdidas térmicas del accionamiento son una función de la caída de voltaje posterior de los dispositivos SCR,
normalmente .5 a .7 voltios por dispositivo SCR, multiplicada por la raíz cuadrada del promedio de los cuadrados
de la corriente hacia el SCR. Las pérdidas del motor son una función del cuadrado de la corriente durante el
período de aceleración aplicada. Debido a que la potencia del motor es una función del producto del voltaje y la
corriente aplicados, para los voltajes bajos, la corriente es el múltiplo de la carga completa durante la mayoría del
período de aceleración. Para períodos extendidos de arranque en los transportadores con carga, esto requerirá una
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
disminución de la capacidad del motor para los múltiples arranques. La instalación de detectores de temperatura
del estator del motor puede ayudar al sistema de control al momento de decidir acerca del arranque del motor
utilizando los límites preestablecidos. Este sistema puede controlar los torques de arranque, pero no permite el
control de la velocidad durante el funcionamiento. El sistema puede manejar las cargas de regeneración hasta
la clasificación del motor. El sistema SCR requiere un mantenimiento reducido y pocos sistemas de soporte. El
costo es bajo, donde el costo del arranque de estado sólido son pequeños múltiplos de un arranque de línea de
voltaje completo. La complejidad del sistema es baja, gracias a los reguladores de estado sólido enchufados con
diagnósticos integrales. El sistema puede manejar accionamientos múltiples sencillos con una coordinación
moderada entre los controles del arranque durante el arranque y la carga compartida no controlada, de acuerdo
con la curvas de desfase del motor durante el funcionamiento. El torque de atasco del transportador, nuevamente,
solo se ve limitado por el torque máximo del motor hasta el atasco o el recorrido del accionamiento. El sistema de
control consta de los controles básicos de la banda más un control incluido de encendido de regulador SCR con
temporización y diagnósticos.
Tradicionalmente, el control del motor de inducción con rotor devanado (WRIM, por sus siglas en inglés)
ha tenido un contactor primario de voltaje completo con múltiples pasos de contactores secundarios
que desvían los pasos progresivos de la resistencia externa. La resistencia se acumula o dispone en pasos
que permiten incrementos discretos del torque de aceleración. El vataje o la clasificación térmica de la
acumulación de resistencia determina la duración del encendido y repite la clasificación del arranque. En
general, un contactor de cortocircuito causa el cortocircuito de los devanados del rotor directamente para
el funcionamiento. Este método se llama controlador del WRIM “gradual”. Para reducir los incrementos
del torque de arranque de la banda, se añaden pasos adicionales con los contactores. Al tener en cuenta
que el rotor actual se produce en la frecuencia del desfase, que es la frecuencia de la línea en estado de
reposo, y al disminuir la frecuencia con la velocidad en aumento, los inductores se pueden utilizar para
expandir el rango de cada paso. Los métodos graduales han sido el tipo más común del WRIM durante la
década de 1970.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
1PU
BKR 100%
1PU
M 1PU SC
OL
REDUCTOR
DE VELOCIDAD
PERFIL TÍPICO DE VELOCIDAD
1PU
ACELERACIÓN GRADUAL
Hoy en día, existen alternativas a los métodos de control gradual del WRIM que permiten mayor
flexibilidad, capacidad térmica y control de los accionamientos del WRIM:
El primer método es una adaptación del bloque secundario de resistencia que se llama "bloque binario".
En este método, la resistencia se acumula en grupos de una progresión binaria de resistencias por unidad
de 1, 2, 4, 8, 16 y así sucesivamente. Al secuenciar los contactores de desvío de pasos en una progresión
binaria, una cantidad económica de contactores graduales puede producir una progresión casi continua
de control del rotor. Este método es aplicable a todos los tamaños del WRIM.
El segundo método incluye la combinación de un regulador de voltaje SCR primario del WRIM con
diversos pasos de contactor secundario. Al incrementar el voltaje del estator primario de un valor mínimo
al voltaje de línea, aumenta el rango dinámico de cada paso del resistor secundario. Este método es
aplicable a los accionamientos del WRIM más pequeño, donde el espacio para el arranque es muy escaso.
El tercer método incluye la aplicación de dispositivos SCR para cambiar en forma cronometrada la
resistencia secundaria presentada en el rotor. Esto se llama "cambio de estado sólido de la resistencia del
rotor”. Al cambiar en forma cronometrada el control, la resistencia RMS efectiva presentada en el rotor
se puede variar de manera continua. Esto produce un control sin graduación. Debido a que la corriente
de la frecuencia del rotor es frecuencia de línea en estado de reposo y disminuye con la velocidad en
aumento, el cambio cronometrado se debe sincronizar con la frecuencia del rotor. Los SCR no tienen
control de fase (encendidos en ángulos de fase variables durante la corriente sinusoidal), ya que esto
produciría armonías adversas del rotor. Los SCR se apagan en los cruces de corriente cero. Esto limita la
frecuencia de la relación del tiempo a menos de la frecuencia de desfase del rotor. Este método se aplica
en gran medida a accionamientos del WRIM grande donde se requiere la aceleración sin graduación.
Aunque es aplicable a todos los tamaños, la disponibilidad actual del WRIM está influenciada por la
potencia media a alta. Es difícil encontrar proveedores de WRIM pequeños a medianos a un precio
aceptable. La capacidad para controlar con precisión el perfil de torque de arranque es un atractivo
comercial primario para los accionamientos del WRIM. Las capacidades térmicas del sistema de
accionamiento del WRIM deben ser grandes y dependen de la clasificación de la red secundaria, que se
encuentra afuera del aparato rotativo. La resistencia añadida del sistema da como resultado eficiencias
operativas más bajas. WRIM es principalmente un sistema de arranque del transportador, pero se puede
configurar para velocidades variables en un rango de velocidad de 4:1. Para la velocidad variable, existen
numerosas pérdidas de energía en la red de resistencia externa, por lo tanto, la eficiencia es baja. Existe
un tipo de control secundario del WRIM, donde la energía del desfase se recupera e incluye en la línea
de potencia primaria, utilizando técnicas del inversor de estado sólido y un transformador acoplador.
Esto brinda una velocidad continuamente variable con pérdidas pequeñas. El accionamiento del WRIM
puede aceptar energía de regeneración del reacondicionamiento cuando funciona hasta la clasificación
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
crítica del motor, pero tiene un problema severo con la regeneración durante el arranque con la resistencia
secundaria incluida.
El mantenimiento del WRIM es intermedio. El desgaste de los cepillos es de aproximadamente 1-2 mm
cada 1,000 horas. Los sistemas de soporte incluyen el mantenimiento del resistor externo y los sistemas
de enfriamiento. El costo del accionamiento del WRIM es del 200-250 por ciento de los sistemas básicos
para potencia media y del 125-150 por ciento de los sistemas básicos para potencia más alta.
La complejidad eléctrica del accionamiento del WRIM puede variar de media a altamente compleja.
El diseño del accionamiento es sencillo desde el punto de vista mecánico. WRIM se puede configurar
para accionamientos múltiples. Los torques se pueden controlar con precisión y adecuar en proporción
durante el arranque. Durante el funcionamiento, los accionamientos compartirán la carga de acuerdo
con el torque del motor en comparación con las pendientes de la curva de velocidad. Un resistor de
recorte de desfase permanente puede influenciar permanentemente las características de la carga
compartida, a costa de la pérdida de energía. Los WRIM, en general, tienen clasificaciones de torque
máximo altas con el funcionamiento acortado. Se debe tener especial cuidado al seleccionar el motor
y el esquema de control para minimizar la posibilidad de sobrecargas del motor y los componentes del
sistema transportador en cargas operativas más altas que las proyectadas, ya que estas pueden causar un
daño grave del sistema. Algunos diseñadores permiten que los resistores de desfase permanentes alivien el
torque en comparación con el aumento de velocidad durante el atasco, para permitir un tiempo para la
detección del atasco y desconectar el accionamiento. Esto puede requerir tanto como un 3-5 por ciento de
desfase adicional, a costa de la pérdida de energía.
Hoy en día, el sistema de control para un accionamiento del WRIM, en general, se basa en un control
computarizado de la red de cambio de la resistencia secundaria, según los parámetros del sistema, como
por ejemplo, la retroalimentación de la velocidad, la retroalimentación de la corriente, la temperatura del
motor, la temperatura de la resistencia, el tamaño de la carga de la banda y el equilibrio de la carga del
motor con accionamientos múltiples. Los dispositivos de control computarizado han permitido que dichos
métodos, como el cambio binario, sean sencillos y eficaces. La mayoría de los sistemas de control para los
accionamientos de transportador con WRIM están diseñados a medida para la aplicación.
VELOCIDAD
Figura 13.9
Velocidad en comparación con el voltaje del motor de derivación de CC
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
El rango completo de torque en comparación con la velocidad del motor de CC está determinado por la curva
de límite de conmutación del motor. Por debajo de la velocidad de base, el motor funciona en una región de
torque constante limitada por la corriente del inducido. Por encima de la velocidad de base, el motor funciona
en la región de potencia constante con límites de torque cada vez menores. El límite de torque de los motores
de CC puede ser amplio, entre el 200-300 por ciento de la clasificación de base. Los motores de CC pueden
suministrar fuerzas muy altas a un transportador de banda bajo condiciones dinámicas, a menos que estén
limitados por el controlador del motor. En general, los motores de derivación de CC son más grandes que el
motor de CA equivalente para la misma potencia, lo que da como resultado una inercia más alta o WK2 . El
motor de CC tiene un tiempo más largo de desplazamiento durante la desconexión que un motor de CA.
LÍNEA
100%
TORQUE CONSTANTE
CA DE 60 Hz
HP CONSTANTE
BKR
TORQUE
CC DE 6 PULSOS
ACCIONAMIENTO
DE CC SCR
VELOCIDAD VELOCIDAD
CC INDUCIDO
BASE ESTABLECIDA SUPERIOR CC
IN SITU REDUCTOR
POR LA CORRIENTE ESTABLECIDA DE VELOCIDAD
IN SITU POR LA CORRIENTE
REDUCIDA IN SITU
M POLEA MOTRIZ
0%
VELOCIDAD
100%
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
son mínimos, por lo tanto, el sistema es más eficiente desde el punto de vista energético. Los VFD descentralizados
están cerrados, por lo tanto, no son necesarios los paneles ni los sistemas de enfriamiento. Muchos VFD
descentralizados pueden hacer funcionar más de un motor, lo que reduce los costos de los equipos.
En este método, un motor de inducción de CA sencillo se acopla a través de un reductor de velocidad a la polea
motriz, mientras un controlador electrónico aplica una forma de onda de CA sintetizada al estator del motor. La
velocidad de funcionamiento del motor de CA depende de la cantidad de polos del estator y la frecuencia de línea
aplicada.
Ecuación 13.12
rpmmotor-ca, velocidad del motor de CA
Por ejemplo, un motor de CA de 60 Hz, 1,200 rpm funcionará a 600 rpm cuando se le suministre una
fuente de voltaje de 30 Hz. Debido a que la potencia es el torque por la velocidad, este motor funcionará
a un torque constante, pero con una potencia variable de acuerdo con la velocidad.
LÍNEA
CA DE 60 Hz
BKR
REDUCTOR
DE VELOCIDAD
M POLEA MOTRIZ
Figura 13.13
Motor de CA de frecuencia variable y acoplamiento directo
El controlador que sintetiza la forma de onda se llama accionamiento, inversor o conversor de frecuencia
variable (VFD, VFI o VFC, por sus siglas en inglés). En general, un VFD consta de una sección de
rectificador que introduce la frecuencia de línea y produce CC, y una sección de inversor que toma la CC
y produce una fuente de CA con control de la frecuencia y del voltaje.
Existen tres tipos comunes de controladores VFD. El más común es el tipo con modulación por ancho
de pulsos. Este consta de una sección de rectificador estático y una sección de inversor de cambios. La
frecuencia y el voltaje están controlados mediante la modulación del tiempo de encendido y apagado del
enlace de CC con cambios de velocidad alta. Este tipo es más común en voltajes de hasta 575 VAC de
potencia fraccionada a 600 caballos de fuerza (448 kW).
El segundo tipo tiene inversores de voltaje variable. Este diseño emplea SCR de potencia bajo control de
fase para variar el suministro de CC y SCR de potencia o transistores para alternar la salida en una forma
de onda de salida de seis o doce pasos para aproximarse a una corriente sinusoidal. Este tipo comúnmente
cuenta con tamaños de varios de cientos caballos de fuerza a 1,000 caballos de fuerza (746 kW).
El tercer diseño se llama inversor de fuente de corriente. En este tipo, los SCR de potencia se utilizan
para sintetizar una corriente de onda cuadrada de CA. En general, este tipo se utiliza en tamaños más
grandes hasta varios de miles caballos de fuerza (kW). En la mayoría de los VFD, la relación del voltaje de
salida con la frecuencia se mantiene como constante por debajo de la velocidad de base, con el fin de no
sobreexcitar los campos magnéticos del motor. Algunos VFD se pueden configurar para funcionar sobre
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
la velocidad de base o funcionar con una frecuencia de salida por encima de la frecuencia de entrada. Por
encima de la velocidad de base, el VFD funciona a una potencia constante con una clasificación de torque
en disminución.
La disponibilidad y las características de estos accionamientos aumentan año tras año, mientras que disminuyen
los costos. En determinados rangos de tamaño, los costos de VFD de CA son más económicos que los de
los tradicionales de CC, por lo tanto, el uso de accionamientos VFD ha aumentado en las aplicaciones
de transporte. Los accionamientos del tipo VFD son más comunes, se encuentran en bandas pequeñas
utilizadas como parte de sistemas de muestra y de control de procesos hasta en bandas muy grandes para
el funcionamiento sofisticado a velocidad variable, o en mejoras donde los motores de accionamiento con
acoplamiento directo de CA ya se encuentran en funcionamiento.
Los accionamientos VFD están disponibles en tamaños que varían de potencia fraccionada a miles de caballos
de fuerza (kW). Debido a que el motor funciona con una fuente controlada de frecuencia variable y voltaje
variable en todo momento, el control de torque para el arranque es preciso. Para una salida de frecuencia dada,
la velocidad del motor es proporcional a la frecuencia menos el desfase.
La clasificación térmica del accionamiento se basa en la clasificación de los elementos electrónicos del
VFD y la capacidad de enfriamiento del motor. Debido a que los elementos electrónicos inherentemente
tienen limitada la corriente, el VFD no funcionará sobrecargado. La clasificación del motor a una velocidad
menor que la velocidad de base puede disminuir debido al bajo enfriamiento del ventilador del motor y
a las pérdidas aumentadas causadas por las formas de onda sintetizadas. El funcionamiento prolongado
a baja velocidad puede requerir un ventilador de enfriamiento externo del motor y modificaciones del
accionamiento con engranajes para la lubricación y el enfriamiento. Los VFD pueden funcionar normalmente
como accionamientos de velocidad variable sobre un rango de velocidad de 10:1. El funcionamiento de un
transportador de banda a velocidades reducidas también puede ayudar a prolongar la vida útil operativa de la
banda y de los componentes. El funcionamiento a muy bajas velocidades puede dar como resultado pulsaciones
del torque en el transportador.
Los VFD varían en su capacidad para aceptar y conducir la energía regenerada del reacondicionamiento. Si
el perfil de la banda puede resultar en un reacondicionamiento, el VFD debe estar equipado con opciones de
regeneración o frenado dinámico. El diseñador de bandas debe cuantificar las fuerzas del reacondicionamiento
para equipar al VFD con la capacidad adecuada.
Los sistemas de soporte más importantes requeridos para las instalaciones de VFD son para la capacitación
sobre el mantenimiento y las piezas de repuesto electrónicas. En general, los costos actuales de los sistemas de
VFD son más altos que los de los demás sistemas de accionamiento. Sin embargo, los costos han disminuido,
en particular, en los accionamientos con caballos de fuerza (kW) más pequeños. Los sistemas de accionamiento
VFD son sencillos desde el punto de vista mecánico, pero complejos desde el punto de vista eléctrico. Los
accionamientos VFD se pueden configurar para accionamientos múltiples con carga compartida controlada
activamente. En el atasco del transportador, el límite de corriente de respuesta del VFD establecerá un límite
superior para el torque de salida del motor. En teoría, esto es un 150 por ciento en los VFD más pequeños
y tan poco como un 110 por ciento en las unidades más grandes. El sistema de control para un sistema de
accionamiento VFD consta de controles permisivos normales de la banda, un regulador electrónico basado
en un microprocesador, un conversor electrónico de potencia con protección y, a veces, un transductor de
velocidad de la banda. Existen algunos motores de CA sincrónicos grandes con un diseño envolvente con
accionamientos VFD tipo conversor de ciclo que funcionan a muy bajas rpms.
13
ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
cojinetes, los sellos y el motor. Una cantidad menor de piezas rotativas con superficies más pequeñas de
fricción, que esté lubricada contra las salpicaduras y protegida de la contaminación, puede mejorar la
eficiencia y la confiabilidad. Existen solo dos puntos de sellado para el ingreso de la contaminación o
la pérdida de lubricante. Las clasificaciones térmicas pueden verse afectadas por el ciclo de trabajo del
transportador. Debido a que la banda en movimiento extrae el calor de este sistema de accionamiento
completamente cerrados, las aplicaciones intermitentes pueden requerir el servicio en fábrica según
corresponda.
Los accionamientos de las poleas motorizadas de transportador compacto se montan entre los carriles
del transportador para ahorrar espacio y tener vistas sin obstrucción del flujo de material, además la
masa del accionamiento es una carga estructural más equilibrada en el transportador. En general, estos
accionamientos se utilizan en transportadores de potencia baja a moderada, hasta aproximadamente
300 hp (224 kW). Las opciones de accesorios tradicionales, como por ejemplo, los topes de detención, los
frenos, las configuraciones de la cara coronada de la polea y del revestimiento, están disponibles para la
mayoría de las aplicaciones. También vea la Figura 13.30.
Figura 13.14
Vista transversal de un ensamble típico de polea motorizada
Figura 13.15
Accionamiento de polea motorizada del transportador
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
LÍNEA
BKR
OL REDUCTOR
DE VELOCIDAD
M POLEA MOTRIZ
ACOPLAMIENTO
HIDRÁULICO DE
COMBUSTIBLE FIJO
Figura 13.16
Motor de CA con acoplamiento hidráulico de llenado fijo
En términos sencillos, un acoplamiento hidráulico consta de un impulsor de entrada acoplado al motor
primario, un impulsor de salida conectado a la maquinaria accionada y una carcasa que contiene un
volumen fijo de fluido posicionado entre los impulsores. Dentro de este volumen cerrado, el fluido
operativo circula en un vórtice continuo entre el impulsor de entrada y el impulsor de salida (corredera).
La ventaja de los acoplamientos hidráulicos de llenado fijo es la simplicidad. Para las bandas, el
acoplamiento hidráulico estándar tiene cuatro problemas comunes. El torque de arranque transmitido
después del arranque del motor puede ser demasiado alto, por encima del 200 por ciento. Esto da como
resultado una aceleración rápida de la banda y ondas de impacto de tensión posibles. Para extender el
período de arranque, se debe disminuir el llenado del fluido, lo que da como resultado un calentamiento
del fluido del acoplamiento durante el arranque y el funcionamiento. La transmisión de torque del
acoplamiento no está controlada ni coordinada con la carga de la banda. El acoplamiento hidráulico
brinda algo de amortiguación para la protección del motor de los impactos debido a atascos del
transportador u otros problemas del sistema. Sin embargo, debido a que se encuentra entre el motor y el
reductor de engranajes, no ofrece protección al reductor ni al acoplamiento de baja velocidad.
Se han realizado modificaciones a la mayoría de los acoplamientos hidráulicos que se utilizan hoy en
día para las bandas. En primer lugar, la reserva de fluido del acoplamiento se ha extendido afuera de la
cámara operativa del circuito hacia áreas de cámara de retardo. En estado de reposo, estas áreas se llenan
con el fluido, lo que disminuye el nivel del circuito operativo. En el arranque, el nivel más bajo del circuito
operativo transmite un nivel más bajo inicial de torque, 125 por ciento a 140 por ciento. A medida que
acelera el acoplamiento, la fuerza centrífuga permite que el fluido fluya de la cámara de retardo a través
de los orificios en el área operativa del acoplamiento. Esto aumenta lentamente el torque transmitido, lo
que permite períodos extendidos de aceleración (15-45 segundos), el funcionamiento del acoplamiento
a un nivel de fluido más eficiente y el aumento de la capacidad térmica del acoplamiento. El tiempo de
arranque del acoplamiento se puede ajustar mediante la selección del orificio y el torque transmitido
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
final por parte del llenado de fluido. Los acoplamientos con cámaras de retardo requieren un período en
estado de reposo entre los encendidos, para permitir el flujo del fluido por acción de la gravedad hacia la
cámara de retardo. En algunos acoplamientos, existen múltiples orificios abiertos mediante interruptores
centrífugos, a medida que el acoplamiento acelera la carga. Para aumentar la capacidad térmica para
los arranques múltiples, los acoplamientos pueden hacer circular aceite operativo a través de las cámaras
ampliadas de almacenamiento del acoplamiento, mientras funcionan para aumentar los índices de calor
irradiado del acoplamiento. La mayoría de los acoplamientos tienen una tasa de disipación rápida del
calor cuando están en funcionamiento y una tasa de disipación lenta cuando están en estado de reposo.
En las aplicaciones en los transportadores, tal vez se deba aumentar el tamaño de los acoplamientos
para obtener una capacidad térmica adecuada para los arranques múltiples. Si se sobrecalienta el
acoplamiento, un sensor de temperatura puede apagar y mantener desactivado el accionamiento o, en el
caso de un sobrecalentamiento extremo, el fluido operativo se puede descargar a través de un tapón de
aleación fusible de temperatura baja de fusión, como un alivio de orificio.
Los acoplamientos hidráulicos están disponibles en todos los tamaños, de muy pequeños a muy grandes
(1250 caballos de fuerza (930 kW)). El acoplamiento se clasifica como dispositivo de torque empleado en
el eje del motor de velocidad alta. De este modo, el tamaño del acoplamiento para una misma potencia es
más pequeño a velocidades más altas. Para los accionamientos con acoplamiento hidráulico, a menudo,
se eligen motores de 1800 rpm. La selección del sistema adecuado de acoplamiento hidráulico para el
control de torque requiere la consideración del tiempo de encendido, la inercia de la carga, el tipo de
acoplamiento, el tamaño del acoplamiento, el orificio y el nivel de fluido deseados. El orificio y el llenado
del fluido se pueden ajustar in situ con cuidado.
El efecto del llenado del fluido en el torque y la clasificación térmica es sumamente no lineal. El
acoplamiento no ofrece un torque controlado mediante el sistema de control. La clasificación térmica del
acoplamiento está limitada. Para aumentar la clasificación del acoplamiento, el diseñador debe aumentar
el volumen de reserva del acoplamiento a un tamaño más grande, aumentar el llenado, disminuir la
demora en el tiempo de llenado o brindar una ventilación forzada. El acoplamiento hidráulico no puede
operar un transportador a velocidades variables del funcionamiento. El acoplamiento hidráulico puede
transmitir fuerzas de regeneración del reacondicionamiento al motor cuando funciona hasta el límite
de desfase del acoplamiento. Sin embargo, la fuerza de retención durante el arranque está limitada.
En general, el acoplamiento hidráulico no es una buena elección para aplicaciones en pendientes o
regenerativas. El acoplamiento hidráulico adecuadamente aplicado requiere poco mantenimiento y no
necesita ningún sistema de soporte. Debido al desfase del acoplamiento, este sistema es inherentemente
menos eficiente que otros métodos y, en general, puede añadir del 2 al 6 % de pérdida de energía en el
sistema de accionamiento.
Las aplicaciones del acoplamiento hidráulico son sencillas desde los puntos de vistas mecánico y eléctrico.
El montaje del acoplamiento puede implicar algo de carga radial sobre el motor o los cojinetes del
reductor de velocidad. Los acoplamientos hidráulicos se pueden utilizar en aplicaciones de accionamientos
múltiples para el arranque. Durante el funcionamiento, los accionamientos compartirán la carga de
acuerdo con las curvas de torque y velocidad de los motores de accionamiento y las características del
desfase de los acoplamientos. No se encuentra disponible ningún control activo. Para los atascos del
transportador, el acoplamiento hidráulico limitará la tasa de elevación y la cantidad de torque de salida
del motor al nivel de desfase del acoplamiento, en general, el 125-175 por ciento. El sistema de control
para los accionamientos con acoplamiento hidráulico consta del caso base de permisividad de la banda y
sensores para la temperatura en exceso del acoplamiento hidráulico y el depósito de fluido. El sistema de
control debe permitir un tiempo mínimo de inactividad para el drenaje e impedir los reinicios excesivos.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
LÍNEA
BKR
OL REDUCTOR
DE VELOCIDAD
M POLEA MOTRIZ
ACOPLAMIENTO
HIDRÁULICO DE
LLENADO VARIABLE
CONTROLES DEL
ACOPLAMIENTO HIDRÁULICO
Figura 13.17
Motor de CA con acoplamiento hidrocinético de llenado variable
El acoplamiento hidráulico de llenado variable se puede encontrar en todos los tamaños. Ofrece un
control de torque preciso, pero la velocidad de respuesta puede estar disminuida por el posicionador del
tubo recolector y el tiempo de retraso de llenado del fluido. También, debido a que una misma posición
del tubo recolector no brinda el mismo torque, un regulador de retroalimentación debe ajustar la
velocidad del accionamiento para las distintas cargas de la banda. La clasificación térmica del sistema de
accionamiento depende del volumen del fluido y del sistema de enfriamiento auxiliar. El accionamiento
puede funcionar a velocidades variables, a costa de pérdidas de calor. El accionamiento puede aceptar la
regeneración durante el funcionamiento hasta el límite de desfase del acoplamiento en cada velocidad. La
respuesta del accionamiento a la velocidad en exceso durante el reacondicionamiento puede ser lenta.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
El acoplamiento hidráulico de llenado variable brinda una amortiguación de la vibración del sistema
y una protección de la sobrecarga, en el caso de un atasco del sistema. La eficiencia energética y la
pérdida de calor a pesar de que, en general, son menores que en una unidad de llenado fijo, continúan
siendo más altas que las de otros sistemas de accionamiento. El accionamiento con acoplamiento de
llenado variable requiere mantenimiento regular de los equipos de soporte de llenado hidráulico y
de enfriamiento. El costo de este tipo de accionamiento es de moderado a alto, según el tamaño. El
accionamiento, posicionado entre el motor y el reductor de velocidad, puede ser complejo desde el punto
de vista mecánico con una tubería del sistema de soporte. El accionamiento puede ser complejo desde el
punto de vista eléctrico, debido a la regulación de la retroalimentación y los actuadores de posición del
tubo recolector. Este accionamiento se puede utilizar en bandas con múltiples accionamientos, con control
de torque de arranque y funcionamiento entre los accionamientos. Ante un atasco del transportador, el
accionamiento puede limitar la salida de torque del motor al nivel de desfase del acoplamiento a cualquier
velocidad. El sistema de control para este accionamiento consta de la permisividad de control de la banda
de base, el control del actuador del nivel del acoplamiento y el interbloqueo de control para los sistemas
de soporte. La mayoría de los accionamientos hidráulicos requieren una retroalimentación de la velocidad
de la banda para la regulación adecuada. La capacidad de respuesta del sistema es de alguna manera más
lenta que en otros tipos de accionamiento, debido al tiempo inherente requerido para ajustar el nivel de
llenado del fluido en el acoplamiento en respuesta a la señal de retroalimentación del sistema de la banda.
Existe un surtido de tipos de transmisiones mecánicas variables. Un tipo determinado descrito aquí
incluye un acoplamiento hidroviscoso integral en el eje de salida y es muy común, pero es una unidad de
propiedad exclusiva de un fabricante de transmisiones en particular. En este tipo de accionamiento, la
salida de torque y velocidad hacia la carga varía según la presión hidráulica que opera el acoplamiento
hidroviscoso.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Figura 13.18
M
otor de inducción de CA y transmisión mecánica con
acoplamiento hidroviscoso integral
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
LÍNEA
BKR
REFRIGERANTE FLUIDO
OL ACOPLAMIENTO
HIDROVISCOSO INTEGRAL
M POLEA MOTRIZ
TRANSMISIÓN
MECÁNICA
(REDUCTOR DE
VELOCIDAD) CONTROLES DEL
ACOPLAMIENTO HIDROVISCOSO
Figura 13.19
Motor de CA y acoplamiento de transmisión mecánica variable
La transmisión variable puede brindar un sistema de control de la velocidad de arranque y
funcionamiento durante un período extendido. La transmisión variable reemplaza al arranque y al
reductor de velocidad en el sistema. El accionamiento de la transmisión variable se utiliza comúnmente en
accionamientos de transportadores medianos a grandes, donde se requieren el control preciso de arranque
y el funcionamiento con velocidad variable.
El accionamiento variable ofrece un control de torque continuo y preciso, con la respuesta determinada
por el tiempo de respuesta de la presión hidráulica. La clasificación térmica del accionamiento está
determinada por el tiempo de funcionamiento a una velocidad variable y la clasificación del sistema de
enfriamiento de aceite externo. El accionamiento puede funcionar con un rango de velocidad variable
durante períodos continuos y prolongados con una relación de velocidad limitada, según el tamaño.
El accionamiento de la transmisión variable puede manejar la fuerza del reacondicionamiento de
regeneración hasta el límite de la fuerza de deslizamiento del embrague cuando funciona a menos de
la velocidad máxima, y hasta la clasificación del motor a velocidad máxima. El sistema de transmisión
variable requiere un nivel medio de sistemas de soporte para el funcionamiento relacionado con la
unidad de potencia hidráulica con enfriamiento de aceite y circulación de aceite. El costo del tipo
de accionamiento de la transmisión variable varía del 100-150 por ciento del accionamiento con
acoplamiento hidráulico de llenado fijo en las aplicaciones de tamaño mediano. La característica del
diseño de la unidad del reductor de velocidad con acoplamiento combinado puede reducir los costos
totales de capital e instalación. El sistema tiene una complejidad media desde los puntos de vistas
mecánico y eléctrico. El sistema de transmisión variable se puede configurar con accionamientos múltiples
con carga compartida activa durante el arranque y el funcionamiento. Ante un atasco del transportador,
el sistema de transmisión variable brinda un límite de torque de desfase, cuando opera a menos de la
velocidad de bloqueo. Cuando la unidad está bloqueada, la presión hidráulica se puede establecer para
el desfase a un nivel predeterminado, en general, un 10% sobre el nivel requerido para funcionar con
carga completa. Esto brinda protección para todos los componentes del accionamiento en el sistema,
incluidos el reductor y el motor. Un acoplamiento hidráulico de baja velocidad brinda una activación y un
control de desfase más fáciles que los acoplamientos hidroviscosos de alta velocidad en esta aplicación. El
sistema de control para la transmisión variable consta del caso base de permisividad del transportador, un
regulador para la presión hidráulica en los embragues, el control del enfriamiento auxiliar y dispositivos
protectores para el sobrecalentamiento de la transmisión.
Existen otros accionamientos mecánicos comerciales con relación de velocidad que se pueden utilizar para
los sistemas de arranque del transportador. Los accionamientos mecánicos de velocidad variable están
disponibles con potencia fraccionada y para aplicaciones de gran tamaño.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Este es el principio de muchos conversores de torque de tipo automotriz. Los accionamientos de arrastre
o de inspección son accionamientos de maniobras auxiliares acoplados al eje de alta velocidad del
accionamiento del motor primario mediante embragues de rotación libre, cadenas de rodillos o bandas
que permiten que el transportador funcione a una velocidad altamente reducida para los fines del
mantenimiento. Los accionamientos de arrastre utilizan un acoplamiento de desconexión o un embrague
de rotación libre, y no se accionan en reversa durante el funcionamiento normal. Existen otros tipos de
accionamientos que el usuario puede encontrar, pero están más allá del alcance de este análisis.
REDUCTORES DE VELOCIDAD
Los reductores de velocidad brindan un medio mecánico para reducir la velocidad rotacional y aumentar
el torque del motor primario. La selección adecuada de un accionamiento con engranajes depende de
muchos factores, incluidos la potencia de entrada, la velocidad operativa, la demanda de carga, las cargas
externas, el ciclo de trabajo y las necesidades ambientales y de la instalación. La Asociación Americana de
Fabricantes de Engranajes (AGMA, por sus siglas en inglés) y DIN/ISO establecen los estándares para el
diseño del accionamiento con engranajes.
Configuración
Se encuentran disponibles muchas formas y configuraciones. La selección se basa en la configuración
del montaje requerida y puede depender de las limitaciones del espacio, el costo estructural o los asuntos
relacionados con el mantenimiento. Los ejemplos de las distintas configuraciones son los diseños en
paralelo, en ángulo recto y con eje concéntrico. Los reductores se pueden montar al pie de una estructura
y un acoplamiento conectados a la polea motriz o se pueden montar sobre el eje directamente de la polea
motriz.
Capacidad
La capacidad real del accionamiento con engranajes está determinada por el componente mecánico
con clasificación más baja o por su clasificación térmica. La clasificación térmica se define como la
potencia máxima que se puede transmitir continuamente a través del accionamiento con engranajes,
sin exceder una temperatura de depósito especificada. Los accionamientos con engranajes clasificados
según las normas de AGMA permiten un máximo de 200° F (93 ° C) de temperatura de depósito. Otras
temperaturas se deben verificar con el fabricante de equipos.
La selección del reductor se realiza según la "clasificación de potencia equivalente" que se calcula
multiplicando la potencia clasificada del motor primario por un factor de servicio. El reductor de
velocidad debe tener una capacidad de clasificación mecánica igual o más alta que la clasificación de
potencia equivalente y una clasificación térmica (sin el factor de servicio) más alta que la potencia de la
aplicación. Los factores de servicio típicos se brindan en la Tabla 13.20. Los reductores clasificados de
acuerdo con AGMA o DIN/ISO están diseñados para soportar el 100% de sobrecarga momentánea para
acomodar las cargas pico durante el arranque y otras condiciones transitorias.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Tabla 13.20
F
actores típicos de servicio para los reductores de velocidad en las aplicaciones de
transportadores
Los factores de servicio en la tabla son recomendaciones mínimas para los reductores de velocidad
accionados por motores eléctricos e hidráulicos. Se deben emplear solo después de considerar todas las
influencias externas, como la sobrecarga y el impacto, que pueden afectar el funcionamiento del reductor
de velocidad.
Lubricación
La lubricación y el mantenimiento del lubricante adecuado son cruciales para obtener una vida útil
prolongada y la confiabilidad del reductor de velocidad. Se deben emplear un respiradero filtrado y
sellos con purga de grasa para proteger el lubricante del ingreso de contaminantes, que pueden dañar
los engranajes, los cojinetes o el sistema de lubricación. Según la configuración del accionamiento con
engranajes, el método de suministro de lubricante puede ser la lubricación por inmersión, salpicadura,
acción de la gravedad o presión.
La viscosidad del lubricante es de suma importancia. Para que un accionamiento con engranajes
funcione adecuadamente, la viscosidad del aceite debe estar dentro de determinados límites. La viscosidad
cambiará a medida que cambia la temperatura de depósito. Las temperaturas altas del aceite disminuyen
la viscosidad del aceite y aumentan su tasa de oxidación. Una viscosidad reducida del aceite da como
resultado un espesor delgado de la película de aceite entre los dientes del engranaje y los elementos del
cojinete, que a su vez, puede reducir la vida útil de estos componentes.
La velocidad operativa impacta en la temperatura, el nivel, el tipo y el método de suministro del
lubricante. Por ejemplo, un accionamiento de velocidad variable que funciona en un rango de 1,750 a 35
rpm puede requerir el uso de una bomba para suministrar la lubricación adecuada a los engranajes y los
cojinetes a velocidades más bajas. También es probable que a 35 rpm, la generación de calor sea baja y
no se requiera el enfriamiento. Si la velocidad de entrada del reductor fuera de 1,750 rpm, la lubricación
por salpicadura podría ser adecuada y el enfriamiento podría ser necesario. Las condiciones ambientales
también impactan en la temperatura del aceite y la capacidad del reductor de velocidad para disipar el
calor.
Cojinetes
Los tipos de cojinetes para los reductores de velocidad en las aplicaciones de transportadores, en general,
incluyen los cojinetes de rodillo cónico, esféricos y cilíndricos. Los cojinetes de bolas se pueden utilizar
en aplicaciones de potencia más baja. En general, el rendimiento del cojinete se mide según la vida
útil L10. La vida útil del cojinete, L10 es la cantidad de horas en la cual el 10 por ciento de los cojinetes
aparentemente idénticos puede experimentar un astillamiento de 0.01 pulgadas cuadradas (0.065 cm2). La
vida útil L10 se puede calcular sin ajuste o con ajuste para las condiciones de funcionamiento, tales como
las características del lubricante, la temperatura, la alineación y los contaminantes.
Las especificaciones que exigen una vida útil L10 alta (más de 50,000 horas) pueden tener efectos adversos en el
rendimiento del cojinete, lo que da como resultado cargas livianas que causan el deslizamiento de los rodillos.
Una vida útil L10 sin ajuste de 5,000 horas puede ser ideal para la mayoría de las aplicaciones que funcionan
menos de 10 horas por día. Se debe tener especial precaución cuando se aplican los factores de ajuste, ya que
los cálculos de la vida útil con ajuste del cojinete no están estandarizados entre los fabricantes y las condiciones
de funcionamiento similares pueden brindar resultados distintos. También se debe advertir que con los avances
en los materiales del cojinete, la mayoría de los cojinetes no tienen fallas como resultado de un astillamiento
por fatiga como se calcula según la L10. Las fallas comunes de los cojinetes se deben a la contaminación, la
lubricación deficiente, la sobrecarga o la instalación inadecuada.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Figura 13.21
Accionamiento de motor de engranajes
El motor de engranajes directamente conectado mediante un acoplamiento flexible al eje de
accionamiento es un accionamiento sencillo, confiable y económico.
Figura 13.22
Motor de engranajes y sistema de accionamiento por cadena
El motor de engranajes combinado con el sistema de accionamiento por cadena y el eje de accionamiento
es una de las configuraciones flexibles de costo más bajo, que es sustancialmente confiable y capaz de
suministrar una reducción adicional.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Figura 13.23
R
eductor de eje paralelo y accionamiento de motor con acoplamiento
directo
El reductor de velocidad de eje paralelo directamente acoplado al motor y al eje de accionamiento es
versátil y confiable, y, en general, tiene una construcción más pesada y es más fácil de mantener. En
particular, se adapta bien a los transportadores grandes.
Figura 13.24
Reductor de eje paralelo con sistema de accionamiento por cadena
El reductor de velocidad de eje paralelo directamente conectado al motor y que utiliza un sistema de
accionamiento por cadena y eje de accionamiento, brinda flexibilidad para la ubicación y también es ideal
para las aplicaciones de potencia alta, velocidad baja y torque alto.
Figura 13.25
ccionamiento del reductor de velocidad helicoidal biselado en espiral
A
directamente acoplado al motor
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Reductor de velocidad helicoidal biselado en espiral (o reductor de velocidad con engranaje sin fin),
directamente acoplado al motor y al eje de accionamiento. A menudo, esta configuración se prefiere
por motivos de ahorro de espacio y la simplicidad de los soportes. El reductor de velocidad biselado
en espiral cuesta un poco más que el reductor de velocidad helicoidal sin fin y considerablemente más
que el reductor de velocidad con engranaje sin fin, pero es más eficiente que el helicoidal sin fin y es
sustancialmente más eficiente que el que cuenta con engranaje sin fin.
Figura 13.26
R
eductor de velocidad helicoidal biselado en espiral, o con engranaje sin fin,
con sistema de accionamiento por cadena
El reductor de velocidad helicoidal biselado en espiral, o el reductor de velocidad con engranaje sin
fin, acoplado al motor y, con sistema de accionamiento por cadena, al eje de accionamiento es una
elección deseada para obtener relaciones de reducción alta en los requisitos de potencia más baja. Este
accionamiento es ligeramente menos eficiente, pero tiene costos iniciales más bajos y es más flexible en
términos de la ubicación.
Figura 13.27
R
eductor de velocidad montado sobre el eje de accionamiento con
accionamiento de banda en V
Reductor de velocidad montado sobre el eje de accionamiento con reducción de banda en V desde el
motor: brinda un costo inicial bajo, flexibilidad en términos de la ubicación y la posibilidad de alguna
variación de la velocidad y ahorro en el espacio donde las relaciones de reducción de alta velocidad no se
requieren y donde los requisitos de potencia no son demasiado altos.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Figura 13.28
eductor de velocidad helicoidal biselado montado sobre el eje
R
directamente acoplado al motor
El reductor de velocidad helicoidal biselado montado sobre el eje de accionamiento directamente
acoplado al motor se prefiere en términos de ahorro de espacio, facilidad de instalación y costos
estructurales reducidos.
Figura 13.29
Accionamiento de doble motor/doble polea
El accionamiento de doble motor/doble polea acoplado a reductores de velocidad helicoidales,
helicoidales biselados o de engranaje doble helicoidal se utiliza donde los requisitos de potencia son
muy altos y donde el uso de equipos de accionamiento pesados pueden ser económicos al disminuir las
tensiones de la banda.
Figura 13.30
Polea motorizada del transportador
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Una polea motorizada del transportador integra al motor, el reductor de velocidad y los cojinetes en
el interior de un tubo de polea con paredes pesadas con el acoplamiento directo para obtener una alta
eficiencia. Las extensiones del eje son estacionarias. Todos los componentes del accionamiento son
internos para la polea, con el fin de lograr la protección, el mantenimiento reducido, la facilidad de
instalación, el ahorro de espacio y menos protección. Sin carga radial, las estructuras de soporte pueden
ser más económicas. En general, las poleas motorizadas son accionamientos de potencia baja a moderada.
La selección del tipo de mecanismo de reducción de la velocidad se puede determinar por la preferencia,
el costo, las limitaciones de potencia, las limitaciones del mecanismo de reducción de la velocidad,
las limitaciones del espacio disponible o la preferencia de la ubicación del accionamiento. El uso de
reductores de velocidad en los accionamientos para los transportadores de banda es casi universal en la
actualidad. Sin embargo, las consideraciones del ahorro de espacio y el costo inicial bajo, a veces, pueden
determinar el uso de accionamientos de contraeje con engranaje protegido o reducciones de la velocidad
del sistema de accionamiento por cadena. Todos los accionamientos mostrados se pueden ensamblar con
configuraciones a la izquierda o a la derecha.
Estas eficiencias representan cifras conservadoras de los diversos tipos de equipos de accionamiento que
se aplican al uso de transportadores de banda. No necesariamente representan las eficiencias específicas
de las unidades de accionamiento por sí mismas. En cambio, toman en cuenta las posibles condiciones de
campo imprevistas que implican la desalineación, el mantenimiento incierto y los efectos de los cambios
de temperatura. A pesar de que hay algunas variaciones en la eficiencia entre los productos de los distintos
fabricantes, los datos en la Tabla 13.31, en general, abarcan las eficiencias de los diversos mecanismos de
reducción de la velocidad.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Eficiencia
Tipo de mecanismo de reducción de la velocidad mecánica
aproximada
Bandas en V y roldanas 0.94
Cadena de rodillos y piñones cortados, con protección abierta 0.93
Cadena de rodillos y piñones cortados, cerrado por completo para el aceite 0.95
Reductor de velocidad o motor de engranaje helicoidal de reducción simple o de engranaje doble helicoidal 0.98
Reductor de velocidad o motor de engranaje helicoidal de reducción doble o de engranaje doble helicoidal 0.97
Reductor de velocidad o motor de engranaje helicoidal de reducción triple o de engranaje doble helicoidal 0.95
Reductor de velocidad de engranaje helicoidal de reducción doble y montado sobre el eje 0.97
Reductor de velocidad helicoidal biselado en espiral, con reducción simple, doble o triple Lea la nota
Reductores de velocidad helicoidales sin fin de relación baja (hasta un rango de 20:1) 0.90
Reductores de velocidad helicoidales sin fin de relación media (hasta un rango de 20:1 a 60:1) 0.85
Reductores de velocidad helicoidales sin fin de relación alta (hasta un rango de 60:1 a 100:1) 0.78
Reductores de velocidad con engranaje sin fin de relación baja (hasta un rango de 20:1) 0.90
Reductores de velocidad con engranaje sin fin de relación media (hasta un rango de 20:1 a 60:1) 0.70
Reductores de velocidad con engranaje sin fin de relación alta (hasta un rango de 60:1 a 100:1) 0.50
Espuelas de engranaje recortado 0.90
Espuelas de engranaje fundido 0.85
Nota: las eficiencias para los reductores de velocidad helicoidales biselados son ligeramente menores que
las eficiencias mostradas para los reductores de velocidad de engranaje helicoidal.
Tabla 13.31
Eficiencias mecánicas de diversos mecanismos de reducción de la velocidad
Accionamientos de arrastre
En un clima con bajas temperaturas que forman hielo sobre la banda transportadora, con una pérdida
resultante en las eficacias del transportador, se recomienda considerar la instalación de un accionamiento
de arrastre en conexión con el equipo de accionamiento. El accionamiento de arrastre también se
puede utilizar para brindar un medio eficaz para la inspección del transportador. El accionamiento de
arrastre consta de un motor pequeño auxiliar y maquinaria de accionamiento, los que, mediante una
configuración mecánica, controlan el funcionamiento del transportador sin carga a una velocidad muy
baja. Este accionamiento de arrastre está organizado para estar operativo en todo momento cuando el
transportador no traslada ninguna carga, de este modo, se impide la formación de depósitos de hielo
perjudiciales sobre la banda transportadora. Los accionamientos de arrastre normalmente funcionan
aproximadamente al 10 por ciento de la velocidad normal de la banda. Los sistemas de lubricación se
pueden requerir para el funcionamiento a baja velocidad.
TOPES DE DETENCIÓN
Un transportador de banda inclinado , cargado y con una pendiente suficiente tiende a moverse hacia
atrás cuando se detiene el movimiento hacia adelante, debido a un cese o interrupción de la potencia o a
causa de una falla mecánica en el mecanismo de accionamiento. En el caso de que la banda cargada se
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
moviera hacia atrás, el material se apilaría en el extremo de cola del transportador. Esto podría implicar
un peligro extremo de seguridad para el personal cerca del transportador, dañar gravemente la banda
y/o los componentes del accionamiento, lo que daría como resultado la necesidad de limpiar y desechar
toneladas de material derramado. Utilice un tope de detención para impedir esto en el movimiento en
reversa.
En general, los topes de detención se aplican en los transportadores de banda inclinada y en elevadores
de cangilones. Debido a que los topes de detención permiten el recorrido del transportador solo en la
dirección hacia adelante, no se pueden utilizar en transportadores de reversa o en transportadores en
descenso (de recuperación). En esos casos se debe utilizar un freno.
Definición
Un tope de detención montado en el eje (a menudo llamado sujetador) es un accesorio mecánico que
permite al transportador funcionar solo en la dirección hacia adelante. Permite la rotación libre de la
polea motriz en la dirección hacia adelante, pero impide automáticamente la rotación de la polea motriz
en la dirección opuesta. Los topes de detención se utilizan en transportadores de banda inclinada y
elevadores con cangilones.
Recomendación de CEMA
• Cuando la fuerza requerida para elevar la carga verticalmente en una inclinación es mayor que
la combinación menor posible del resto de las fuerzas requeridas para mover la banda en forma
horizontal, se requiere un tope de detención. Varias combinaciones de la carga en diversos tramos
y el modificador de fricción de niveles bajos, Rr, se deben emplear al tomar esta determinación.
• Las configuraciones de topes de detención múltiples en un transportador único requieren una
organización especial, ya que las unidades no compartirán inherentemente el torque en reversa
impuesto sobre ellas. Consulte al fabricante en particular para obtener los factores de servicio
requeridos o las configuraciones para compartir el torque en este tipo de aplicaciones.
• Siempre que un tope de detención único se utilice en combinación con una configuración de
accionamiento doble o se instale sobre una polea no accionada, la tensión de la banda del lado
suelto, T2, se debe revisar para determinar si es suficiente para impedir el derrame de la banda
sobre la polea, cuando el tope de detención está acoplado.
Los topes de detención de alta velocidad esencialmente son dispositivos de torque bajo y alta velocidad.
Por lo tanto, en general, son compactos y relativamente económicos en comparación con un dispositivo
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
de tope de detención de baja velocidad. La limitación más importante de un tope de detención de alta
velocidad es que no actúa directamente sobre la polea del transportador, donde se originan el torque y el
movimiento en reversa. La falla de cualquier equipo ubicado después del eje de la caja de cambios sobre
la que está montado el tope de detención (tales como, los engranajes del reductor, los acoplamientos de
baja velocidad o los ejes de baja velocidad o intermedios) no recibiría ninguna protección de un tope
de detención de alta velocidad. Además, el contragolpe acumulativo a través del acoplamiento de baja
velocidad y la caja de cambios, antes del acople del tope de detención de alta velocidad, significa que
ocurre una pequeña cantidad de movimiento en reversa. Este movimiento en reversa requiere una fuerza
de contención más alta que la de un sistema sin contragolpes.
Los topes de detención de baja velocidad son dispositivos de torque alto diseñados para caber
directamente en la extensión del eje de la polea del transportador, de este modo, se elimina una cantidad
de posibles puntos de falla entre el transportador y el tope de detención. También son dispositivos sin
contragolpes con movimiento en reversa limitado. Aunque los topes de detención de baja velocidad
brindan una mayor medida de seguridad, tienen requisitos más altos de espacio y un costo inicial más alto
que los topes de detención de alta velocidad. Lo siguiente resume los cuatro tipos principales de topes de
detención de baja velocidad que se encuentran disponibles.
Diseño de cuñas
Existen diversas configuraciones de este tipo de tope de detención, pero todas se basan en el uso de
una serie de resortes activados y levas o cuñas especialmente formadas, posicionados entre dos pistas
cilíndricas. Durante el funcionamiento de la rueda libre, las cuñas se inclinan hacia un lado, permitiendo
que la pista interna rote libremente entre ellas, con una acción de deslizamiento. A medida que la polea
se detiene e intenta moverse hacia atrás, las curvas en las caras superior e inferior de las cuñas causan una
acción de calce inmediata y sin contragolpe entre las pistas interna y externa, y así, se impide el retroceso.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Debido a que un tope de detención es un dispositivo de seguridad, es importante que las fuerzas de
fricción que lo ayudan a resistir el movimiento en reversa del transportador no se sobreestimen. Para
los transportadores inclinados simples, la tensión de la elevación ∆THn se puede comparar sencillamente
con el total posible mínimo de las demás fuentes de ∆T. Para los transportadores más complejos y de
múltiples tramos, el rango de carga posible sobre los diversos tramos utiliza un valor inferior del factor de
modificación Rr. Cuando se utilizan ubicaciones de accionamientos múltiples y están separadas por varios
cientos de pies, cada una puede estar equipada con su propio tope de detención, por lo tanto, T2 y el
tamaño del eje no representan un problema. En este caso, la elección del tope de detención y su tamaño se
debe realizar para cada ubicación de accionamiento para todos los tramos cuesta abajo, hasta el siguiente
accionamiento. Se prefiere el frenado activo en lugar de los topes de detención para los transportadores
extensos ondulados.
Los topes de detención se clasifican sobre la base del torque de reversa que pueden soportar con
seguridad. La clasificación de torque del tope de detención no debe ser menor que el torque máximo o
torque de bloqueo del motor de accionamiento, debido a que durante un arranque abortado, o un atasco
que ocurre durante el funcionamiento, el torque máximo o torque de bloqueo de los accionamientos
se puede aplicar a la banda y almacenar como estiramiento de la banda. Esto causa una tensión
extremadamente alta de lado en la banda que a su vez impone un torque de reversa muy alto sobre el tope
de detención cuando se acopla. Debido a que el tope de detención es un dispositivo de seguridad, debe
poder resistir la peor carga que pueda experimentar.
Para calcular el torque cuando se conocen la potencia y las rpm, utilice la fórmula:
SF × (Pdn × CF)
Tbn = [ft-lbf (N-m)]
Nn
Ecuación 13.34
Tbn, Torque del tope de detención
Donde:
Tbn = torque del tope del detención [lbf-ft (N-m)]
Pdn = potencia total del sistema en la ubicación del accionamiento [HP (kW)]
Nn = velocidad rotacional de la polea del tope de detención (rpm)
SF = factor de servicio del tope de detención según la Tabla 13.36
Hp
CF = factor de conversión: Unidades en el sistema imperial = 5,250
rpm
kW
Unidades en el sistema métrico = 9,550
rpm
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FRENOS
Los frenos utilizados en el control del transportador de banda operan con el principio de que las
superficies de frenado se conectan mediante resortes y se desconectan mediante un imán o una presión
hidráulica, inducida por una combinación de motor eléctrico-bomba hidráulica. En general, estos dos
tipos se clasifican por el método de desconexión de las superficies de frenado. Los frenos de corriente
de Foucault también se utilizan para la desaceleración. Casi todos los transportadores que elevan o
descienden cargas necesitan, además de la fuerza de frenado, una acción de retención después de que el
transportador se ha detenido por completo, por motivos de seguridad. En el caso de un transportador
inclinado, esta acción de retención puede estar suministrada por un tope de detención. Sin embargo,
para cualquier transportador en descenso, existe una necesidad obvia de algún dispositivo que permita la
aplicación de un torque controlado para desacelerar la carga con una reducción razonable de la tasa de
velocidad, al mismo tiempo que permita la suficiente potencia de retención para detener por completo
con seguridad la banda, cuando se encuentre cargada por completo, pero no esté en funcionamiento.
Cualquier transportador que, bajo una condición de carga, sea regenerativo se debe considerar, para
los fines del análisis de la desaceleración y la potencia de retención del freno, como un transportador en
descenso.
De todos modos, el diseñador debe tener en cuenta que un freno de fricción no es un dispositivo de
precisión, debido a las propiedades inherentemente desventajosas de los revestimientos del freno. El
coeficiente de fricción del revestimiento del freno, y junto con él el torque de frenado real, se ve afectado
por la temperatura, la humedad y la medida en que el revestimiento se ha desgastado.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
corrientes de Foucault no es eficaz en el caso de una falla de la potencia, se debe combinar con un freno
de fricción mecánica auxiliar. A medida que desacelera el tambor de un freno de corrientes de Foucault,
el torque que es capaz de ejercer disminuye y llega a cero cuando el tambor deja de rotar. De este modo,
no se puede esperar que un freno de corrientes de Foucault mantenga una banda transportadora en
una posición de detención por completo. El freno de fricción auxiliar también sirve para desacelerar el
transportador en el caso de una falla de la potencia. La desaceleración también se puede lograr dentro
del motor del accionamiento y su control. Existen tres formas básicas de lograr esta acción de frenado,
ninguna brinda la potencia de retención después de que la banda transportadora ha llegado al estado de
reposo. Por este motivo, un tipo de freno auxiliar externo siempre es necesario para mantener a la banda
transportadora en una posición de detención por completo.
Frenado dinámico
El frenado dinámico es un sistema de frenado eléctrico en el que los motores se utilizan como generadores
y la energía cinética de la carga se emplea como el medio de activación para la aplicación de una
fuerza de retardo. Para los motores de CA de frenado dinámico, es necesario suministrar una fuente de
excitación de CC durante el período de frenado. El control está organizado de manera que cuando se
pulse el botón de detención y se abra el contactor de la línea de CA, otro contactor se cierre para conectar
la excitación de CC a una fase del motor primario. El motor ahora actúa como generador y está cargado
por la corriente inducida que fluye a través del devanado con jaula de ardilla. El torque de frenado,
que varía en proporción con la corriente de excitación, aumenta rápidamente a medida que el motor
desacelera, pero luego disminuye a una velocidad de casi cero. El torque de frenado desaparece en la
velocidad de casi cero y no hay un efecto de retención en la velocidad de cero.
Frenado regenerativo
Los motores con jaula de ardilla por encima de la velocidad de sincronismo tienen características de
torque de retardo inherentes. Esta condición de retardo, conocida como frenado regenerativo, se aplica
por encima de la velocidad de sincronismo del motor (o para los motores de múltiples velocidades, por
encima de sus velocidades de sincronismo). La energía generada por el motor fluye de regreso a la línea de
potencia eléctrica. Se debe tener especial cuidado para garantizar que el sistema de potencia eléctrica sea
capaz de absorber la potencia generada por el motor. Este tipo fundamental de frenado es especialmente
útil para transportadores en descenso que funcionan a una velocidad que acciona al motor a su velocidad
de sincronismo, más el desfase.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
A menudo, se utiliza un interruptor centrífugo en los transportadores de banda en descenso para abrir
el circuito de control eléctrico a una velocidad excesiva predeterminada, y de este modo, para activar
el freno. Este actuará como dispositivo de seguridad ante una falla mecánica en la maquinaria de
accionamiento. En general, el freno se ubica en el extremo de cola del transportador en descenso.
Tabla 13.36
Recomendaciones de tope de detención y freno
Precaución:
Los frenos y los topes de detención nunca deben utilizarse como único método de sujeción de una banda
durante el mantenimiento o la limpieza. Si se realiza un trabajo sobre una banda en o cerca de los
puntos de pellizco, asegúrese de que la energía potencial de la banda y la carga se haya neutralizado con
abrazaderas u otros medios adecuados de la banda.
DISPOSITIVOS DE ACELERACIÓN,
DESACELERACIÓN Y CONTROL DE TORQUE
Arranque del transportador
El arranque suave de una banda transportadora es importante. Se puede lograr con el uso de equipos
de control de torque, ya sean mecánicos o eléctricos, o una combinación de los dos. El diseñador
de transportadores de banda debe investigar los esfuerzos de la aceleración de los componentes del
transportador para garantizar que los esfuerzos generales permanezcan dentro de los límites seguros. El
arranque suave puede ser una consideración importante, donde se pueda haber instalado una potencia
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excesiva para permitir un aumento de capacidad en el futuro o extensiones posteriores del transportador.
En el caso de los transportadores con curvas verticales o trippers, un arranque demasiado rápido
puede causar una elevación excesiva de la banda desde los rodillos. Esto necesitaría un margen para la
aceleración gradual de la banda transportadora.
Aceleración controlada
La aceleración se puede controlar mediante diversos tipos de dispositivos eléctricos, además de los
accionamientos de frecuencia variable (VFD, por sus siglas en inglés).
La bobina electromagnética está activada por un suministro de corriente continua de potencia baja.
Cuando el rotor o el tambor rotan, se inducen las corrientes de Foucault. Estas corrientes de Foucault
activan un campo secundario y, de este modo, crean un torque entre el rotor y el tambor. El elemento
accionado o de salida nunca alcanza la misma velocidad que el elemento de accionamiento o de entrada.
Esta diferencia inherente en la velocidad se llama “desfase”. La pérdida por desfase aparece como calor, se
debe disipar mediante el enfriamiento con aire o agua.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Acoplamientos hidráulicos
Estos son mecanismos de dos piezas mecánicas que constan de un impulsor y una corredera, ambos se
encuentran dentro de una carcasa rellena con aceite. El impulsor está conectado al eje de accionamiento;
la corredera está conectada al eje accionado. En los accionamientos de transportador, en general, el
acoplamiento hidráulico está ubicado entre el motor y el reductor de velocidad. Cuando se gira el
impulsor, el aceite se acelera hacia la periferia y pasa hasta las aspas de la corredera, lo que produce un
torque sobre la corredera proporcional al peso y a la tasa de flujo del fluido. Básicamente, el acoplamiento
hidráulico es un embrague deslizante y junto con un acoplamiento de corrientes de Foucault, la pérdida
por desfase aparece como calor. A diferencia de la contraparte eléctrica, un acoplamiento hidráulico no se
utiliza como dispositivo de velocidad variable.
Cuando se aplica adecuadamente, un acoplamiento hidráulico puede producir una aceleración suave
de las cargas con inercia alta. La velocidad del motor aumenta rápidamente hasta un punto cerca de la
condición del torque máximo antes de que se acople la carga. Esto convierte al motor con jaula de ardilla
estándar en un accionamiento ideal, ya que su torque pico es de aproximadamente el 200 por ciento del
torque de carga completa. El acoplamiento hidráulico permite el uso de motores con jaula de ardilla con
arranques a través de la línea.
Los acoplamientos hidráulicos también brindan una solución excelente a los problemas de caída del
voltaje, al permitir que el motor alcance la velocidad máxima antes de experimentar la carga. Además,
los acoplamientos hidráulicos limitan las fuerzas de la banda impartidas debido al voltaje más alto en el
arranque y, de este modo, previenen el deslizamiento de la banda.
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Volante
El control mecánico del arranque y la detención se puede alcanzar mediante un volante que se suma al
WK2 del motor primario, y, de este modo, se aumenta el tiempo de arranque y se limita la entrada de
torque al sistema transportador de banda, así como se aumenta el tiempo de detención y la distancia.
Embragues mecánicos
Este dispositivo puede controlar con eficacia el torque de arranque; permite el ajuste de la cantidad de
torque, así como la tasa a la cual se aplica. El embrague mecánico se puede preestablecer para la tasa de
aplicación y el límite máximo.
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temperatura máximo de 120 °C (248 °F) en el tambor del freno, cuando se aplica el freno en los intervalos
de tiempo enumerados. Los frenos tienen clasificaciones más bajas para las detenciones más frecuentes,
debido a que no se enfrían lo suficiente entre las detenciones para absorber el calor de las detenciones
reiteradas rápidamente.
La humedad también tendrá un efecto adverso en el torque de frenado, debido a que los revestimientos
de los frenos industriales absorben la humedad. Si un freno se deja fuera de funcionamiento durante un
tiempo con una alta humedad en el ambiente, el torque de frenado se puede reducir a un 30% cuando
se activa el freno por primera vez. Esta condición se corrige automáticamente, debido a que el calor
generado en el frenado expulsa con rapidez la humedad. En general, el torque se restaurará a casi el valor
normal al final del primer ciclo de frenado. En este caso, el único efecto es un tiempo más prolongado que
el normal para realizar la primera detención. Las variaciones en cualquier material de revestimiento dado,
y en las condiciones de la superficie del revestimiento y el tambor, pueden dar como resultado un 10 por
ciento más o menos la variación en el torque durante las detenciones consecutivas.
A partir de los factores anteriores, es evidente que los frenos industriales no son dispositivos de precisión.
El método normal de establecer el torque del freno al medir la longitud del resorte o la longitud del perno
de ajuste es, en el mejor de los casos, una aproximación. Donde los efectos del frenado son importantes
para el funcionamiento del transportador, el freno se debe reajustar para obtener un frenado óptimo, al
detener y retener realmente la carga después de que se instala primero el freno. Para aplicaciones críticas
del transportador, puede ser necesario reajustar el freno más de una vez durante el período de frenado
para los revestimientos nuevos.
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Alineación de la banda
Es importante que la banda se mantenga alineada con las poleas motrices, y los rodillos de transporte y
de retorno. En general, los sensores de alineación de la banda están ubicados a lo largo de los bordes de
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
la banda transportadora. Usualmente, están en las zonas de descarga y carga del transportador, pero se
pueden distribuir en intervalos a lo largo del transportador. Los interruptores constan de interruptores de
rodillo, de límite, bidireccionales, de proximidad o fotoeléctricos. Cuando el borde de la banda activa el
interruptor de alineación durante un tiempo, el transportador se detiene. Existe un margen para hacer
funcionar el transportador "a velocidad fija" para realinear la tela del transportador. Una adaptación
de los sensores de alineación para las bandas de cable de acero largas es la medición continua del
desplazamiento del borde, llamada "rastreo del borde". El rastreo del borde en las bandas de cable de
acero brinda una indicación de la distribución de tensión dentro de la carcasa entre los cables de soporte.
Al momento de la instalación, cada banda de cable de acero exhibirá una firma del rastreo del borde para
una revolución de la banda . Una desviación en el desplazamiento del rastreo del borde en un momento
posterior sugiere un problema con la distribución de tensión del cable de la banda.
Sobrecarga de la banda
El sistema transportador de banda está protegido de la sobrecarga mediante la sobrecarga del motor
en el motor de accionamiento eléctrico o por límites de corriente preestablecidos en el controlador. La
sobrecarga del motor puede ser una aleación bimetálica o eutéctica de fusión simple o un modelo térmico
de motor computarizado complejo. Un interruptor de "navegación o paleta" de la carga de la banda
puede advertir una sobrecarga de la banda en un punto específico. Los sistemas complejos de la banda a
veces están protegidos de la sobrecarga mediante balanzas de la banda que miden la carga de la banda en
un punto. O, un sensor de perfil de la banda sin contacto, como por ejemplo, un dispositivo ultrasónico,
de radar, láser o video, puede medir la profundidad de la carga de la banda. Según una densidad del
material supuesta, se pueden proyectar las toneladas de carga por hora.
Desfase de la banda
El desfase de la banda es la pérdida en la tensión de las poleas motrices hacia la cubierta de la banda.
El desfase de la banda puede destruir una banda o una polea motriz. La protección del desfase de la
banda brinda un sensor de velocidad del accionamiento de la banda que compara la velocidad actual
de la banda con la velocidad deseada de la banda. Para las bandas de velocidad constante, en general,
esto consta de un interruptor de velocidad cero con un punto establecido que activa el accionamiento del
transportador cuando la velocidad de la banda está por debajo del 80 por ciento de la velocidad máxima.
El interruptor de velocidad cero se evita durante el arranque y la detención. Para los transportadores
de velocidad variable, el desfase de la banda consta de un sensor de velocidad que mide la velocidad
de la banda y la compara con la referencia de velocidad enviada al sistema de accionamiento. Cuando
la velocidad de la banda está por debajo del 80 por ciento de la velocidad deseada, se activa el
accionamiento. Este tipo de desfase de la banda está activo durante el arranque, el funcionamiento y la
detención. En los accionamientos adyacentes de poleas múltiples, a veces, se suministran tacómetros para
cada motor de accionamiento. Las señales del tacómetro se comparan con la velocidad normalizada
resultante de la banda para advertir el deslizamiento de una de las múltiples poleas motrices. En general,
se suministra un método para ajustar y probar el desfase de la banda en el sistema de control de la banda.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Detectores de rupturas
Los detectores de ruptura brindan una protección a la banda en el caso de una ruptura o desgarro en la
tela de la banda. Los detectores de rupturas sencillos, en general, son interruptores de derrames ubicados
por debajo del centro de la banda cerca del punto de carga de la banda. Los detectores de rupturas
complejos en las bandas más largas incluyen la inserción de antenas en la construcción de la banda. Si la
antena se corta con una ruptura, las fuentes de señal y los detectores ubicados a lo largo del borde de la
banda detectan la antena rota y detienen la banda. Los sistemas de detección de rupturas complejos de la
banda requieren un mantenimiento periódico.
Detección de incendios
Algunas bandas que transportan materiales inflamables se brindan con sistemas de protección de
detección de incendios. Estos sistemas pueden constar de interruptores de activación térmica en un punto
o distribuidos sobre la tela de la banda, sensores de humo, sensores de monóxido de carbono o sensores de
temperatura de fibra óptica.
Control de la banda
En general, el control de la banda consta de la suma neta de las permisividades de la banda, las estaciones
de arranque/detención del operador, el sistema de advertencia de encendido, el interbloqueo, la
temporización de los transportadores individuales y otros controles del proceso. El control de la banda
emite un comando de ejecución al controlador tipo accionamiento. A veces, el control de la banda emite
una velocidad de referencia de funcionamiento al controlador tipo accionamiento. Para la detención,
el control de la banda sencillamente elimina la señal de funcionamiento positiva del controlador tipo
accionamiento o inicia un comando de detención en incrementos.
Detención/encendido
En general, un sistema de transportador de banda cuenta con una o más estaciones de control para
los operadores. Por lo general, las estaciones de encendido requieren una entrada momentánea del
operador para iniciar la secuencia de encendidos. Las estaciones de detención normalmente monitorean
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
una entrada mantenida para la permisividad del funcionamiento. Las estaciones "de velocidad fija" son
estaciones de encendido especiales que le permiten al transportador funcionar solo cuando el operador
está en la estación "de velocidad fija" y ordena de forma continua la función "de velocidad fija". Algunas
bandas complejas tienen muchas estaciones de operador distribuidas en varias ubicaciones físicas. De
nuevo, una estación de detención/encendido es un dispositivo de control y no se debe considerar un
“bloqueo” de la fuente de potencia del transportador.
Advertencia de encendido
Todos los transportadores sin protección deben estar equipados con un sistema audible o visual que
brinde una advertencia de encendido previa a lo largo de toda la extensión del transportador. En general,
este sistema consta de bocinas, sirenas, luces intermitentes o luces estroboscópicas. Se activa durante un
período después de que se requiere el encendido pero antes de iniciar el movimiento del transportador.
Interbloqueo
Típicamente, el interbloqueo es la permisividad de funcionamiento del transportador para cualquier otro
estado de funcionamiento de la unidad. El interbloqueo es la relación de control entre la transferencia
de material adyacente o las máquinas interdependientes. El interbloqueo avanza a través de un sistema
en el orden inverso del flujo de material. Por ejemplo, un transportador de banda llamado “A” transfiere
material a otro transportador de banda llamado “B.” A se interbloquea con B. Si B se apaga, A se debe
apagar. El interbloqueo luego fluye de B a A. Hacer funcionar una banda “fuera del interbloqueo”
o “en desvío” son términos comunes para el funcionamiento de mantenimiento de un transportador
con el sistema de interbloqueo desactivado o inhabilitado. El interbloqueo se puede realizar al instalar
cables en los sistemas de control de transportador, con interbloqueo de codificación computarizada,
al brindar un interruptor de detección del movimiento en la cola del transportador B y que detecte
dicho movimiento como una permisividad del funcionamiento para el transportador A, o mediante la
señalización de telemetría de un transportador al siguiente a lo largo de una distancia. Un transportador
se puede interbloquear con otra maquinaria y otros dispositivos, como por ejemplo, mallas, interruptores,
trituradoras o imanes.
Telemetría
La telemetría es la distribución del control de la banda y de las señales informativas a lo largo de
distancias significativas. Debido a que los transportadores trasladan material en áreas amplias, algunas
bandas requieren telemetría de señales. La telemetría de señales puede ser sencillamente cables
multiconductores con control de encendido/apagado digital de CC. La telemetría de señales puede
implicar la multiplicidad de señales por un recorrido de cable único. Hoy en día, la telemetría puede
implicar la conversión de señales eléctricas a transmisiones de datos en serie computarizadas, a señales de
luz que se trasladan por fibra óptica o a transmisiones radiales inalámbricas. La interfaz de control remoto
del operador y el monitoreo del transportador se pueden distribuir geográficamente lejos de la ubicación
física del transportador, al utilizar redes telefónicas con cable convencionales o la tecnología más nueva de
módem inalámbrico.
Bloqueo
El bloqueo de un transportador de banda es el bloqueo físico de todas las fuentes de potencia motriz
que alimentan al transportador y de la energía almacenada, para que las personas puedan acceder a
los equipos del transportador para el servicio, la inspección, la limpieza o el mantenimiento. El bloqueo
implica la supervisión de seguridad de los elementos de bloqueo. El bloqueo involucra a todas las
fuentes de potencia, incluidas las energías eléctrica, hidráulica, neumática o potencial. Cada tipo de
accionamiento y sistema transportador requerirá una evaluación de los requisitos de bloqueo. Los equipos
o los dispositivos de bloqueo tal vez deban cumplir con las prácticas y las políticas del propietario, las
recomendaciones del fabricante y los requisitos regulatorios. El sistema de bloqueo debe interactuar con
el sistema de control de la banda. A menudo, se utiliza la terminología de bloqueo/etiquetado para
describir los procedimientos donde la fuente de potencia se bloquea cuando una persona que trabaja en
el transportador coloca un bloqueo con llave único en la fuente de potencia, por lo tanto, el transportador
no se puede encender hasta que todos los bloqueos se hayan retirado. Además del bloqueo/etiquetado,
es muy importante bloquear todas las fuentes de energía potencial, incluido el estiramiento de la banda, y
probar el control del transportador para asegurarse de que no se encienda.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
Control computarizado
El control computarizado conlleva un control en tiempo real mediante un sistema de microprocesador con
una sección de entrada, una sección de procesamiento y una sección de salida. Los ejemplos de controles
computarizados para transportadores de banda incluyen controladores lógicos programables (PLC,
por sus siglas en inglés), sistemas de control distribuido (DCS, por sus siglas en inglés), computadoras
personales (PC, por sus siglas en inglés) y microcontroladores personalizados con tablero único. En los
dominios industriales, el PLC es la plataforma de control más común. El control computarizado brinda un
entorno lógico de programación donde los cambios individuales y las características se pueden configurar
para igualar cada necesidad de aplicación del transportador. El control computarizado es consistente,
confiable, rentable y flexible. Los sensores de entrada son los interruptores y los transductores de
protección del transportador y de los equipos. Las entradas son digitales o analógicas. Los ejemplos de las
entradas digitales son los interruptores de alineación de la banda o chute obstruído. Las entradas digitales
tienen dos condiciones: “encendido” y “apagado”. Las entradas digitales normalmente están alimentadas
por una fuente de potencia de bajo nivel, como por ejemplo, 120 VAC o 24 VDC. Los ejemplos de
las entradas analógicas son las corrientes del motor de la banda, las temperaturas de los cojinetes, la
vibración, los niveles del contenedor y la presión hidráulica. Los transductores analógicos miden algunas
propiedades físicas y convierten la medición a un rango de entrada eléctrica lineal. Las señales de entrada
analógicas comunes son 4-20 ma, 1-5 VDC y 0-10 VDC. La sección de procesamiento del control
computarizado evalúa las entradas, aplica la lógica, las reglas y los algoritmos de control, y monitorea la
sección de salida. La sección de procesamiento también respalda la comunicación serial con las terminales
de programación, las vías de datos, las redes y las impresoras.
Los dispositivos de salida son los elementos de acción monitoreados por el sistema de control de la
banda. Las salidas son digitales o analógicas. Las salidas digitales normalmente están alimentadas por
voltaje bajo de CA o CC de rangos de control comunes. Los ejemplos de los dispositivos de salida digital
son los arranques, los relés, las luces, las bocinas, los solenoides y las válvulas. Los dispositivos de salida
analógica toman una señal analógica eléctrica y brindan una acción física proporcional. Los ejemplos
son los posicionadores de válvula, los activadores de compuertas, los dispositivos de control de velocidad
de la banda y los controles de la tasa del alimentador. Los sistemas de control computarizado respaldan
la entrada/salida (i/o, por sus siglas en inglés) local y la i/o remota. La i/o local se ubica con la unidad
de procesamiento y la i/o remota se distribuye hasta varias millas alejada de la unidad de procesamiento.
La i/o remota se comunica con la unidad de procesamiento mediante un método único de telemetría
múltiple serial para cada control computarizado. El control computarizado se puede comunicar con otros
sistemas de control computarizado del transportador mediante enlaces de datos, vías de datos o redes de
área local.
Interfaz hombre-máquina
La interfaz hombre-máquina (HMI, por sus siglas en inglés) es la suma total de dispositivos que
comunican información a los operadores, los encargados, el personal de servicio y la administración
del sistema de la banda. Los ejemplos de HMI de nivel bajo incluyen luces piloto, bocinas, contadores,
amperímetros y voltímetros. HMI de nivel bajo se comunica con el sistema de control mediante la i/o
discreta. Los ejemplos de HMI de nivel medio incluyen pantallas de texto alfanumérico, sintetizadores de
voz, teclados numéricos y pequeñas pantallas LCD. HMI de nivel medio se comunica con el sistema de
control mediante la i/o discreta, los puertos paralelos binarios o BCD, o los datos seriales. Las estaciones
de HMI más grandes incluyen CRT, TFT de pantalla plana o terminales gráficas de gas plasma con
teclado numérico para la entrada del operador, paneles de membrana para el operador, configuraciones
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
biseladas o pantallas táctiles. Las estaciones de HMI más grandes están controladas por computadoras
y se comunican con el PLC de control mediante protocolos de red de área local o serial. Las terminales
de HMI pueden brindar información de estado, permitir la entrada del operador, mostrar mensajes de
alarma en orden de aparición con la fecha y la hora, mostrar las tendencias y registrar la información
para el almacenamiento permanente. Las terminales de HMI se pueden ubicar a una zona lejana
del transportador de banda. El costo de HMI de nivel más alto es cada vez menor. Las opciones de
empaquetado son cada vez mayores. La configuración del usuario es cada vez más fácil.
CONCLUSIÓN
El mejor sistema de accionamiento de la banda es aquel que brinda un rendimiento aceptable bajo todas
las condiciones de carga de la banda a un costo razonable y con una alta confiabilidad. Ningún sistema
de accionamiento en particular satisface todas las necesidades. El diseñador de bandas debe definir los
atributos del sistema de accionamiento requeridos para cada banda. En general, el motor de inducción
de CA con arranque de voltaje completo está limitado a las bandas pequeñas con perfiles sencillos. El
motor de inducción de CA con un VFD o un acoplamiento hidráulico de llenado fijo es común para los
transportadores pequeños a grandes con perfiles sencillos. Los accionamientos con motor de inducción
con VFD y con motor de inducción con rotor devanado son las elecciones tradicionales para las bandas
medianas a grandes con trabajo de arranques reiterados o perfiles complejos que requieren un control de
torque preciso.
La elección depende del ambiente de la ubicación, el precio competitivo, las pérdidas de energía
operativa, la respuesta de la velocidad y los conocimientos del usuario. Los accionamientos de frecuencia
variable de CA se han vuelto muy confiables y competitivos en cuanto al costo. Los sistemas de
accionamiento de frecuencia variable de CA están disponibles en tamaños y voltajes aptos para la mayoría
de las aplicaciones, lo que los convierte en uno de los accionamientos utilizados más frecuentemente para
los transportadores.
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ACCIONAMIENTOS Y CONTROLES DEL MOTOR DEL TRANSPORTADOR
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
INTRODUCCIÓN
Los capítulos anteriores de este libro han proporcionado información de ingeniería que puede servir de
base para el adecuado diseño y la aplicación de transportadores de banda y sistemas de transporte de
alta calidad. Para lograr economía de costo, confiabilidad y rendimiento óptimos, se deberá proporcionar
igual importancia y consideración a la instalación, la operación segura y al adecuado mantenimiento del
sistema y de todos los equipos relacionados.
Cada sistema de transporte se instala en una ubicación e instalación diferente y constará de requisitos
de rendimiento, características de diseño y un entorno operativo únicos. Todas estas consideraciones
especiales deben estudiarse y evaluarse al determinar los mejores procedimientos operativos y el lugar de
trabajo más seguro.
Debido al número y alcance de estas variables, el presente capítulo sólo puede brindar una breve
descripción de algunas de las prácticas más importantes que se aplican generalmente. Con frecuencia, los
fabricantes de transportadores pueden ofrecer asistencia para establecer los mejores programas operativos,
de mantenimiento y seguridad.
Las funciones de operación, mantenimiento y seguridad están estrechamente vinculadas. Con mucha
frecuencia, el manejo de estas funciones se encuentra en conflicto debido a que los presupuestos de
operación, mantenimiento, y seguridad son controlados por diferentes departamentos. Es fundamental
que estas funciones principales estén comunicadas y trabajen juntas como equipo para que la operación
de los sistemas de transporte sea segura y eficiente.
Los transportadores bien diseñados son máquinas muy resistentes y confiables. Estas características
inherentes de los transportadores de banda pueden derivar en un exceso de confianza donde no se tengan
en consideración los procedimientos estándar y se adopte una actitud indiferente frente a los peligros
de los transportadores. Los transportadores pueden tener un uso indebido por sobrecarga, operación
inadecuada o falta de mantenimiento, y aun así funcionar. Se han aceptado los peligros relacionados con
los derrames o el polvo. La banda transportadora y los componentes rotativos generan numerosos puntos
de sujeción y posibles peligros relacionados con la energía almacenada que pueden no ser evidentes para
personal nuevo o ignorados por el personal con experiencia debido a su cotidianidad.
OPERACIÓN
En particular, la operación de los sistemas de transporte en camiones o en rieles para materiales a granel
requiere un número relativamente importante de personal capacitado. Se necesitan operadores para la
programación y el control maestro del sistema, así como para el despacho de unidades individuales y para
la conducción de vehículos grandes. Asimismo se requieren empleados para otras operaciones tales como
carga, descarga y pesaje de los materiales.
Muchos transportadores de banda, cuando se diseñan, instalan y operan adecuadamente, proporcionan
un rendimiento continuo y confiable con sólo uno o dos operadores. Un requisito básico es que el
material manejado por el transportador tenga las propiedades físicas especificadas originalmente y que se
suministre de manera uniforme en la tasa de diseño.
El rendimiento de un sistema puede controlarse de manera continua mediante una combinación de
controles eléctricos modernos, dispositivos y sensores de seguridad incorporados, circuitos cerrados de
televisión y otros sistemas de señal. Los paneles de control central pueden equiparse de manera que un
operador pueda controlar el funcionamiento incluso en lugares remotos.
Según la longitud y complejidad de un sistema, uno o quizás dos mecánicos capacitados deberán vigilarlo
regularmente para detectar todas las condiciones o componentes que requieran atención. Por lo general,
en un sistema terrestre de 5.5 millas (9 km), estas inspecciones pueden ser realizadas por dos mecánicos y
un supervisor.
Al momento de la instalación y durante las pruebas de puesta en marcha de un sistema de transporte
grande y complejo, es conveniente ofrecer un programa de instrucción y análisis para todo el personal que
formará parte de la operación, la seguridad y el mantenimiento del sistema. En este momento, se deberá
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
desarrollar un procedimiento operativo que incluya el detalle de la secuencia de operación del sistema.
Estos programas se deberán repetir y se deberán revisar los procedimientos con suficiente frecuencia para
que el personal capacitado pueda actualizar su conocimiento y sea posible instruir a los nuevos empleados.
MANTENIMIENTO
Es importante que el mantenimiento del transportador se lleve a cabo solamente por personal
correctamente capacitado y competente, que cuente con las herramientas y los equipos de pruebas
adecuados. El personal debe recibir capacitación sobre la importancia y la ejecución de un programa
integral de mantenimiento preventivo y predictivo realizado de manera segura.
Existen tres tipos de mantenimiento: Mantenimiento por ruptura, donde el equipo se opera hasta que
presenta fallas y luego se repara, por lo general, de urgencia. Mantenimiento preventivo, donde el
equipo recibe servicio regularmente y se realizan las reparaciones de acuerdo a lo planificado en base a
un cronograma, antes de que el equipo presente fallas; y Mantenimiento predictivo, donde se llevan a
cabo las inspecciones planificadas para determinar el estado de una máquina y donde las reparaciones se
efectúan exclusivamente cuando estas inspecciones indican que el equipo comienza a ingresar en el modo
de falla.
Por lo general, la banda transportadora representa un alto porcentaje del costo total del transportador.
Debido a que la composición y construcción de las bandas las torna vulnerables a los daños accidentales
y/o al desgaste acelerado, su operación y mantenimiento merecen especial atención mediante un buen
programa de capacitación para reducir el costo de reparación y reemplazo. Consulte el Capítulo 7 para
obtener información sobre banda de transportadores.
El desgaste prematuro o los daños accidentales pueden ser producto de cargas del material transportado
en grados, tamaños y volúmenes incorrectos. Además, los materiales extraños, como partículas de
hierro, clavos, madera y objetos similares, al ser arrastrados en el flujo, pueden causar interrupciones y
reparaciones muy costosas. Existen muchos accesorios y compañías que ofrecen servicios de medición
predictiva para controlar el desgaste y los daños accidentales de la banda transportadora.
La Tabla 14.44 enumera las causas y soluciones para una amplia variedad de problemas operativos y de la
banda que se presentan en su posible orden de aparición. Esta tabla puede ser una buena referencia, tanto
para un curso de capacitación como para una instrucción de mantenimiento.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
perspectiva de la mano de obra empleada, pareciera lógico manejar el mantenimiento de los sistemas de
transporte mediante un enfoque proactivo que sea preventivo y predictivo.
Con frecuencia, los requisitos de personal para las operaciones de mantenimiento de transportadores
se elaboran mediante estudios comparativos. Lamentablemente, si el estudio comparativo se realiza en
operaciones que dependen del mantenimiento por ruptura, el resultado tendrá como objetivo mantener la
práctica. A diferencia de los transportadores que reciben un correcto mantenimiento, los transportadores
con mantenimiento deficiente son menos seguros, presentan menor disponibilidad y producen más
materiales fugitivos. Las regulaciones en cuanto a seguridad y medioambiente siguen reforzándose, y
la relación entre seguridad, limpieza y productividad está bien establecida, lo que hace que se evite el
mantenimiento por ruptura o reactivo en las operaciones de primera línea.
Un enfoque más estricto es estimar el tiempo medio hasta la falla de los principales componentes,
desarrollar un diagrama de flujo de la secuencia de reparación y asignar horas de trabajo a las diversas
competencias requeridas. Luego, se parte del supuesto de que en el tiempo extra entre fallas, el personal
de mantenimiento puede responder a los demás requerimientos de mantenimiento del sistema. En
general, este enfoque resta importancia al trabajo requerido para mantener un sistema de transporte y
cumplir con un nivel establecido de disponibilidad, ya que existen varios componentes aparentemente
secundarios, que son clave para la correcta operación de un sistema de transporte, que no se tienen en
consideración. Estos componentes "secundarios" son fundamentales para prolongar la vida útil de los
componentes principales y requieren inspección frecuente, ajuste y reemplazo de piezas desgastadas
para funcionar de manera confiable, ya que son objeto de desgaste y de un mal uso considerable. Si estos
componentes "secundarios" se incluyen en el análisis de tiempo medio hasta la falla y se proporciona
personal adecuado para la planificación e inspección, los sistemas de transporte pueden mantenerse para
que continúen funcionando de manera eficiente, segura y sin la mínima generación de material fugitivo.
Los departamentos de mantenimiento y operación tienen conflictos clásicos que giran en torno al
funcionamiento, el mantenimiento y la limpieza del sistema. Tal vez el conflicto entre la producción y el
mantenimiento exista siempre; sin embargo, la relación entre limpieza y mantenimiento puede mejorarse
y gran parte de los problemas inquietantes pueden resolverse si se logra que el equipo de limpieza sea
parte del personal de mantenimiento en lugar del departamento de operaciones. Si la persona encargada
de la limpieza percibe que el origen del sucio se encuentra en el diseño o en el mantenimiento, y es parte
del equipo responsable de correcciones, existe una mayor probabilidad de que el problema sea subsanado.
El interés en identificar el origen de los problemas y en mitigar los temas de mantenimiento reiterativos
aumenta cuando la gerencia de mantenimiento advierte que se pueden reasignar los recursos relacionados
con la limpieza a problemas de mantenimiento predictivo y preventivo.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Muchos estudios indican que planificar el trabajo de mantenimiento aumenta la productividad laboral
en un factor de 2. En una operación de mantenimiento típica es común tener una tasa de utilización
de mano de obra del 33% cuando las operaciones más destacadas tienen una tasa del 67% o superior.
Una vez que un departamento de mantenimiento desorganizado y carente de personal se retrasa es
prácticamente imposible lograr el nivel esperado.
Existen diversas variables para establecer las dimensiones y capacidades requeridas para un sistema
transportador específico. Estas comprenden:
• Ubicación geográfica
• Leyes, códigos y normas
• Antigüedad del sistema
• Horas de funcionamiento y disponibilidad requerida
• Abrasividad del material a granel
• Longitud, número y configuración de transportadores
• Disponibilidad de mano de obra especializada
• Acceso a los componentes clave y esenciales
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
* NOTA: Las inspecciones indicadas con un asterisco pueden requerir que la banda esté en funcionamiento.
** Algunas actividades se pueden realizar simultáneamente reduciendo el tiempo previsto.
Tabla 14.1
Inspección del transportador por turnos
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Inspecciones requeridas*
Tiempo aproximado
Componente o sistema Actividad
Requerido por transportador**
Equipos móviles Equipos móviles y equipo de
protección personal por uso. 15
EPP
minutos por turno.
Dispositivos de izado, elevadores y eslingas
Sistema de protección contra incendios La política de la compañía, las
regulaciones y el diseño pueden
Sistema de seguridad y simulacros de determinar otras frecuencias e
emergencia inspecciones requeridas.
* NOTA: Las inspecciones indicadas con un asterisco pueden requerir que la banda esté en funcionamiento.
** Algunas actividades se pueden realizar simultáneamente reduciendo el tiempo previsto.
Tabla 14.2
Inspecciones requeridas
Tabla 14.3
Actividades de mantenimiento preventivo sugeridas por semana
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Tabla 14.4
Actividades de mantenimiento preventivo sugeridas por mes
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Tabla 14.5
Actividades de mantenimiento sugeridas por semestre
Tabla 14.6
Actividades de mantenimiento sugeridas por año
Los estudios han revelado que es posible que el transportador despida entre 1/4 y 1% del material
transportado. Limpiar alrededor y debajo de los transportadores en movimiento es peligroso. Las
estadísticas de MSHA indican que el 30% de los accidentes relacionados con estos equipos están
vinculados con la limpieza alrededor y debajo de transportadores en movimiento. La frecuencia
de limpieza depende del tiempo de operación del proceso entre una limpieza y otra y, en algunos
casos como ocurre con el manejo de carbón, azúcar o granos, está condicionada por el potencial de
incendio o explosión. Existe una correlación directa entre limpieza, seguridad y productividad. El buen
mantenimiento de los sistemas y componentes es el primer mecanismo de protección frente al escape no
deseado de materiales fugitivos y de mejora de la seguridad.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Tabla 14.7
Actividades de cuidado y limpieza sugeridas
Muchos componentes esenciales para una operación segura y limpia del transportador requieren personal
experto y especializado para la inspección y los trabajos de mantenimiento. Esto se puede lograr con un
equipo dedicado de trabajo o con contratistas especializados.
LUBRICACIÓN
Como con toda maquinaria, contar con un programa de lubricación bien desarrollado y obligatorio
es esencial para un mantenimiento de bajo costo y un funcionamiento confiable. Debido a la cantidad
relativamente grande de cojinetes en los rodillos de tensión y a su influencia en las tensiones de la banda
y en los requisitos de potencia, su lubricación es muy importante. Los cojinetes de los rodillos están
disponibles en estructuras selladas y que se pueden volver a engrasar. La expectativa de vida útil para los
cojinetes que se pueden volver a engrasar aumenta si se siguen las recomendaciones del fabricante de
los rodillos respecto del tipo de lubricante, la cantidad y frecuencia de aplicación y la clase de equipo de
engrase a utilizar.
La adecuada lubricación incrementará tanto el rendimiento operativo como la vida útil de los cojinetes
y componentes relacionados. La lubricación es apenas uno de los elementos de la lista de verificación
del mantenimiento preventivo, aunque es esencial que el proceso de volver a lubricar se realice bajo un
programa que maximice la vida de servicio del equipo. Una adecuada lubricación requiere que cada
cojinete o punto de desgaste en la máquina o en el transportador se vuelva a lubricar con la cantidad
correcta del lubricante correspondiente en el momento justo y en cada ocasión.
La selección del lubricante adecuado para la aplicación tendrá en cuenta el factor de servicio de diseño,
la carga, las condiciones ambientales, los contaminantes, la disponibilidad del producto y el método de
aplicación previsto. El mercado actual cuenta con una amplia variedad de lubricantes convencionales
y sintéticos disponibles para ingenieros de operación y de mantenimiento. Además, es importante
seleccionar un lubricante que proporcione máxima protección frente al desgaste bajo condiciones
específicas de operación. En muchos casos, se deberá consultar a un ingeniero en lubricación para que
evalúe la aplicación y realice recomendaciones específicas.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
entre los elementos de los rodillos y, con la misma importancia, se utiliza para crear un sello lubricante
en la interfaz giratoria de las partes internas y externas de los sellos laberínticos. Esto puede ser de suma
efectividad para evitar la contaminación de cojinetes que operan en condiciones extremas aunque, de
planearse, es importante tener en cuenta la carga adicional sobre los elementos de accionamiento.
Asimismo, se ofrecen sistemas de lubricación automática que pueden aplicarse en los cojinetes del
sistema de accionamiento, los cojinetes de los ejes de la cabeza y de la cola y en los rodillos. Estos
sistemas están compuestos por un sistema de bombeo, un sistema de control programable que pone a
circular la bomba en la frecuencia deseada y por válvulas o inyectores de medición que se regulan para
proporcionar el volumen proporcional correcto de lubricante para cada cojinete conectado al sistema.
Uno de los beneficios clave de un sistema de lubricación automática es la capacidad de volver a lubricar
frecuentemente y de manera segura con volúmenes medidos relativamente pequeños de lubricante,
mientras el sistema de transporte se encuentra en funcionamiento.
El mismo sistema de lubricación automática también puede utilizarse para el servicio de mantenimiento
de los cojinetes de componentes de equipos anexos en la entrada de alimentación y en el extremo de
descarga del sistema, y puede adaptarse a cojinetes de diferentes tamaños. Para ver algunos ejemplos,
consulte el diagrama del sistema de lubricación y las fotografías en las Figuras 14.8 a 14.10. Los sistemas
de lubricación automática deben ser diseñados por el fabricante, un distribuidor calificado o un ingeniero
en lubricación.
Depósito del
Controlador lubricante
Bloque de
distribución Bomba
principal Cojinetes
grandes
Cojinetes
medianos Cojinetes
pequeños
Bloque de Bloque de
distribución distribución
secundario secundario
Figura 14.8
Esquema del sistema de lubricación automática
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
SEGURIDAD
La seguridad del transportador de banda moderno, por lo general, comienza con un diseño seguro
que, en la medida de lo posible, evite los peligros y riesgos previsibles. Se deberá prestar atención a las
consideraciones de seguridad durante el proceso de fabricación, instalación y establecimiento de los
procedimientos y las políticas de mantenimiento.
Luego de que el diseño y la instalación sean desarrollados y supervisados por ingenieros calificados que
conocen las características y los requisitos de seguridad, la prioridad siguiente debe ser la capacitación
del personal. El personal de operación y mantenimiento y sus supervisores deberán volver a recibir
capacitación inicial y periódica en lo que respecta a procedimientos operativos seguros, peligros
reconocibles, precauciones y el mantenimiento de un lugar de trabajo seguro. Además, se les deberá
proporcionar las herramientas y los equipos apropiados para operar y mantener el transportador
en condiciones seguras de forma apropiada. Aquellos empleados que no cuenten con una adecuada
capacitación deberán informarse sobre los riesgos y se les prohibirá ingresar o trabajar en áreas peligrosas.
Por lo general, los accidentes que ocasionan lesiones personales relacionados con el transportador de
banda no son consecuencia de defectos en el diseño, ni de fallas de los componentes. Se ha comprobado
que la mayoría de los accidentes son provocados por error humano, mantenimiento incorrecto, falta de
una capacitación efectiva o falta de conciencia frente a los posibles peligros. Se ha demostrado que el 30%
de todos los accidentes relacionados con el transportador sucede durante las operaciones de limpieza que
se efectúan en las proximidades de los transportadores. Los transportadores típicos operan a velocidades
de 300 fpm (1.5 m/s) hasta por encima de 1000 fpm (5 m/s). Si se considera un tiempo de reacción de
3/4 de segundo para un individuo promedio, un transportador que funciona a 450 fpm (2.3 m/s) se
desplazará 5.6 ft (1.7 m) antes de que una persona pueda reaccionar. Antes de que una persona pueda
reaccionar, el transportador arrastrará una herramienta, un brazo o un pedazo de ropa suelta dentro
de la máquina. No siempre estará involucrado en un accidente aquel trabajador imprudente o que no
posea la capacitación apropiada. En la mayoría de los casos, el trabajador tendrá excelentes antecedentes
de seguridad durante años antes de verse involucrado en un accidente. El refrescamiento periódico
en seguridad es esencial para generar conciencia en los trabajadores sobre la seguridad. Cuando se
encuentran defectos en el diseño, se deberán rectificar lo antes posible, ya que el rediseño o la eliminación
de un peligro es la forma más efectiva de mejorar la seguridad.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
La Asociación de Fabricantes de Equipos Transportadores (CEMA, por sus siglas en inglés), junto con la
Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME, por sus siglas en inglés), han tenido un rol activo
en el desarrollo y el mantenimiento de la mayoría de las normas de seguridad ampliamente reconocidas
y aceptadas en lo que respecta a los transportadores, Norma B20.1de ASME, “Norma de Seguridad de
Transportadores y Equipos Relacionados”. El documento también recomienda que se utilice la Norma
B15.1 de ASME, “Norma de Seguridad para Aparatos con Transmisión de Potencia Mecánica” junto con
la Norma B20.1de ASME.
La finalidad establecida de la Norma B20.1 de ASME es presentar ciertas pautas de diseño, construcción,
instalación, operación y mantenimiento de transportadores y equipos relacionados. Estas pautas y
prácticas de seguridad recomendadas serán de ayuda para establecer un lugar de trabajo apropiadamente
seguro. Es importante saber que las mejores características de seguridad y diseño pueden no ser útiles en
combinación con prácticas inadecuadas de mantenimiento y operación.
El amplio alcance y los mínimos detalles de la Norma B20.1 de ASME imposibilitan su inclusión en este
libro. Sin embargo, se recomienda encarecidamente que quienes tengan la responsabilidad de garantizar
la seguridad en el diseño, la fabricación, instalación, operación y/o en el mantenimiento de los sistemas
y equipos del transportador de banda obtengan y utilicen la Norma B20.1 de ASME como referencia y
guía.
El libro del National Safety Council (Consejo de Seguridad Nacional), Conveyor Safety (Seguridad de
transportadores), es otra excelente referencia para la seguridad en el diseño y la operación de sistemas de
manejo de material.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
• Se deberá establecer un programa para proporcionar inspecciones frecuentes de todos los equipos.
Los protectores, dispositivos de seguridad y las señales de advertencia se deberán mantener en
sus lugares correspondientes en buenas condiciones de operación. Sólo personas competentes,
debidamente capacitadas y autorizadas deberán realizar ajustes o trabajar en estos dispositivos de
seguridad.
• Un “recorrido de inspección” de un sistema transportador es un buen método por el cual el personal
de mantenimiento capacitado puede, a menudo, detectar posibles problemas de sonidos poco
frecuentes emitidos por componentes tales como rodillos, poleas, ejes, cojinetes, accionamientos,
bandas y empalmes de la banda.
• Las manos y los pies nunca deben ponerse en contacto con componentes del transportador en
funcionamiento, y nadie podrá acceder a un transportador en funcionamiento o movimiento. Se
prohibirá tocar o remover el material sobre la banda o cualquier componente de un transportador
en movimiento. Sólo se podrá tocar o trabajar sobre un transportador mientras el equipo no esté en
funcionamiento, respetando los procedimientos de bloqueo, etiquetado e inspección, a menos que
el diseño del equipo especifique su inspección y servicio de manera segura y que el trabajador esté
capacitado en la materia y conozca los peligros de la banda en funcionamiento.
• Ninguna persona se deberá subir, parar o pasar sobre un transportador en movimiento, ni caminar
o treparse a la estructura del transportador sin utilizar pasillos, escalones, escaleras y los cruces
por arriba o por abajo que se proporcionan. Consulte las Prácticas de seguridad recomendadas
de CEMA, SBP-001: Design and Safe Application of Conveyor Crossovers for Unit Handling
Conveyors (Diseño y aplicación segura de cruces por arriba del transportador para transportadores
de manejo de unidades) que se encuentra disponible para descargar de manera GRATUITA en la
tienda de CEMA: www.cemastore.com.
• Las buenas prácticas de limpieza son un requisito necesario para mantener las condiciones de
seguridad. Todas las áreas que rodean a un transportador, y en especial aquellas alrededor de los
accionamientos, pasillos, dispositivos de seguridad y estaciones de control, deben permanecer libres
de derrames, residuos y obstáculos, entre ellos equipos inactivos o que no se utilizan, componentes,
cables e instrucciones publicadas o señales de advertencia que ya no se apliquen o estén en desuso.
Consulte el Capítulo 11 para obtener información sobre limpiadores de banda y otros accesorios
para reducir derrames.
• El transportador que no se encuentre en condiciones seguras de operación o que no posea todos los
dispositivos de seguridad o protección en excelentes condiciones no se deberá utilizar, a menos que
se instalen dispositivos de seguridad adicionales adecuados.
• En áreas donde la caída de material pueda representar riesgos, se deberá impedir el ingreso de las
personas por medios adecuados. Se pueden utilizar señales de advertencia y barricadas.
• El mantenimiento de primera clase es un requisito previo para la operación segura de los
transportadores. El mantenimiento, incluidos los procesos de lubricación, se deberá realizar con
el transportador detenido y bloqueado. Se podrán instalar equipos especiales de lubricación,
extensiones para lubricación, tuberías y demás elementos similares para permitir la lubricación de
un transportador en operación sin ningún riesgo previsible.
• La buena iluminación contribuye con un ambiente de trabajo seguro.
• Las condiciones operativas y el entorno de un sistema transportador pueden requerir cambios
durante su vida útil. Se deberá realizar un esfuerzo continuo para detectar y tratar inmediatamente
todos los posibles peligros nuevos asociados a estos cambios. Si dichos peligros no pueden eliminarse
con facilidad, se deberán instalar señales de advertencia, barricadas o instrucciones.
Etiquetas de seguridad
El Comité de Seguridad de CEMA desarrolló las Etiquetas de seguridad y las Pautas de colocación de
CEMA para brindar, a los miembros y no miembros, asesoramiento consensuado en la selección y la
aplicación de etiquetas de seguridad para su uso en transportadores de banda y equipos relacionados de
manejo de material, con el fin de prevenir accidentes.
Antes de operar el transportador de banda o cualquiera de los accesorios o equipos relacionados, todas las
marcas, protectores y advertencias de seguridad deben estar en su lugar de acuerdo con las regulaciones
gubernamentales y los requisitos específicos del sitio.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Nota:
En el caso de que alguna etiqueta de seguridad suministrada por el fabricante del equipo estuviera
ilegible por cualquier motivo, el usuario del equipo será responsable del reemplazo y la colocación de
dicha etiqueta de seguridad. Las etiquetas de reemplazo pueden solicitarse al proveedor del equipo, una
compañía miembro de CEMA o a CEMA.
Las Pautas de colocación de etiquetas de CEMA BH-1, BH-2 y el Póster de seguridad están diseñados
para transportadores de banda que manejan materiales a granel. El Programa de etiquetas de seguridad
de CEMA completo se detalla en el folleto 201 de CEMA: Safety Label Brochure (Folleto de etiquetas de
seguridad), disponible en CEMA.
Aún con la creciente utilización de los transportadores de banda para el traslado de materiales a granel,
el número y la gravedad de los accidentes se han reducido. Cuando los transportadores se utilizan como
medios de traslado en lugar de unidades vehiculares, como vagones y camiones, el problema de accidentes
relacionados con el tránsito se minimiza. Además, los problemas de salud relacionados con el entorno se
pueden reducir fácilmente eliminando los peligros que ocasiona el polvo. De hecho, los transportadores
de banda disminuyen de manera sustancial los peligros presentes en prácticamente casi todos los métodos
de manejo de materiales a granel de alta capacidad. Una mayor reducción en el número y la gravedad
de los accidentes será resultado directo de la aplicación y el cumplimiento de las prácticas seguras de
diseño, instalación, operación y mantenimiento tales como las que se han descrito tanto aquí como en
la Norma de ASME B20.1. Muchas compañías miembros de CEMA proporcionan capacitaciones en
mantenimiento, operación y seguridad relacionada con las necesidades de la industria así como también
con sus productos y servicios.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Moving equipment
Exposed moving
parts can cause can cause severe
severe injury injury
LOCK OUT POWER KEEP AWAY
before removing
guard CHR931005 http://www.cemanet.org
CHR930001 http://www.cemanet.org
injury
"C"
http://www.cemanet.org
CHR930004
“D”
Authorized
personnel
CHR930006 only
http://www.cemanet.org
“F” "F"
BH -1
Figura 14.11
Pautas de colocación de etiquetas de seguridad BH-1 de CEMA para equipos de manejo de materiales a
granel
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
CAUTION CAUTION
Insure Skirting System is properly Insure Impact Cradle is properly set
adjusted
Failure to properly install, inspect,
Failure to properly install, inspect, adjust and maintain this system
adjust and maintain this system
“D”
may result in spillage, dust,
may result in spillage, dust,
downtime, equipment damage, or
“D”
downtime, equipment damage, or
personal injury.
personal injury.
http://www.cemanet.org http://www.cemanet.org
CAUTION CAUTION
Insure Belt Cleaning and Scraping
Insure Belt is properly tracking and
System is properly set
aligned
Failure to properly install, inspect,
Failure to properly install, inspect,
adjust and maintain this system
adjust and maintain this system
“D”
may result in spillage, dust,
downtime, equipment damage, or “D”
may result in spillage, dust,
downtime, equipment damage, or
personal injury.
personal injury.
http://www.cemanet.org http://www.cemanet.org
Figura 14.12
Pautas de colocación de etiquetas de seguridad BH-2 de CEMA para equipos de manejo de materiales a
granel
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Figura 14.13
Póster de seguridad de CEMA sobre manejo de materiales a granel (disponibles en inglés)
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
CÓDIGOS Y NORMAS
La Tabla 14.14 contiene una lista parcial de diversas organizaciones que publican códigos, normas y
recomendaciones que afectan diversos problemas relacionados con el diseño seguro de sistemas de soporte
de transportadores de banda. Ver el Capítulo 2.
Tabla 14.14
Organizaciones de normas de seguridad y fuentes
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Las siguientes publicaciones que se presentan en la Tabla 14.15 son ejemplos de códigos y normas
publicados por estas organizaciones. Los directores de proyectos, ingenieros y diseñadores deberán
determinar los documentos más actuales y relevantes que se requieren para cada aplicación. En muchos
casos, también pueden aplicar códigos y normas estatales y locales.
Organización y publicación Problemas relacionados con la seguridad del transportador
AWS D1.1, "Structural Welding Code – Steel" Requisitos de diseño para conexiones soldadas,
(Código de Soldadura Estructural, Acero) calificación de soldaduras, fabricación, inspección,
símbolos
AGA, "The Design of Products to Be Hot-Dip Consideraciones de diseño estructural, drenaje,
Galvanized After Fabrication" (Diseño de Productos de ventilación, distorsión, reparaciones de superficies
Galvanizado en Caliente Después de la Fabricación)
OSHA, Título 29, Código de Regulaciones Federales, Problemas generales de seguridad, escalones,
Parte 1910 “Occupational Safety and Health Standards” pasamanos, pasillos, escaleras, protecciones, salidas
(Normas de Seguridad y Salud Ocupacional)
MSHA, Título 30, Código de Regulaciones Problemas de seguridad en aplicaciones de minería
Federales, Parte 1 a 199, “Mineral Resources”
(Recursos Minerales)
WRTB, “Wire Rope Users Manual” Selección y resistencia de cables, factores de
(Manual de Usuarios de Cables de Acero) seguridad
ASME/ANSI B20.1, “Safety Standard for Conveyors Normas de Seguridad de Transportadores y Equipos
and Related Equipment” (Normas de Seguridad de Relacionados
Transportadores y Equipos Relacionados)
ISO 7149:1982 “Continuous Handling Equipment - Equipos de manejo continuo, código de seguridad,
Safety Code - Special Rules” (Equipos de manejo reglas especiales
continuo, código de seguridad, reglas especiales)
“Continuous Mechanical Handling Equipment” Ejemplos de protecciones de los puntos de sujeción
- Safety Code for Belt Conveyors - (Equipos de
manejo continuo mecánico, código de seguridad
para transportadores de banda)
ISO 1819 “Continuous Mechanical Handling Reglas generales de la Organización Internacional de
Equipment” - Safety Code - (Equipos de manejo Normalización
continuo mecánico, código de seguridad)
CSA Z432-16 Canadian Standards Association Dispositivos de seguridad para maquinaria
(Asociación Canadiense de Normalización)
Folleto de CEMA n.º 201 “Folleto de etiquetas de Etiquetas de seguridad estandarizadas de la Asociación
seguridad” de Fabricantes de Equipos Transportadores
MSHA Departamento de Trabajo de EE.UU. Guía para protección de equipos de MSHA
Administración de Salud y Seguridad Minera. “Guide
to Equipment Guarding at Metal and Non-metal Mines”
(Guía para protección de equipos en minas de metales y
no metales)
The Control of Hazardous Energy Lockout, Tagout Bloqueo/etiquetado de fuentes de energía, requisitos
and Alternative Methods (Control de bloqueo, mínimos de seguridad
etiquetado de energía peligrosa y métodos
alternativos)
ANSI B11.19-2010 “Performance Requirements for Norma de Seguridad para Aparatos con Transmisión
Safeguarding” (Requisitos de rendimiento para la de Potencia Mecánica
protección)
The National Safety Council (Consejo Nacional de Libro de referencia sobre seguridad en el diseño y la
Seguridad), ASSE “Conveyor Safety” (Seguridad de los operación de sistemas de manejo de materiales.
transportadores) – George A. Schultz (2000). EE. UU.,
ISBN 1-885581-27-0
Tabla 14.15
Ejemplos de publicaciones relevantes de transportadores relacionadas con la seguridad
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
PROTECTORES
El contacto con piezas móviles del transportador como rodillos, poleas, ejes y componentes de
accionamiento puede ocasionar graves lesiones o la muerte. Es importante que se utilicen los protectores
adecuados para transportadores a fin de proteger al personal de posibles lesiones que pueden ser resultado
del contacto con estos equipos durante la operación. Las regulaciones y las medidas de cumplimiento
no son uniformes por lo que, es importante que se ajusten a los requisitos de protección específicos de su
ubicación y tipo de operación.
Los protectores y los dispositivos de seguridad básicos, por lo general, se incluyen en el equipo principal
como por ejemplo, los accionamientos y como parte de la construcción original del transportador,
como los interruptores de emergencia por tensión de cuerda. Existen otros peligros potenciales de los
transportadores causados por accesorios o componentes del transportador y de la banda en movimiento
a los que debe acceder el usuario final y que pueden requerir protección adicional. El peligro más común
que necesita ser tratado a nivel local se encuentra en los puntos de pellizco durante el funcionamiento,
también denominados puntos de sujeción, que son peligrosos debido a la ubicación y al diseño específico
del transportador.
Figura 14.16
Puntos de pellizco posibles durante el funcionamiento en configuraciones de transportadores comunes
Es responsabilidad del propietario del transportador garantizar que se utilice la protección adecuada en el
sistema de transporte. Se deberá desarrollar e implementar un plan de “Prácticas recomendadas” para la
protección del transportador que comprenda todos los aportes de las partes interesadas a fin de garantizar
la puesta en práctica y el mantenimiento de los dispositivos de protección más efectivos. Además, antes de
adoptar un programa integral de protección, será conveniente incluir en este análisis a representantes de
organismos de regulación estatal y federal para garantizar que el programa y el diseño de los dispositivos
de protección cumpla con las normas correspondientes. Los medidores del tamaño de abertura para
protección están disponibles en la mayoría de las tiendas de suministro de equipos de seguridad. Para que
una protección sea efectiva, deberá satisfacer diversos criterios básicos. El aporte del personal en planta o
de quienes trabajan en el área donde se requiere protección es importante y puede servir de ayuda para la
creación de una protección efectiva que sea aceptada por quienes trabajan con esta protección o cerca de
ella.
Peligro
Figura 14.17
Concepto de medidor del tamaño de abertura para protección
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
En general, la protección efectiva del transportador debe resguardar a las personas de:
• Peligros por acceso o contacto involuntario, imprudente o accidental
• Peligros durante acciones intencionadas o deliberadas relacionadas con el trabajo
• Materiales o componentes transportados proyectados o esparcidos
• Liberación accidental de presión de fluidos, calor o superficies calientes
La protección debe evitar el contacto con las piezas en movimiento y debe ser reconocida como tal, al
mismo tiempo que permita el mantenimiento adecuado sin imponer condiciones indebidas al personal.
Existe una variedad de recursos disponibles que pueden ser de utilidad para desarrollar un programa de
prácticas recomendadas para la protección del transportador. Un proveedor de equipos de transporte
miembro de CEMA también puede resultar un recurso valioso cuando se trata de asuntos relacionados
con la protección del transportador.
Es importante que los tamaños de las aberturas se mantengan tan pequeños como sea posible de
modo que ninguna parte del cuerpo pueda pasar por ellas y entre en contacto con el peligro del que se
resguarda. Además, se deberá mantener la distancia apropiada alrededor del protector desde la zona de
peligro hasta la abertura, de manera que nadie pueda acercarse o ponerse en contacto con esta área. Esto
ayudará a mantener un nivel de operación lo más seguro posible. La mayoría de las normas sobre las
aberturas de la protección y la distancia segura del peligro provienen del trabajo de Vaillancourt y Snook
del Liberty Mutual Research Center for Safety and Health (Centro de Investigación para la Seguridad y
la Salud Liberty Mutual). Consulte la Figura 14.17. Existen diferencias en las diversas normas, por lo
que es importante utilizar el medidor correcto para los reglamentos correspondientes. La distancia segura
alrededor del peligro también se debe tener en consideración cuando la protección no puede abarcar el
peligro en su totalidad. Si bien las normas varían, por lo general, es aceptable preservar una distancia
de 3.2 ft (1 m) alrededor del peligro para evitar que alcance la protección. La altura de la protección
dependerá de la altura del peligro.
El color elegido debe ser distintivo y coherente con otros códigos de color utilizados en toda la instalación.
El color rojo no se debe utilizar en los protectores debido a que, generalmente, se reserva para los equipos
contra incendio, paradas de emergencias y equipos similares. Los colores de seguridad Naranja y
Amarillo se utilizan con frecuencia en los protectores, aunque las opiniones de inspectores y reglamentos
locales pueden diferir. Por ejemplo, la norma de OSHA 1910.144(a)(3) establece: El color amarillo debe
ser el color básico para el diseño de precauciones y para la señalización de peligros físicos tales como:
Peligro de choques, tropiezos, caídas, traspiés y de “quedar atrapado”, mientras que MSHA simplemente
exige un color “altamente distintivo”.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
La protección localizada es más comúnmente utilizada para la protección del transportador contra los
peligros puesto que este método de protección permite el diseño de una protección específica para el
componente y que limita su accesibilidad.
La protección por ubicación se considera propia cuando las partes de la máquina en movimiento se
sitúan en una posición donde el contacto no es posible. Por lo general, estos componentes no necesitarán
resguardo, puesto que se consideran seguros debido a la lejanía de su ubicación. Se deberá prestar
atención y especial cuidado cuando se considera que un componente necesita protección por su ubicación
para garantizar que no se haya ignorado ningún peligro que pueda significar un riesgo. Por ejemplo, con
frecuencia, los rodillos de retorno elevados se consideran “protegidos por la ubicación”, aunque aun así
pueden presentar peligro de caídas desde sus soportes sobre el personal o los equipos que se encuentran
debajo. Existen varios requisitos para la distancia requerida entre el peligro y el punto de acceso que
dependen de la norma aplicada. Por ejemplo, las normas de México no determinan una distancia segura,
las normas de EE.UU. precisan una distancia de 7 ft (2.1 m), mientras que para las normas de Canadá
la distancia varía de 2.4 a 2.7 metros (de 7.9 a 8.9 ft) en función de si el peligro se considera normal o
extremo.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Con frecuencia, los términos punto de pellizco y punto de sujeción se utilizan indistintamente. Un
punto de sujeción, en general, se considera un punto donde al menos un componente se encuentra
normalmente en movimiento y genera un peligro durante el funcionamiento, como cuando la banda gira
sobre un rodillo. Un punto de pellizco, en general, se considera que es un peligro cuando el movimiento
intermitente puede ocasionar atrapamiento o aplastamiento, tal como el traslado periódico de un tripper.
Se deben utilizar la protección del área o la colocación de una protección más grande sobre una zona
amplia para evitar el acceso al área y, por consiguiente, resguardar contra los múltiples peligros. La
protección del área es útil cuando existen varios peligros en un área definida que requiere acceso limitado.
Utilizar la protección del área de manera indiscriminada puede ocasionar que sea pasada por alto, puesto
que, es posible que este tipo de protección dificulte el acceso a los componentes e impida la inspección y el
mantenimiento de rutina adecuado.
La protección del perímetro requiere que toda el área del transportador esté cerrada con una valla u otros
materiales que eviten el acceso al área circundante al sistema de transporte. Este tipo de protección exige,
por lo general, el uso de un bloqueo para prevenir el acceso al área y es posible que utilice interruptores
electrónicos de corte que automáticamente desactivan el sistema del transporte cuando el personal accede
al área.
Otras normas pueden brindar algunas instrucciones referidas a la resistencia de los protectores. La norma
australiana A1755-2000 especifica que los protectores deben preservar el espacio libre requerido del
peligro con una carga de 450 N (101 lbf) cuando se utilizan en un área de 50 x 50 mm (2 x 2 in). Además,
la norma australiana exige que la resistencia de fijación de los protectores en los que se puede caminar o
escalar soporten una fuerza de 90 kgf (198 lbf) y una carga horizontal adicional de 220 N (49 lbf) sobre
los puntos de fijación de la protección, y que respeten el espacio libre requerido del peligro. La norma
europea EN 620-2002 especifica que un protector debe resistir una fuerza de 1500 N (153 lbf) sobre un
área de 200 x 200 mm (8 x 8 in) y no se debe deformar de manera permanente más que el 1%.
La selección de los materiales para protección tiene un efecto directo sobre la resistencia de los protectores
y, a menudo, complica el cálculo de la capacidad de soporte de la carga y las características de deflexión
de la protección terminada. Por otro lado, el método de construcción, por ejemplo, empernado, soldadura
o engarzado, también influye en la resistencia de la protección terminada. Por lo tanto, tal vez resulte más
práctico examinar los protectores después de la fabricación para evaluar si manejarán la carga sin excesiva
deflexión. El tamaño de la abertura del material de la malla determina la distancia a la que se debe ubicar
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
la protección contra el peligro. Un material de mallas común utilizado para pequeños protectores de
puntos medios del transportador se diseña en metal desplegado aplanado n.º 16 de 1/2 in con aberturas
en forma de diamantes de aproximadamente 0.3 x 1.0 in (8 x 25 mm) con un peso de 0.8 lb/ft2 (1.2
kg/m2) de acero al carbono no aleado. La utilización de metal desplegado n.º 16 de 1/2 in con una
dimensión de abertura más grande de 1 in (25 mm) permitiría que la protección se localice a no menos
de 6.5 in (166 mm) del peligro en base al medidor del tamaño de abertura de protección estándar (Figura
14.17). Un material de estructura común para los protectores de metal desplegado aplanado es el hierro
angular. Los bordes filosos alrededor de las aberturas definidas o de los protectores son un inconveniente
común de los materiales de protección de tela metálica o metal desplegado. Los informes recientes de
MSHA señalan que en la actualidad los protectores son responsables del 12% de todos los accidentes
subterráneos.
Las señales también pueden emplearse cuando el área afectada es lo suficientemente grande y se requiere
utilizar un cartel en lugar de una etiqueta. Tanto las etiquetas como las señales se deben mantener
y reemplazar adecuadamente cuando sea necesario, de modo que el peligro sea identificable por el
personal. Es responsabilidad del usuario final garantizar que se reemplacen las etiquetas de advertencia
desgastadas o dañadas.
Rodillos de retorno
Por lo general, se requiere la protección de los rodillos de retorno cuando el personal puede estar expuesto
a los rodillos de retorno. Existen diversas formas de aumentar el nivel de seguridad de los transportadores
de banda que funcionan con rodillos de retorno. Los diferentes tipos de protectores disponibles, ya sea
producidos a nivel comercial o local, permiten a los propietarios de los transportadores elegir las mejores
opciones accesibles para proteger al personal de los diversos problemas relacionados con los rodillos de
retorno. La protección de un rodillo de retorno diseñada e instalada adecuadamente eliminará de manera
efectiva el contacto accidental con el punto de pellizco o de sujeción. La protección de los rodillos de
retorno también es necesaria cuando los rodillos de retorno pueden aflojarse de los soportes, caer al piso y,
posiblemente, lastimar al personal.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
La distancia de la protección por ubicación se emplea en el punto de pellizco, que se define como el área
donde el borde principal del rodillo en rotación se encuentra con la banda en movimiento en el lado de
retorno (Figura 14.24). En este caso, en realidad, el punto de pellizco está conformado por dos piezas
en movimiento: la banda y el rodillo. Una vez que la protección resguarda el rodillo y que todas las
aberturas cumplen con los requisitos de distancia segura, el peligro generado por el punto de pellizco se
ha contenido. La protección de un rodillo de retorno debe brindar resguardo total del punto de pellizco y
debería sujetar el rodillo cuando se suelta de los soportes que lo sostienen. También debería contener los
extremos del rodillo de ambos lados y la parte trasera del rodillo para ayudar a impedir el contacto con el
rodillo en general. Puesto que, a menudo, los rodillos de retorno acumulan material, se deberá considerar
un medio de liberación rápida de la protección para la limpieza del protector y del rodillo. Si el rodillo de
retorno presenta una protección por ubicación, existe la posibilidad de adecuar el tamaño de las aberturas
requerido en la protección solamente para sujetar al rodillo. Todos los años se producen accidentes fatales
relacionados con la limpieza de poleas y rodillos en movimiento; por lo tanto, la limpieza de rodillos y
poleas sólo se deberá realizar con la banda desconectada, bloqueada y verificada.
Rodillos de acanalamiento
Los reglamentos varían sobre qué es lo aceptable o requerido para los rodillos de acanalamiento. La
mayoría de los reglamentos permite equipar los sistemas transportadores desprotegidos, ubicados cerca
de los pasillos o a los que se accede desde la base, con interruptores de parada de emergencia o por
tensión de cuerda, que detienen el transportador automáticamente al activarse. Los interruptores de
parada de emergencia o por tensión de cuerda se deben instalar con suficiente tensión y en una ubicación
donde pueda acceder el personal, de modo que sea capaz de desactivar el motor de accionamiento del
transportador al tirar de la cuerda. Como alternativa, algunos reglamentos permiten la instalación de
protectores específicos completos o barandas a lo largo del transportador en paralelo a los rodillos de
acanalamiento, de tal manera que se evite el contacto con los rodillos. Aunque se consideren aceptables,
las paradas de emergencia y por tensión de cuerda no provocan el apagado inmediato del transportador.
Por lo general, existe un período de inercia y, en muchos casos, hay una secuencia de apagado que
aumenta el tiempo para que el transportador llegue a detenerse completamente.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Para aumentar la seguridad del sistema transportador vale la pena considerar el uso adicional de cubiertas
completas sobre el transportador. Si bien estas cubiertas normalmente se consideran para proteger el
sólido a granel del clima, pueden proteger al personal en el área donde los rodillos de acanalamiento
se encuentran con la banda y, de este modo, aumentar el nivel de seguridad general del sistema
transportador. Además de aumentar el nivel de seguridad, las cubiertas de los transportadores son valiosos
agregados para cualquier transportador, ya que protegen los materiales de la lluvia, la nieve y el viento.
Además, ayudan a extender la vida útil de la banda y de los rodillos, ya que protegen a estos componentes
críticos de la exposición a los factores climáticos.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Las poleas de cola deben estar protegidas de modo tal que el personal no tenga acceso a la parte posterior
ni superior de la polea. En algunos casos, si la parte inferior de la polea se eleva y el personal tiene acceso
a esta área, se deberá proteger la parte inferior de la polea. Con frecuencia, los protectores de las secciones
de la cabeza y la cola de un transportador son áreas donde se camina o a las que se sube durante los
trabajos de limpieza y mantenimiento, y deben diseñarse para anticiparse a estas cargas y proporcionar
características antideslizantes y amarres, si fuera necesario.
Las normas estadounidenses proporcionan nula o diversa orientación sobre lo que se considera un
protector a distancia segura alrededor de los contrapesos del tensor. Por lo general, otras normas
establecen que, si la altura del confinamiento cumple con los requisitos de distancia segura en la parte
superior, que varía entre 7 ft (2.1 m) y 2.7 m (8.9 ft), tiene un espacio de al menos 3.2 ft (1.0 m) de
cualquier parte móvil del sistema de contrapeso, el espacio entre la superficie y la parte inferior del
protector no excede de 8 in (200 mm) y está asegurado contra el ingreso no autorizado, el protector
debería cumplir con el propósito de proteger a los trabajadores de acceder accidentalmente o llegar a la
zona de peligro originada por el contrapeso suspendido.
La protección efectiva del sistema transportador puede lograrse de varias maneras. Sin embargo,
ningún protector sustituye las prácticas recomendadas y el buen juicio. La capacitación adecuada y la
actualización periódica del personal que trabaja en o alrededor de los transportadores son elementos
esenciales para un programa de protección efectivo.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Cojinetes
Los cojinetes sin protección y a los que se puede acceder fácilmente pueden presentar peligros asociados
con collares o ejes rotativos y deben protegerse. Cuando dentro de la protección se encuentran cojinetes
que contienen grasa, como la polea de cola, el punto de lubricación debe extenderse hacia afuera del
protector de modo tal que pueda engrasarse sin que ninguna parte del cuerpo del trabajador atraviese el
plano del protector.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
EVALUACIÓN DE RIESGOS
El riesgo puede definirse como una combinación de la probabilidad de ocurrencia del daño y la severidad
de ese daño. La evaluación de riesgos puede aplicarse al personal, los bienes, los eventos ambientales
y sociales y sus consecuencias. Evaluar el riesgo de forma reactiva y abordar las consecuencias a través
de una variedad de técnicas de mitigación es común en el manejo de materiales a granel. Lo que no es
común es un enfoque proactivo normalizado para reducir los riesgos a través del uso de una evaluación de
riesgos definida y un proceso de implementación de soluciones.
No 6. ¿Riesgo
residual
aceptable?
Próximo riesgo
7. Resultados/documentación
Análisis completo
Figura 14.32
Proceso general de evaluación de riesgos
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Existe una variedad de términos que se utilizan indistintamente con el término Evaluación de riesgos. La
evaluación de riesgos que se aborda en este libro se define como el proceso de reducir la probabilidad y
severidad de daños en personas y/o el ambiente y/o los bienes a un nivel aceptable a través del uso de un
proceso definido. Un procedimiento definido de evaluación de riesgos es útil para identificar riesgos que
pueden mitigarse en cada etapa de uso de un producto o servicio. La mitigación de riesgos mediante el
diseño o la eliminación con la sustitución se reconoce como la manera más efectiva de aumentar el nivel
de seguridad.
EFECTIVIDAD DISEÑAR/ELIMINAR
CONTROLAR/PROTEGER
CAPACITAR
ADVERTIR
EQUIPO DE
PROTECCIÓN
PERSONAL
Figura 14.33
Efectividad de los métodos de mitigación de riesgos
Cada parte interesada en cada etapa de uso del producto, sistema o servicio deberá realizar un análisis
de riesgo. Por ejemplo, el diseñador o fabricante puede evaluar los riesgos en el equipo o la actividad
a medida que prevé el uso previsto razonable del producto o servicio. Sin embargo, por lo general,
el diseñador o fabricante no controlan la instalación, la integración de su equipo en el proceso, la
capacitación sobre el uso o el mantenimiento correctos ni el uso del producto o servicio en el sitio, lo que
requiere mayor identificación y mitigación de riesgos. El análisis de seguridad en el trabajo es una forma
de análisis de riesgos que es realizada de forma más efectiva por quienes se encuentran en el punto de
instalación, uso o mantenimiento. A menudo se dice que el hecho de que se realice el análisis de riesgos es
más importante que el formato de evaluación de riesgos que se utiliza.
En el momento de la impresión no se dispone de normas impuestas por las autoridades que deban
utilizarse para la reducción de riesgos en el manejo de material a granel en general. Por lo tanto, le
corresponde a la gestión de cada parte interesada establecer e implementar una metodología de reducción
de riesgos. En este libro, ANSI B11.3-2012 y MIL-STD 882 se utilizan como documentos de referencia
para el desarrollo de un ejemplo de una metodología de evaluación de riesgos, con sugerencias adicionales
para considerar únicos los riesgos que se presentan en el manejo de materiales a granel con bandas
transportadoras.
Riesgo aceptable
El objetivo de una evaluación de riesgos es reducir los riesgos residuales tras el análisis y la puesta en
práctica, a un nivel aceptable. El riesgo cero es imposible de lograr. El riesgo aceptable es un concepto
subjetivo que, a menudo, es definido por el equipo de evaluación de riesgos dentro de la política
establecida. Muchos sistemas de evaluación de riesgos utilizan el concepto de riesgo residual como
aceptable si cumple con una prueba de “tan bajo como sea razonablemente factible”, o ALARP, por sus
siglas en inglés.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Determinar si un riesgo es ALARP es casi siempre un juicio subjetivo realizado por un equipo formado
por una serie de habilidades en el contexto de su operación. Si en un miembro o grupo del equipo
prevalece el juicio sobre un punto en particular, el resultado puede no ser razonable, por lo que es
importante que el equipo de evaluación de riesgos cuente con una serie de aptitudes representativas con
un método para lograr el consenso. El equipo debe lograr a alguna definición de riesgo ALARP antes
de iniciar el proceso. No es necesario abordar todos los riesgos que el equipo identifica, ya que algunos
riesgos pueden ser tan remotos o redundantes que sería una distracción de la resolución de los riesgos
significativos.
Los riesgos mínimos que evolucionan a riesgos significativos en el futuro o los nuevos riesgos que se
presentan se pueden identificar si la evaluación de riesgos se considera una actividad de mejora continua
y se realiza periódicamente. La ausencia de datos cualitativos en la clasificación de riesgos no es tan
importante como la percepción del equipo encargado de los riesgos y su solución, ya que los datos sobre
peligros específicos casi nunca están disponibles para las operaciones de manejo de materiales a granel,
y aquellos que participan a diario en actividades que implican riesgos a menudo son los más expertos en
su resolución. Los equipos siempre pueden buscar asesoramiento externo cuando no pueden avanzar o
cuando necesitan conocimientos específicos.
MIL-STD 882
MIL-STD 882 se puede descargar de forma gratuita para utilizar como guía. Existen muchos otros
enfoques de evaluación de riesgos disponibles. No hay un enfoque correcto o incorrecto. Lo más
importante es contar con un sistema definido que funcione según la operación y hacerlo parte de su
cultura de seguridad. El enfoque básico en todos los sistemas de evaluación de riesgos es enumerar todos
los peligros, condiciones peligrosas o conductas de riesgo que el equipo pueda identificar fácilmente. El
intercambio de ideas técnicas es útil en esta parte del proceso. Una vez que se genera una lista, cada
peligro se clasifica según la severidad y la probabilidad de ocurrencia. La combinación de severidad y
probabilidad recibe un rango. Luego, se evalúan y califican otros medios alternativos de reducción de
riesgos hasta que la clasificación se encuentra dentro de la definición ALARP del equipo. En algunos
casos, el riesgo no puede reducirse a un nivel ALARP a través del diseño o la sustitución; es por eso que se
pueden utilizar enfoques alternativos, tales como la capacitación o los controles de ingeniería adicionales,
para mitigar el riesgo.
Descripción Categoría Definición
Catastrófico I Podría causar la muerte o incapacidad total permanente, pérdidas por más
de $1,000,000 o daños ambientales graves e irreversibles que violan la ley o
el reglamento.
Crítico II Podría resultar en incapacidad permanente parcial, lesiones o enfermedades
profesionales que pueden derivar en la hospitalización de al menos tres miembros
del personal, pérdidas por más de $200,000 aunque por menos de $1,000,000 o
daños ambientales reversibles causando una violación de leyes o reglamentos.
Marginal III Podría causar lesiones o enfermedad profesional dando como resultado
uno o más días perdidos de trabajo, pérdidas por más de $10,000 aunque
por menos de $200,000 o daños ambientales mitigables, sin violar leyes ni
reglamentos al realizar actividades de restauración.
Insignificante IV Podría resultar en lesiones o enfermedades que no representen días de
trabajo perdidos, pérdidas por más de $2,000 aunque por menos de $10,000
o daños ambientales mínimos, sin violar leyes o reglamentos.
Tabla 14.34
Categorías de severidad (adaptadas de MIL-STD 882)
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Tabla 14.35
Niveles de probabilidad sugeridos de contratiempos (adaptados de MIL-STD 882)
Severidad
Probabilidad Catastrófico Crítico Marginal Insignificante
(I) (II) (III) (IV)
Frecuente (A) 1 3 7 13
Probable (B) 2 5 9 16
Ocasional (C) 4 6 11 18
Remota (D) 8 10 14 19
Improbable (E) 12 15 17 20
Tabla 14.36
R
esultados de la matriz de la evaluación de riesgo de contratiempos con valores numéricos
(adaptados de MIL-STD 882)
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Tabla 14.37
Peligros y situaciones de peligro típicos exclusivos de los transportadores de banda, los sistemas, los componentes
y las actividades de transporte de materiales a granel
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
5.0 Componentes
Calentamiento por fricción de componentes congelados contra la banda en movimiento
Puntos de pellizco entre la banda y componentes giratorios
Aplastamiento entre componentes móviles y fijos
Aplicación de recubrimiento de la banda a la polea motriz
Caída del tensor por acción de la gravedad
Falla del tope de detención o del sujetador
Superficies calientes: caja de cambios y motores
Cantidad significativa de cojinetes
Campos magnéticos de imanes para extracción de metales no deseados
Exposición a la radiación de aparatos de medición nucleares
6.0 Sistema
Sistemas y pasillos elevados
Distancia entre la carga, descarga y controles
Túneles y galerías cerradas con espacio limitado entre la banda y el acceso
Transportador con cruce por arriba o cruce por abajo
Puntos de transferencia en movimiento
Chutes obstruidos
Tolvas superiores abiertas
Funcionamiento continuo (24/7)
Transportadores portátiles
Alineación de la banda
7.0 Mantenimiento
Acumulación excesiva de lubricante de la purga de cojinetes
Soldadura y corte
Elevación y posicionamiento manual de componentes pesados en espacios reducidos
Espacios confinados
Uso de gases y fluidos de alta presión
8.0 Controles
Interbloqueo adecuado
Interruptores de emergencia por tensión de cuerda
Arranque secuencial remoto automatizado
9.0 Limpieza
Deformaciones, deslizamientos y caídas
Los derrames y el material arrastrado se acumulan rápidamente
Acumulación de materiales a granel en componentes rotatorios o recorrido
Deshielo
Herramientas de mango grande y afiladas
Uso de aire comprimido o agua a alta presión para la limpieza
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10.0 Ambiente
Expuesto a climas extremos
Ruido y polvo
Condiciones de luz baja
11. Apilamiento
Patrones de tráfico de equipos móviles
Fallas de los muros de contención
Material a granel molido con apertura o hueco debajo
Reducción no protegida en el alimentador
Falla en el control del nivel de apilamiento
12. Protección
Apertura de la protección a distancia peligrosa
Protección demasiado pesada o con bordes filosos
Secciones sin protección del transportador por regla, es decir, sello del faldón y la banda
13. General
Procedimiento de bloqueado, etiquetado y prueba
Ropa suelta
Equipos pesados con limitada visibilidad del conductor
Motores de alto voltaje y campos electromagnéticos
La Tabla 14.37 se ofrece como punto de partida propuesto para el desarrollo de una lista de los peligros
propios del manejo de materiales a granel con un transportador de banda y no pretende ser una lista
exhaustiva. Esta lista se deberá utilizar como complemento de otras listas comúnmente disponibles,
tales como aquellas en la Norma ANSI B11.3-2012 y MIL-STD 882 y se deberá modificar para cada
operación específica de manejo de materiales a granel. A menudo encontramos muchos tipos de
equipos de proceso y sistemas de transporte en las proximidades de los transportadores de banda que
potencialmente representan riesgos significativos. Los peligros que representan deberán considerarse
además de simplemente analizar el movimiento y el almacenamiento del sólido a granel en un
transportador de banda.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Tabla 14.38
Clasificación de la evaluación de riesgo de peligro
La gerencia determina que para la matriz de la Tabla 14.38 se aplicarán los siguientes criterios:
Tabla 14.39
Criterios de gestión para la aceptación de riesgos de ALARP
Como muestra la Figura 14.32, la reducción o eliminación del riesgo es un proceso iterativo. En este
sistema de puntuación hipotético, al equipo se le ha asignado la reducción de riesgos del área sombreada
de la Tabla 14.38, y la gerencia le ha concedido autoridad para incurrir en hasta $10,000 para reducir los
riesgos identificados dentro del alcance de la asignación.
El equipo decide centrarse en los riesgos asociados con la práctica común en la planta de tomar un atajo
por un cruce debajo del transportador. El cruce en particular se encuentra donde es necesario para que
algunos trabajadores se agachen para evitar el contacto con la estructura que mueve la banda. Hay un
rodillo de retorno cerca, aunque tiene 7 ft (2.1 m) desde el nivel del suelo.
Pasarela
Rodillo de retorno
7 ft (2.1 m)
Figura 14.40
Diseño existente del transportador para el ejemplo de evaluación de riesgos
El equipo desarrolló una lista de posibles situaciones de riesgo utilizando técnicas de intercambio de ideas
y las clasificó según su severidad y probabilidad. Es más importante que la lista de riesgos identifique las
condiciones de riesgo con más consecuencias y los posibles resultados que mencionar todos los escenarios
posibles. Si bien los procesos de seguridad y revisión del diseño están en su lugar, se realizarán revisiones
de análisis de riesgos adicionales antes de aceptar e implementar la propuesta final del equipo.
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Tabla 14.41
Ejemplo de lista de niveles de severidad y probabilidades de la evaluación de riesgos
Comparación de la evaluación de equipos con la matriz ALARP de la gerencia. El equipo concluye que
la ubicación por debajo necesita ser trasladada y rediseñada.
Tabla 14.42
Ejemplo de clasificaciones de las severidades y probabilidades de la evaluación de riesgos.
El equipo recomienda que los recorridos de desplazamiento se controlen mediante barandillas, se instale
un cruce formal por debajo con protección contra derrames, se instalen señales de control de tráfico y
barandillas y se ilumine la zona durante la noche. El resultado será un inconveniente menor para los
trabajadores que se desplazan debajo del transportador, aunque reducirá en gran medida la severidad y la
probabilidad de accidentes.
El equipo trabaja con el departamento de mantenimiento y propone un plan para efectuar los cambios
teniendo en cuenta las necesidades de todos los que utilizarían el cruce por debajo y reevalúa la matriz de
severidad y probabilidad con la conclusión de que el rediseño cumple con el requisito de riesgo ALARP.
El proceso se documenta y se aplican los cambios.
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Pasamanos
Figura 14.43
Ejemplo de rediseño de la evaluación de riesgos para reducir los niveles de severidad y probabilidad
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
Tabla 14.44
Problemas o síntomas comunes del transportador de banda
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
2 Banda indebidamente empalmada Utilizar los sujetadores correctos. Volver a ajustar después de permanecer
o sujetadores incorrectos en funcionamiento por un corto tiempo. Si la banda está indebidamente
empalmada, retirar el empalme de la banda y hacer un nuevo empalme.
Establecer un programa de inspección regular.
3 La banda se desplaza a alta Reducir la velocidad de la banda.
velocidad
4 Banda deformada en un lado Permitir que la nueva banda tome la forma correcta. Si la banda no adopta
la forma correcta o no es nueva, quitar la sección deformada y realizar un
empalme en una parte nueva.
5 Listón interruptor inexistente o Cuando el servicio sea interrumpido, instale la banda con un listón
inadecuado interruptor adecuado.
6 Contrapeso demasiado pesado Recalcular el peso requerido y ajustar el contrapeso según corresponda.
Reducir la tensión del tensor al punto de deslizamiento y ajustar
levemente.
7 Contrapeso demasiado liviano Recalcular el peso requerido y ajustar el contrapeso o apretar el tensor de
tornillo según corresponda.
8 Daños por abrasivos, ácidos, Utilizar una banda diseñada para la condición específica. Para materiales
productos químicos, calor, moho, abrasivos que trabajan en cortes y entre capas, hacer reparaciones por
aceite partes con parches fríos o con parches de reparación permanente. Sellar
los sujetadores metálicos o reemplazarlos con un empalme vulcanizado.
Proteger la línea de la banda contra la lluvia, la nieve o el sol. No lubricar
los elementos en exceso.
9 Velocidad diferencial errónea en Hacer los ajustes necesarios.
poleas dobles
10 Selección incorrecta de la banda Recalcular la tensión máxima y seleccionar la banda correcta. En
líneas muy largas, considerar el uso de un sistema con dos tramos
independientes con un punto de transferencia intermedia. Si la carcasa no
está lo suficientemente rígida para recibir la carga, instale una banda con
flexibilidad apropiada cuando sea posible.
11 Borde desgastado o roto Reparar el borde de la banda. Retirar las secciones muy desgastadas o
fuera de escuadra y empalmar una nueva pieza.
12 Impacto excesivo del material en Utilizar chutes y deflectores diseñados correctamente. Realizar empalmes
la banda o en los sujetadores vulcanizados. Instalar rodillos de impacto. Siempre que sea posible, cargar
primero el material fino. Cuando el material queda atrapado debajo de los
faldones, se deben ajustar los faldones para lograr un espacio libre mínimo o
instalar rodillos de amortiguación para mantener la banda contra los faldones.
13 Tensión excesiva Recalcular y ajustar la tensión. Utilizar un empalme vulcanizado dentro de
los límites recomendados.
14 Rodillos congelados Soltar los rodillos. Lubricar. Aumentar el nivel de mantenimiento.
(No lubricar en exceso)
Tabla 14.45
Causas probables y soluciones posibles para los problemas comunes del transportador
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OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD
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TENSORES DE LA BANDA
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TENSORES DE LA BANDA
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INTRODUCCIÓN
Un tensor es un conjunto de piezas estructurales y mecánicas que proporcionan los medios para mantener
la tensión mínima requerida de la banda para el accionamiento, a fin de compensar el estiramiento de la
banda y proporcionar el desplazamiento de la banda para el empalme.
TENSORES DE LA BANDA
Todos los transportadores de banda apropiadamente diseñados requieren el uso de alguna forma de
dispositivo tensor por los siguientes motivos:
• Asegurar el nivel adecuado de tensión de la banda del lado suelto, T2, en la polea motriz para
evitar el deslizamiento de la banda.
• Asegurar la tensión apropiada de la banda en los puntos de carga y en otros puntos a lo largo
del transportador (necesario para evitar la pérdida de contorno acanalado de la banda entre los
rodillos y, por lo tanto, evitar los derrames de material desde la banda).
• Compensar los cambios de longitud de la banda debido al estiramiento.
• Permitir el almacenamiento de la banda para efectuar empalmes de reemplazo (sin dicho
almacenamiento, se deberían agregar pequeñas secciones de nueva banda, lo que requiere dos
empalmes por cada reparación de empalme).
ESTIRAMIENTO DE LA BANDA
Todos los transportadores pueden presentar un estiramiento en la banda transportadora. Cierto
estiramiento de la banda es temporal, con frecuencia, debido a cambios en las tensiones de la banda como
producto de las condiciones de arranque y frenado o por condiciones térmicas cambiantes. Otro tipo de
estiramiento de la banda es permanente, producto de la elongación en las fibras y en las telas utilizadas
en la construcción de la banda. Los sistemas tensores permiten que el diseñador de la banda compense
estos cambios en todo el largo de la banda sin tener que cortar secciones de la banda. La banda de un
transportador puede presentar diversos tipos de estiramiento o elongación.
Estiramiento estructural
Este se debe más al tipo de tejido de la tela que al material textil utilizado. En una tela tejida
convencionalmente, los hilos de urdimbre que presentan ondulaciones tienden a enderezarse a medida
que se aplica la carga. Esto se traduce en el crecimiento de la banda, una parte de la cual no es
recuperable.
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TENSORES DE LA BANDA
El tensor debe proporcionar suficiente movimiento para adaptarse a las tensiones de la aceleración
o desaceleración sin que el tensor golpee contra sus topes. También debe permitir cierto
almacenamiento “en vivo” de la banda para que, en caso de accidente, la banda pueda ser reparada
(o se pueda retirar una parte dañada) sin que se requieran dos empalmes. El diseño del sistema tensor
debe asegurar un movimiento suave y una tensión uniforme en toda la superficie de la banda. Además, el
movimiento del tensor deberá contemplar los cambios en la longitud de la banda debido al estiramiento o
la contracción.
Se deberá tener la precaución de asegurar el movimiento uniforme del tensor. Es importante que el
movimiento sea equilibrado a través del ancho de la banda para proporcionar una tensión uniforme
en la banda y mantener la alineación de la banda en los tres planos. Por ese motivo, el tensor debe
permanecer libre para funcionar sin acumulaciones de material fugitivo o daños, que podrían interferir en
el movimiento, aunque el movimiento aún deberá ser paralelo a la línea central de la banda.
Existen dos tipos básicos de sistemas tensores utilizados en transportadores de banda: Sistemas tensores
manuales y sistemas tensores automáticos.
TENSORES MANUALES
Los tensores manuales, o tensores fijos, se utilizan cuando los tensores automáticos no son prácticos
debido a limitaciones de espacio, consideraciones de costo o bien, en caso de transportadores de banda
relativamente cortos, para trabajos livianos, donde las consideraciones de los tensores no son tan críticas.
Como se analiza en el Capítulo 6, funcionan estirando la banda previamente hasta una longitud fija. Por
consiguiente, la tensión de la banda en el tensor varía con el estiramiento adicional por los cambios de
tensión operativa.
Una limitación de muchos sistemas tensores manuales es la frecuencia del retensionado manual. Esto
crea una situación donde la tensión de la banda es demasiado ajustada o demasiado holgada. Además,
muchos dispositivos tensores manuales no ofrecen una manera de monitorear la tensión de la banda,
por lo que el operador desconoce el nivel de tensión de la banda. Debido a esto, algunos diseñadores
de transportadores aplican un factor de servicio de 1.3 a 1.5 al calcular las tensiones de la banda para
compensar la tensión adicional que normalmente ocurre con los sistemas tensores manuales.
Estos problemas pueden abordarse con ciertos tipos de tensores híbridos. Estos sistemas, a menudo un
diseño de tubo telescópico, emplean resortes de compresión o sistemas hidráulicos o neumáticos que
no sólo mantienen las tensiones constantes en la banda, sino que también permiten la medición de las
tensiones de la banda y proporcionan un medio de ajuste. Tales tensores manuales permiten monitorear
las tensiones de la banda y reducen el trabajo necesario para crear las tensiones apropiadas.
En transportadores inclinados de tonelaje alto, tales como los apiladores, el uso de tensores manuales de
cualquier longitud de banda, normalmente, no se recomienda. Dichos casos deben consultarse con un
miembro de CEMA.
El tensor manual más comúnmente utilizado es el tensor de tornillo, que se ilustra en la Figura 15.1. Otros
tipos comunes incluyen tensores hidráulicos, de trinquete y operados por gato. En general, los tensores
de tornillo en dimensiones imperiales se encuentran disponibles en rangos de desplazamiento de 3 a 60
in, donde los desplazamientos del tensor de 12, 18, 24, 30 y 36 in son los más comunes. En general, las
unidades de tensores de dimensiones métricas se encuentran disponibles en rangos de desplazamiento de
100 a 900 mm en incrementos de 100 mm.
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TENSORES DE LA BANDA
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Figura 15.1
Tensor de tornillo ajustado manualmente
Los tensores de tornillo manuales requieren que un operador capacitado determine cuándo se requiere
un tensor adicional y ajuste el tensor en el punto donde se aplica la tensión apropiada en la banda. En
general, la mayoría de los tensores de tornillo manuales no cuentan con un calibre o índice para guiar al
operador en el proceso de tensión; sin embargo, a menudo, sí lo hacen los sistemas que emplean resortes
de compresión o movimientos de ajuste hidráulico. Se deberá tener la precaución de aplicar la tensión
apropiada debido a que la sobretensión podría causar fallas en los componentes del transportador. Las
poleas son especialmente susceptibles a la sobretensión.
En las bandas nuevas, es necesario proporcionar un importante grado de tensión en el lado suelto para
estirar la banda previamente. Esto evita que se acumulen partes sueltas de la banda detrás de la polea
motriz y que se produzca el deslizamiento de la banda cuando se opera el transportador. En tensores
puramente manuales, el operador debe utilizar su criterio personal para efectuar el ajuste adecuado.
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TENSORES DE LA BANDA
TENSORES AUTOMÁTICOS
Los tensores automáticos son el tipo más recomendado para su uso en cualquier transportador de banda,
especialmente en transportadores de banda de más de 100 ft (30 m) de largo. Estos tensores compensan
automáticamente el estiramiento de la banda en condiciones operativas variables y, por consiguiente,
proporcionan la tensión más baja en el recorrido de la banda. Esto se analiza en más detalle en el
Capítulo 6. Pueden instalarse en sentido horizontal, vertical o en inclinación. Pueden actuar de manera
pasiva por la gravedad o de manera activa mediante fuerza controlada por mecanismos hidráulicos,
eléctricos o neumáticos. El tipo más común es el tensor que actúa por gravedad, que utiliza un contrapeso
que cuelga del transportador de una polea tensora. Otros tipos de tensores automáticos se utilizan cuando
se presentan condiciones especiales, como limitaciones de espacio y portabilidad.
Los dispositivos tensores híbridos también pueden realizar algunas de estas mismas funciones. Los
tensores de compresión por resorte pueden actuar como dispositivos de absorción de choques en el
sistema, evitando daños en la banda durante los periodos de cargas transitorias, como en el arranque.
Con frecuencia, están disponibles con resortes en una clasificación de hasta 5,000 lb/in (89.5 kgf/
mm). Los tensores hidráulicos de tubo telescópico (Figura 15.9) también pueden hacerse automáticos
para determinadas aplicaciones a través de un sistema de ciclos de retroalimentación que monitoree la
tensión de la banda de manera continua. En sistemas más pequeños, los sistemas hidráulicos pueden
reemplazarse con presión neumática. Los tensores automáticos deben diseñarse correctamente para evitar
otros problemas en el sistema transportador, como desalineación, desgaste de poleas y daños en la banda.
Comuníquese con una compañía miembro de CEMA para recibir asistencia al considerar un sistema de
tensores automáticos.
Para mover la polea tensora se utiliza una amplia variedad de mecanismos para adaptarse al estiramiento
de la banda y mantener una tensión uniforme. Su diseño debe ser compatible con los requisitos estáticos
y dinámicos del sistema transportador. El diseño del transportador debe incorporar las características
operativas del tensor.
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TENSORES DE LA BANDA
15
recorrido de desplazamiento del tensor como el área debajo del peso del tensor deben protegerse. Si se
utilizan sistemas de cables de acero, se deberá considerar la protección para el movimiento normal de los
cables de acero y para la reacción del cable de acero en caso de que se presenten fallas en el cable de acero
o en las poleas de soporte. Se deberá considerar la posibilidad de absorber la energía cinética del peso
tensor y de proteger el área que lo rodea de la posible caída de desechos.
En general, los valores para el movimiento del tensor indicados en la Tabla 15.2 son adecuados para
la mayoría de las aplicaciones con transportadores y consideran la cantidad de movimiento del tensor
requerido para el funcionamiento normal y la posición del tensor al efectuar el empalme final. La
reducción o aumento de estos valores dependerá de factores tales como condiciones ambientales y
operativas, así como la selección de la banda. Se recomienda consultar al fabricante de la banda bajo
consideración antes de determinar los requisitos del tensor.
Tabla 15.2
Movimiento tensor recomendado como porcentaje de la longitud de la banda
En general, la ubicación menos costosa para un tensor automático en bandas cortas es en la cola de un
transportador inclinado. En este punto, no se incluirán poleas adicionales si la polea de cola se acciona en
sentido horizontal para que actúe como tensor. En transportadores muy inclinados, el peso del conjunto
de la polea tensora y la banda puede proporcionar suficiente tensión en el lado suelto para evitar el
deslizamiento de la polea motriz, sin la necesidad de contrapeso adicional; también se deberán considerar
los requisitos de pandeo de la banda cerca del punto de carga. El movimiento de las poleas de cola
presenta otros problemas de diseño; es por eso que este método no se utiliza comúnmente en la práctica.
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TENSORES DE LA BANDA
A menudo existen diversos problemas de diseño y de operación que determinan el diseño del tensor.
Con frecuencia, el espacio vertical disponible frente al recorrido necesario del tensor desempeña un
papel importante en la decisión sobre dónde y qué tipo de tensor utilizar. Los sistemas que utilizan
accionamientos de tambor de cables eléctricos con dispositivos de detección de tensión se emplean a
menudo en aplicaciones donde no se cuenta con demasiado espacio vertical. Cuando los transportadores
se diseñan para moverse como módulos, con frecuencia se utilizan tensores horizontales, independientes y
activos para brindar simplicidad y flexibilidad.
Para calcular la fuerza del tensor automático o la fuerza peso de un tensor por gravedad, se puede utilizar
la siguiente fórmula:
2 × Ttu + Wf - Wp
Wg =
R1
Ecuación 15.3
Wg, fuerza del tensor automático
Donde:
Wg = fuerza requerida proporcionada por el tensor
Ttu = tensión de la banda en la ubicación del tensor
fuerza para superar la fricción del transporte de tensor, otra resistencia friccional o banda muerta
Wf =
2
Wp = componente de fuerza de peso del transporte de tensor, ruedas, polea, eje, cojinetes, etc.,
que actúa en dirección de la carga resultante de la polea; donde los elementos se mueven en
sentido horizontal, Wp se convierte en cero.
R1 = relación de ventaja mecánica, cuando se proporciona ventaja mecánica.
Al resolver la Ttu de un Wg dado, Wf puede trabajar para retener la fuerza del tensor en el sistema tensor.
En este caso, Wf debe ser negativo. Los cables metálicos y las roldanas tienen un efecto de fricción similar,
aunque su diseño puede ser más complejo, como se describe en Fricción de cables de acero.
En un tensor automático operado de forma hidráulica, eléctrica o neumática, la fuerza se calcula con
la Ecuación 15.3. Como con un tensor automático por gravedad, la fuerza debe ser ajustable para
cumplir con las condiciones operativas imprevistas. Esto se puede hacer variando la presión hidráulica
o neumática para adaptarse a las condiciones reales de funcionamiento. Antes de ajustar los tensores
automáticos, se deberá encontrar la causa raíz del problema. La tensión incorrecta del tensor puede
dar lugar a numerosos problemas operativos y de seguridad que pueden no ser evidentes. Comuníquese
con un miembro de CEMA para recibir asistencia sobre el restablecimiento de la tensión del tensor
automático.
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TENSORES DE LA BANDA
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Sensibilidad de tensores automáticos
Un tensor automático proporciona un importante elemento de control del transportador como sistema
de componentes móviles. El movimiento, la velocidad y la aceleración de cada componente con sus
propiedades de amortiguación e inercia son necesarios para saber cómo diseñar tensores correctamente
para grandes transportadores. En otros casos, la amortiguación inherente de la fricción del movimiento
de la banda y la tasa de respuesta de tensores de gravedad comunes simplifican el diseño del tensor
automático. La experiencia y el modelo analítico son necesarios para conocer las precauciones de diseño
apropiadas, y la banda muerta y los tiempos de reacción son elementos clave.
Tiempo de reacción
El tiempo de demora es otra banda muerta que afecta las tensiones reales observadas a lo largo del
transportador de banda. Este tiempo de demora se desarrolla a partir de la velocidad de reacción y el
movimiento de un tensor activo y la aceleración a partir de la velocidad cero de diseños de gravedad
pasiva. Además, toda corrección de la tensión o del estiramiento sólo podrá realizarse después de que se
observe el cambio de tensión en el tensor automático. Este tiempo de demora depende de la distancia
entre el tensor y la polea motriz o freno, la tasa del tensor y la velocidad de onda de la banda analizada
en el Capítulo 6. Un tensor de banda con una tasa de 240 ft por minuto (1.2 m/s) es típico para
transportadores pesados.
El efecto específico de estas demoras es difícil de predecir con el análisis transitorio “estático” simplificado,
aunque proporciona una guía para la ubicación adecuada y la tasa de componentes de cambio de tensión
activa. Alternativamente, puede ser apropiado un análisis dinámico.
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TENSORES DE LA BANDA
Wtu
Figura 15.4
Esquema de tensor por acción de la gravedad vertical automático
La Figura 15.4 muestra un tensor por acción de la gravedad vertical convencional. Este tipo de tensor
consta de un conjunto de polea tensora, un marco para soportar el conjunto de la polea y permitir el
movimiento vertical y el peso de un tensor.
La necesidad principal del tensor es proporcionar un movimiento suave y guiado de la polea tensora y
el peso sin la posibilidad de que se bloquee. Un peso en movimiento conocido y libre es la clave para la
tensión constante y un correcto funcionamiento. Muchos pesos de tensores utilizan superficies superiores
en ángulo para que los materiales fugitivos no se acumulen y causen pesos mayores que los deseados
y, por tanto, sobretensión. Se recomienda pesar el tensor en el momento de la puesta en servicio del
transportador para garantizar que la tensión de diseño sea percibida por la banda y para registrar este
peso en el tensor.
El espacio y el acceso pueden ser desafíos de diseño y de seguridad con tensores por acción de la gravedad
vertical. La inercia del peso tensor y la longitud de la banda pueden contribuir a problemas dinámicos que
requieren atención extra en el diseño del sistema transportador, incluida la consideración de control activo
con frenos o una acción controlada similar.
Figura 15.5
T
ensor por acción de la gravedad vertical automático
sobre un transportador inclinado
La tensión de la banda producida por un tensor por acción de la gravedad vertical es una función del
“peso tensor”. Cabe señalar que este peso consiste en el peso de todos los elementos soportados por la
banda. El peso incluye el conjunto de la polea tensora, el marco y el peso tensor propiamente dicho. La
ecuación para las tensiones de la banda producidas por un tensor vertical es:
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TENSORES DE LA BANDA
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Wtu
Ttu =
2
Ecuación 15.6
Ttu, tensión del tensor vertical
Donde:
Wtu = peso total que cuelga, incluidos cojinetes, poleas, guías y peso del tensor
Ttu = tensión de la banda en la ubicación del tensor
Tensores horizontales
Tensores por acción de la gravedad horizontal
Este tipo de tensor consta del conjunto de una polea tensora, un conjunto de carro de transporte para
soportar el conjunto de la polea y permitir el movimiento horizontal, el peso tensor y un sistema de cable
de acero y roldana para conectar el peso al transporte. El transporte añade inercia adicional al sistema,
aunque el cable de acero tiene un efecto de aislamiento similar al descrito para la fricción de la roldana
y el cable. Si bien las roldanas adicionales causan una mayor banda muerta, también proporcionan
beneficios potenciales a través de la ubicación remota de la torre tensora que soporta el peso, así como
ventajas o desventajas mecánicas según la importancia del peso frente a la longitud de movimiento. Vea la
Figura 15.12. El cálculo se ajusta a la sección en la fricción del cable de acero.
La Figura 15.7 ilustra el transporte de un tensor horizontal común con ruedas como se utiliza en tensores
horizontales. Se deberá tener en cuenta el marco de soporte móvil y la guía de la polea tensora para el
movimiento estable y uniforme, y los rieles y los cojinetes equipados con ruedas que proporcionan baja
fricción y larga vida útil necesaria para el movimiento frecuente que experimenta el tensor.
Figura 15.7
Transporte de tensor por acción de la gravedad horizontal automático
Una amplia variedad de mecanismos tensores, tanto pasivos como activos, utilizan una polea tensora
móvil similar a esta. Como con las roldanas, es de esperar que se produzca cierta fricción para resistir
el movimiento, aunque esta será escasa, ya que la tensión de la banda no es soportada por las ruedas. A
menudo, esta resistencia es ignorada, aunque puede agregarse con la misma eficiencia que la roldana con
cable de acero utilizando el peso del transporte.
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TENSORES DE LA BANDA
Con tensores accionados activos, la fuerza aplicada es una función del mecanismo de accionamiento, y
las tensiones de la banda son el resultado del efecto combinado con el sistema de transferencia de fuerza
en el transporte dividido por dos. En algunos casos, el tensor se integra a una unidad de almacenamiento
de la banda que incorpora un conjunto apilado de poleas móviles y un conjunto similar de poleas sin
movimiento para adaptarse a los cambios de longitud de la banda de varios cientos de pies. Este sistema se
utiliza en transportadores extensibles y retráctiles. Funcionan de forma similar a los tensores de una sola
polea con fuerza total y movimiento apropiadamente magnificado por la ventaja mecánica del sistema.
Cuando se utilicen tensores horizontales largos activos, se deberá proteger el sistema de diversos
problemas operativos de la siguiente manera:
• Los tensores se activan antes de efectuar los arranques de los accionamientos
• Se necesitan rodillos para soportar largos tramos de banda en el recorrido del tensor
• A menudo se requieren frenos en los winches para mantener una cierta tensión residual de la
banda cuando el transportador está en reposo.
En algunos casos, los diseños de tensores de tornillo se pueden actualizar a tensores hidráulicos
automáticos mediante un sistema de ciclos de retroalimentación que monitoree la tensión de la banda de
manera constante. En sistemas más pequeños, los sistemas hidráulicos pueden reemplazarse con presión
neumática. Estos dispositivos permiten que el usuario pueda:
• Establecer la tensión en el lado suelto de la banda a un valor específico.
• Compensar las cargas transitorias a través de sus capacidades de absorción de choques.
• Compensar el estiramiento de la banda.
• Son adecuados para transportadores cortos con poleas de cola livianas, para estar dentro de las
capacidades de desplazamiento y cargas laterales comunes.
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TENSORES DE LA BANDA
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Fricción de cables de acero
La histéresis en el mecanismo tensor da como resultado un rango de fuerza percibido en la polea tensora
en lugar de un valor constante. Esto es inherente y parte del diseño de los componentes de control activos
pero también un resultado de la fricción en el mecanismo de transferencia de la fuerza tensora.
Los tensores automáticos se mueven alternativamente a medida que se aplica la fuerza tensora para
absorber el estiramiento de la banda de las tensiones añadidas en el transportador de banda, y luego
se retiran a medida que la banda se acorta. El tensor debe percibirse como un elemento que jala pero
que a su vez es jalado. El movimiento real en cualquier dirección está determinado por la inercia de los
componentes tensores y el rango de fricción, por lo que es difícil de predecir con exactitud, incluida la
fricción estática en comparación con la fricción dinámica inferior. Lo más importante es que la fricción en
el sistema tensor alterna la dirección, de manera que el efecto es sumar y restar su fricción estática de la
tensión nominal esperada.
Un ejemplo común es la pérdida a medida que un cable de acero gira una serie de roldanas cuando se
conecta un peso o cilindro hidráulico a una polea tensora o un transporte. Aunque la fricción en cada
roldana puede ser sólo un pequeño porcentaje de la fuerza que percibe, el efecto acumulado a menudo
causará que las tensiones reales sean ± 30% del valor nominal. Las siguientes ecuaciones son útiles en
estos cálculos:
miP
⎛ 1 ⎞
⎜⎜ ⎟⎟
Wtu
∑ ⎜
m ⎝ K sh ⎠
⎟
Ttu−máx = × iP
moW
2 × nR ⎛ 1 ⎞
⎜⎜ ⎟⎟
∑ ⎜
m ⎝ K sh ⎠
⎟
oW
Ecuación 15.10
T
tu-máx, tensión máxima de la banda en la polea tensora cuando se utiliza un
cable de acero
moP
⎛ 1 ⎞
⎜⎜ ⎟⎟
Wtu
∑ ⎜
m ⎝ K sh ⎠
⎟
Ttu−min = × oP
miW
2 × nR ⎛ 1 ⎞
⎜⎜ ⎟⎟
∑ ⎜
m ⎝ K sh ⎠
⎟
iW
Ecuación 15.11
tu-mín, tensión mínima de la banda en la polea tensora cuando se utiliza un
T
cable de acero
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TENSORES DE LA BANDA
Donde:
Nota: La notación indica la suma de una serie con exponentes enteros e indica
mi , mi , mi ... con m 0 , m 1, m 2... etc. La notación indica la
suma de una serie de índices i1 ...i2. es decir; 1, 2, 3 con i2=3. Ttumax y Ttumin
deben calcularse y utizarse como un rango posible de tensiones que pueden existir en la polea tensora.
El efecto de las roldanas de cables de acero de bronce pulido puede experimentar pérdidas friccionales en
línea significativas. Por ejemplo, en el siguiente ejemplo, un solo cable corre a través de 6 roldanas de
cojinetes cargadas y rotativas.
Wtu
Figura 15.12
E
squema de tensor por acción de la gravedad horizontal cuando se utiliza un cable
de acero
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TENSORES DE LA BANDA
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Ejemplo de tensión vertical de cables de acero
Wtu peso total colgado incluyendo poleas, cojinetes, guías y peso tensor = 7,300 lbf
K sh 1.04 con roldanas tipo cojinete
nRP número de piezas de cables que tiran del transporte tensor = 1
nRW número de piezas de cables que soportan Wtu = 1
nSH número de roldanas rotativas = 6
nR número de cables independientes que comprenden el sistema de cables = 1
miP 0... nRP 1 1 1 0
miW 0... nRW 1 1 1 0
moP nsh 1 nRP 6 1 1 6
moW nsh 1 nRW ... nshj 6 1 1 6
Figura 15.13
Ejemplo de tensor por acción de la gravedad vertical cuando se utiliza un cable de acero
Si se eliminaran las roldanas n.º 2 y n.º 3 para el caso con roldanas estilo cojinete: Ttu-máx = 4,269 lbf (1,938 kgf)
y Ttu-mín = 3,121 lbf (1,417 kgf). Considerando que la tensión nominal es (7,300 lbf)/2 = 3.650 lbf (1,657 kgf),
la importancia de la banda muerta de cables de acero en la tensión de la banda puede percibirse como
significativa. Se recomienda el uso de cojinetes de rodillos, así como reducir al mínimo el número de
roldanas en el diseño para obtener un diseño confiable de menor costo.
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TENSORES DE LA BANDA
La lubricación de los cojinetes de la roldana y el cable es importante para mantener bajos niveles de
fricción. La falta de movimiento, el movimiento demasiado frecuente o un diseño deficiente pueden
derivar en el congelamiento de ambos diseños de cojinetes de roldanas. Si la fricción aumenta
significativamente, el tensor actúa como un tensor fijo con las consecuencias de la tensión de los tensores
manuales analizados en el Capítulo 6.
El diseño de la roldana y el cable de acero deben respetar las recomendaciones del fabricante. En
particular, los diámetros de paso de roldanas grandes y los diámetros de los ejes son consideraciones
importantes para una larga vida útil del cable y el correcto funcionamiento del tensor.
El peso tensor se calcula para mantener la tensión apropiada en la banda y debe protegerse de la
acumulación de materiales fugitivos. Si la acumulación es desigual, puede contribuir a la desalineación
o el atascamiento del transporte. En casos extremos, el exceso de peso de los materiales fugitivos puede
reducir la vida útil del empalme, causar fallas en la banda o sobrecargar la estructura.
Se deberán tener consideraciones similares con tensores horizontales automáticos y con tensores
accionados activos.
También es posible que se dañen los propios contrapesos. Los dispositivos de seguridad absorben la
energía cinética y son útiles para controlar las cargas estructurales máximas en la base de la torre y
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TENSORES DE LA BANDA
15
la estructura de soporte. Estos dispositivos pueden ser dispositivos de impacto múltiple o unidades de
impacto individuales. La aplicación y la frecuencia de fallas de la banda determinan el tipo de absorción
de energía requerida.
Es posible calcular el equilibrio de energía para un peso de caída libre con la distancia máxima de
desplazamiento del tensor como la altura de la caída libre. Se deberá considerar la masa del tensor con
todos los accesorios que podrían caerse.
PE m g h m g sab
Ecuación 15.14
PE, energía potencial de un contrapeso
PE
R
sab
Ecuación 15.15
R, fuerzas de reacción en la estructura de absorción de energía
Donde:
Tabla 15.16
η, eficiencia de los dispositivos de absorción de energía del contrapeso
Una regla de oro para absorbedores de energía supresores de peso tensor es que la carrera debe ser de
alrededor del 25% del recorrido del tensor para un absorbedor de energía que tiene aproximadamente un
60% de eficiencia. Los absorbedores de energía siempre se montan en pares. De esta forma, la altura de la
torre debe adaptarse a la longitud y a las vigas de impacto de los absorbedores de energía.
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TENSORES DE LA BANDA
Mejorar el cálculo mediante el uso de las especificaciones de un dispositivo de absorción de energia específico
Figura 15.17
Ejemplo de dispositivo de seguridad del tensor
Figura 15.18
Dispositivos de seguridad del tensor sobre el tensor por acción de la gravedad vertical
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TENSORES DE LA BANDA
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Tecnologías emergentes Pág. 695
Transportadores soportados por presión de aire Pág. 695
Introducción
Historia
Principio
Nomenclatura
Aplicaciones
Longitudes, anchos y capacidades de la banda
Comparación de costos
Formas acanaladas
Opciones de la banda de retorno
Requisitos de aire
Selección de ventilador
Diseño del conducto
Componentes y diseño
Confinamiento y cámara
Banda
Transiciones
Chutes de transferencia
Cubiertas
Recolección de polvo
Tensor
Curvas
Limpiadores de banda
Instrumentación
Opciones
Instalación
Mantenimiento
Ventajas de los transportadores soportados por presión de aire
Desventajas de los transportadores soportados por presión de aire
Ingeniería del transportador soportado por presión de aire
Ejemplos de requisitos del suministro de aire
Ejemplos de requisitos de la recolección de polvo
Ejemplos de requisitos de la potencia
Simulación de elementos discretos Pág. 717
Introducción
Beneficios del diseño basado en la simulación para los puntos de
transferencia
Representación de los flujos a granel con el modelado de material DEM
Uso de ingeniería de DEM en transferencias del transportador
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Objetivos de la simulación
Diseño seguro y análisis de sensibilidad
Sensibilidades dependientes del sistema
Importancia de la definición adecuada del modelo de material
Aplicación de DEM con más confianza
Recolección de muestras del material
Prueba física de las muestras recolectadas
Prueba, observación y calibración
Calibración del modelo de material
Simulaciones del elemento discreto calibrado de los diseños del punto
de transferencia
Acumulación y bloqueo de material
Velocidades de impacto excesivo
Zonas de flujo y muertas no simétricas
Derrame del material
Carga de la banda transportadora
Determinación de la capacidad operativa
Conclusión de DEM
Accionamientos del transportador sin engranajes Pág. 732
Introducción
Eliminación de los componentes que requieren mantenimiento intensivo
Motor sincrónico de baja velocidad sin engranajes
Convertidores de frecuencia para los accionamientos del transportador sin
engranajes
Conclusión de los accionamientos del transportador sin engranajes
Trituración en el pozo Pág. 736
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
16
TECNOLOGÍAS EMERGENTES
Las nuevas tecnologías tienden a adoptarse lentamente en el manejo de materiales a granel, por lo tanto,
es difícil identificar las nuevas tecnologías que se han convertido en convencionales. El objetivo de este
capítulo es destacar unas pocas tecnologías que se están comenzando a aceptar y a aplicar cada vez más
en una amplia variedad de aplicaciones.
Historia
En 1904, James M. Dodge recibió una patente de lo que fue probablemente el primer transportador
soportado por presión de aire. La banda estaba soportada sobre una cama perforada con aberturas
inclinadas. Se aplicaban corrientes de aire en el lado inferior de la banda para provocar la elevación y
el movimiento hacia arriba de la banda. El concepto del transportador de banda soportado por presión
de aire fue reintroducido a mediados de 1970 por el Dr. Jonkers, que utilizaba las patentes de Leonard
S. Barnish de Sudáfrica. El Dr. Jonkers fue el primero en comercializar con éxito los transportadores
soportados por presión de aire y la mayoría de las fórmulas de volumen y presión de aire utilizadas en la
actualidad provienen de estas patentes anteriores.
Principio
Los transportadores soportados por presión de aire funcionan con un principio similar al de los cojinetes
neumáticos, donde el aire presurizado puede soportar una carga significativa debido a la superficie
grande sobre la que actúa la presión de aire. En un diseño de transportador convencional, los rodillos se
utilizan para soportar la banda y la carga. En un transportador soportado por presión de aire, una placa
acanalada con un canal de suministro de aire por debajo de ella y orificios sobre ella suministra la presión
de aire necesaria para hacer flotar la banda y la carga. Debido a la superficie grande de la banda, solo se
requiere baja presión para elevar la banda y la carga. La rigidez lateral de la banda actúa como diafragma
para controlar el espacio de aire para que quede en una capa fina, por lo tanto, limita el volumen de aire
requerido. La banda se puede mover con facilidad debido a que la película de aire crea una muy pequeña
resistencia al movimiento de la banda. La capa muy fina de aire minimiza la introducción de aire hacia
el ambiente en el borde la banda. En general, las áreas de la cola y de descarga incorporan las poleas
terminales convencionales. El lado de acanalamiento está soportado por presión de aire, mientras que el
lado de retorno puede estar soportado por presión de aire o por rodillos.
Nomenclatura
Los fabricantes utilizan distintos términos para todo el confinamiento del transportador y los
subconjuntos. En general, los transportadores soportados por presión de aire, ya sea que estén diseñados
para mejorar una instalación o realizar una nueva, se fabrican en secciones de 10, 20 o 40 ft (3, 6 o 12 m)
que se conectan entre sí in situ para formar un ensamble continuo.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Sólido Confinamiento del recorrido de
transporte
a granel
Cubierta del recorrido de transporte
Ángulo
de acanalamiento Recorrido de transporte de la banda
Película de aire
Película de aire
Recorrido de retorno de la banda
Cámara del recorrido de retorno
Orificio de suministro
Suministro de aire
Placa de asiento del recorrido de transporte
del recorrido de retorno
Suministro de aire Placa de asiento del recorrido de retorno
del recorrido de transporte
Figura 16.1
Nomenclatura para los transportadores soportados por presión de aire
Aplicaciones
Los transportadores de banda soportados por presión de aire se utilizan para el transporte de la
mayoría de los materiales a granel y ofrecen ventajas en términos de la energía, el medioambiente y la
seguridad, en comparación con los transportadores de banda soportados por rodillos convencionales. Los
transportadores de banda soportados por presión de aire cada vez son más populares debido a los diseños
más nuevos y al costo competitivo en comparación con los transportadores de banda convencionales,
cuando se tienen en cuenta los costos relacionados con el medioambiente y el mantenimiento. Son ideales
para aplicaciones donde se requiere un alto nivel de control del polvo y los derrames. Los transportadores
soportados por presión de aire se han utilizado en transportadores móviles reversibles, cargadores de
barcos y apiladores radiales, además de otras aplicaciones más comunes.
Material a granel Retorno soportado por presión de aire Retorno soportado por rodillos
Alúmina X
Comidas para animales X
Bauxita X
Pellets de pulpa de remolacha X
Cemento y clínker X X
Carbón: bituminoso/sub-bituminoso/lignito X X
Granos: trigo/maíz/soja X X
Cubos de heno X
Cal X
Piedra caliza X
Minerales: hierro/oro/pellets de mineral de hierro X
Guisantes X
Sal X
Azúcar X
Yeso sintético X
Virutas de madera y biomasa X
Tabla 16.2
Materiales comúnmente trasladados en transportadores soportados por presión de aire y opciones típicas del
recorrido de retorno
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Longitudes, anchos y capacidades de la banda
Los transportadores soportados por presión de aire se pueden utilizar para diversos sólidos a granel, que
varían de 15 a 135 lb/ft3 (240 a 2,162 kg/m3), con anchos de la banda que varían de 12 a 84 pulgadas
(305 a 2,134 mm), con un manejo de hasta 5,800 tph (5,262 mtph) en longitudes de transportador de
hasta 3,500 ft (1,067 m) de largo, a velocidades de 50 a 1000 fpm (0.25 a 5 m/s). Las partículas de hasta
15 pulgadas (380 mm) se han transportado con éxito en los transportadores soportados por presión de
aire. Muchos transportadores de banda todo terreno soportados por presión de aire con tramos entre
500 y 2,000 ft (152 a 610 m) se encuentran en funcionamiento en todo el mundo. Comuníquese con una
compañía miembro de CEMA para obtener ayuda con la aplicación.
Comparación de costos
Las comparaciones han demostrado que los transportadores de banda soportados por presión de aire en
aplicaciones en terrenos nuevos no desarrollados, en general, son entre un 10 y un 20% más costosas que
los transportadores soportados por rodillos. Esto es lógico debido a que, en general, el transportador de
banda soportado por presión de aire se encuentra totalmente cerrado a lo largo de toda su extensión. Sin
embargo, el costo adicional se puede recuperar muy rápidamente gracias a los ahorros.
Seguridad:
• Eliminación de los puntos de pellizco de los rodillos
• Reducción del ruído
• Reducción de los requisitos de protección
• Limpieza mejorada
• Reducción del área de derrames de la carga
• Eliminación del pandeo de la banda y los derrames causados por los rodillos
• Reducción de los depósitos de material arrastrado debido a los rodillos de retorno
• Reducción del escape de polvo
Mantenimiento:
• La menor cantidad de rodillos reduce la frecuencia de la lubricación y del reemplazo de los rodillos
• Tensión más baja de la banda y aumento de la vida útil del empalme y de la banda
Ahorros de energía:
• Reducción de los requisitos de recolección de polvo
• Puede ahorrar energía en los transportadores horizontales
Formas acanaladas
Los transportadores de banda soportados por presión de aire utilizan una caja acanalada (cámara)
como la cámara de aire (conducto) para distribuir el aire lo más uniformemente posible sobre la
longitud del transportador. La cámara, en general, es continua en toda la longitud del transportador.
La cama acanalada sobre la que se desliza la banda, en general, es catenaria y corresponde a un ángulo
de acanalamiento de 35 o 45 grados. También se utilizan ángulos de acanalamiento semicirculares
(ángulo de acanalamiento de 90 grados).
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importante. La película de aire presurizado entre la banda y la placa de asiento tiende a mantener
suspendidos los materiales secos, moviéndolos hacia afuera desde la parte inferior de la banda para la
recolección o la limpieza. Los materiales a granel pegajosos y húmedos pueden tender a acumularse en la
placa de asiento de retorno, lo que afecta el rendimiento del transportador. Por lo tanto, las propiedades
del sólido a granel se deben probar para cada aplicación, con el fin de seleccionar el tipo adecuado
de retorno. Lea el Capítulo 3 para la prueba de los sólidos a granel. Debido a que la placa de asiento
del recorrido de retorno soporta el lado "sucio" de la banda, dicha banda se debe limpiar con eficacia
antes de que ingrese en el recorrido de retorno. El mantenimiento de limpieza inadecuado de la banda
afectará el rendimiento del transportador soportado por presión de aire, ya que permitirá que se acumule
demasiado material.
Requisitos de aire
El volumen y la presión de aire son los dos aspectos más importantes del diseño de transportadores de
banda soportados por presión de aire. Es sumamente importante y crucial brindar un flujo y una presión
de aire adecuados para soportar la banda bajo todas las condiciones de carga. El espaciamiento y el
diámetro del orificio de descarga de aire se deben establecer para cada condición dada. El espaciamiento
y el diámetro del orificio pueden ser diferentes entre los fabricantes, por lo tanto, pueden variar los
requisitos de volumen y presión. En consecuencia, las recomendaciones sobre los tamaños del ventilador y
los caballos de fuerza del motor del ventilador pueden variar entre los fabricantes.
Selección de ventilador
Un flujo continuo de aire a baja presión se introduce en la cámara desde un ventilador centrífugo. Un
ventilador se requiere para cada 700 a 1,000 ft (213 a 2305 m) del transportador, según la aplicación
y el diseño de la cámara. La presión de aire, en general, se expresa en pulgadas de columna de agua.
Los requisitos de aire son relativamente bajos y varían desde alrededor de 2.5 a 11 cfm por pie (0.07 a 0.3 m3/
min/m) de la longitud del transportador a presiones que varían de 11 a 65 pulgadas de columna de agua
(2.7 a 16.2 kPa), según el ancho de la banda, la capacidad y el diseño de la cámara.
El aire se dispersa entre la cama acanalada y las perforaciones acanaladas de la banda a lo largo del eje
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central de la cama formando una película continua y delgada de aire que alivia el contacto por fricción
entre la banda y la cama. Debido a las características de los ventiladores centrífugos, consumen menos
energía cuando la banda está cargada que descargada, se pueden regular fácilmente con amortiguadores
y son aptos para aplicaciones de transportadores soportados por presión de aire. Los ventiladores se
seleccionan con un tamaño ligeramente excesivo, de manera que el flujo se pueda ajustar en el arranque
para permitir la división del flujo, en caso de ser necesario. Una polea de cabeza convencional y un
accionamiento brindan la tensión de la banda requerida para mover la carga.
El volumen y la presión del ventilador están determinados por la combinación de:
• Peso de la banda
• Carga de producto
• Tensión de la banda
• Propiedades del aire del ambiente
• Diámetro y espaciamiento del orificio de la cámara
• Sección transversal de la cámara
El volumen y la presión de aire se deben calcular para reducir la resistencia a la fricción entre la banda y
la placa de asiento. Además, el cálculo de la presión debe incluir:
• Pérdidas de la cámara
• Pérdida del conducto
• Pérdida del filtro de entrada
• Resistencia de entrada y/o escape (silenciadores)
• Resistencia de los amortiguadores/las compuertas de entrada y/o escape
• Eficiencia del ventilador
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Componentes y diseño
Los transportadores soportados por presión de aire pueden incorporar muchos componentes del
transportador estándar y servir para mejorar una instalación o realizar una nueva. Debido a la fricción
más baja en comparación con los transportadores soportados por rodillos, a menudo, las tensiones
requeridas de la banda pueden ser más bajas, lo que ofrece la opción del uso de componentes con
capacidades de carga más bajas o capacidades aumentadas en la misma cubierta del ancho de la banda.
Confinamiento y cámara
El diseño del confinamiento varía según cada fabricante y la aplicación. Debido a que el confinamiento
y la cámara en general, están integrados conjuntamente, los términos cámara y confinamiento se utilizan
indistintamente.
Banda Cubierta
Banda
Rodillo de retorno
JUNTA LISA
Figura 16.8
Junta de la placa de asiento
Los fabricantes ofrecen diseños para mejorar una construcción o realizar una nueva. Para la mejora,
los confinamientos se diseñan para adaptarse a la estructura del transportador y a la línea de la banda
actuales. Para realizar una nueva construcción, a menudo, las cámaras son una pieza integral de la
estructura de soporte, y los confinamientos, con frecuencia, se diseñan a medida para la aplicación, con
el fin de disminuir el costo total del transportador. A pesar de que los diseños pueden variar, los siguientes
son prerrequisitos muy importantes para los transportadores de banda soportados por presión de aire
funcionalmente eficientes:
• La placa de asiento debe ser lisa y uniforme entre las secciones del confinamiento y no debe tener
irregularidades en los ejes lateral y longitudinal.
• Los segmentos de la placa de asiento deben estar al ras y sellados en cada junta.
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• El confinamiento y las cámaras deben estar diseñados para minimizar las deflexiones bajo la carga
y otras variables, tales como la temperatura y el viento.
• El área transversal de la cámara debe alojar el flujo de aire del diseño en todas las condiciones de
funcionamiento.
Bandas
Los ángulos acanalados de 45 y 90 grados son comunes en los transportadores soportados por presión de
aire y la flexibilidad de la banda es sumamente importante. La banda actúa como diafragma para regular
automáticamente el espesor de la película de aire con el rendimiento del ventilador en su estado óptimo,
cuando se mantiene un espacio de aire consistente y delgado. Para lograr una distribución adecuada del
aire a través de los orificios para elevar la banda cargada, la banda se debe ajustar a y hacer contacto con
la curvatura total de la banda cargada bajo la condición sin presión.
En general, los transportadores soportados por presión de aire se ajustarán a las bandas transportadoras
estándar. Las bandas más compatibles, en general, son las bandas de dos o tres capas de tela con
cubiertas superiores limitadas a 0.25 pulgadas (6 mm). Las cubiertas inferiores se pueden eliminar en
algunas aplicaciones. La dureza de la cubierta debe estar en el rango de 60 +/- 5 Shore A. Se ha
descubierto que las bandas de cable de acero, debido a que los cables son longitudinales, se transportan
bien sobre las bandas de 36 pulgadas (914 mm) y más amplias. Todos los empalmes de la banda deben
estar vulcanizados. Todos los fabricantes más importantes de transportadores soportados por presión de
aire y de bandas tienen el conocimiento para especificar la banda para los transportadores soportados
por presión de aire. Comuníquese con una compañía miembro de CEMA para obtener ayuda con la
aplicación.
Transiciones
El área de transición es importante para el funcionamiento adecuado de un transportador soportado
por presión de aire. A medida que la banda ingresa a la cama acanalada en el área de carga o sale de
la cama acanalada en la zona de descarga, los bordes de la banda, sin rodillos de transición, tienden a
hacer presión hacia afuera, lo que causa desgaste sobre la placa de asiento. Por lo tanto, la mayoría de los
fabricantes recomienda utilizar rodillos de transición especialmente dispuestos en la entrada y la salida
de las camas soportadas por presión de aire. Los transportadores soportados por presión de aire no se
deben cargar en la transición. En la descarga, el material de transición tiende a desparramarse hacia
afuera y a derramarse sobre el recorrido de retorno de la banda. Algunos fabricantes ofrecen transiciones
soportadas por presión de aire para acercar la banda lo más posible a la polea de descarga para controlar
los derrames.
Las distancias de transición para los transportadores soportados por presión de aire corresponden
a las recomendaciones de los fabricantes de bandas para transportadores soportados por rodillos
convencionales para transiciones completas de acanalamiento. Debido a que, a menudo, los
transportadores soportados por presión de aire están diseñados con ángulos de acanalamiento mayores
que los de los transportadores convencionales, se requiere una distancia de transición adicional para los
acanalamientos de más de 45 grados. Para los acanalamientos de 90 grados se recomienda utilizar
un diseño de transición completa y que la distancia de transición sea de 3.5 a 4.0 veces el ancho de la
banda.
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Chutes de transferencia
La mayoría de los fabricantes centra la carga utilizando un chute de carga central ajustable. Otros
fabricantes utilizan las capacidades de carga central de los chutes diseñados. Independientemente del
enfoque, es muy importante cargar un transportador soportado por presión de aire de manera uniforme
en el centro de la banda y brindar los medios para mantener con facilidad los componentes de carga
central. Ya sea que la carga se realice con un chute ajustable o un chute diseñado, se debe dejar un
margen para ajustar la carga central al momento del arranque inicial y después del mantenimiento
periódico. Se deben procurar varias pulgadas de ajuste horizontal y vertical para centrar la carga en
el diseño del chute. El acceso a la zona de carga para el mantenimiento y para quitar los atascos es
tan importante para los transportadores soportados por presión de aire como para los transportadores
soportados por rodillos convencionales.
Cargador
fijo
Faldón
ajustable
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Existen diversas formas de proteger la banda y la placa de asiento de los daños provocados por los
impactos. En muchas aplicaciones, el estándar es el diseño soportado por presión de aire sin protección
contra impactos en la zona de carga. Los requisitos más fundamentales son minimizar la altura de la
caída libre y la velocidad vertical relativa al recorrido de la banda. Muchos fabricantes han desarrollado
métodos de propiedad exclusiva. Un método es reforzar el área de impacto e incorporar un amortiguador
de impactos reemplazable. Otro método es aislar la cámara del área de impacto y aumentar la presión
de aire relativa al resto de las cámaras, utilizando aire comprimido para el área de impacto. Otra
opción es realizar la carga sobre los rodillos o las camas de impacto estándar y luego trasladarla hasta el
transportador soportado por presión de aire. Comuníquese con un miembro de CEMA para obtener
ayuda con la aplicación, cuando el impacto representa una preocupación.
Área de impacto
extraíble y reemplazable
Carga
Los transportadores soportados por presión de aire son adecuados para múltiples puntos de carga.
Las consideraciones del diseño similares a las aplicadas a los transportadores soportados por rodillos
convencionales se deben tener en cuenta. Son importantes el control de la carga de manera que la banda
esté cargada en el centro y el diseño de los faldones para que el aumento de la capacidad sea progresivo.
Mientras que son adecuados para materiales a granel de tamaño de partícula y tasa de alimentación
consistentes, los transportadores soportados por presión de aire pueden manejar materiales grumosos.
Independientemente de la distribución del tamaño del material a granel, las condiciones buenas de carga
son cruciales para que los transportadores soportados por presión de aire funcionen correctamente e
impidan el daño de la banda provocado por el impacto y la abrasión. Los criterios más importantes del
diseño para considerar al momento de cargar una banda soportada por presión de aire son:
• Cargar después de que la banda quede acanalada por completo.
• Centrar la carga en la banda.
• Proteger la placa de asiento y la banda del impacto causado por partículas grandes o tasas de
manejo altas e inconsistentes.
La carga de la banda durante la transición es problemática en todos los transportadores y CEMA no
recomienda esta práctica. La carga durante la transición crea condiciones que dificultan el sellado de la
zona de carga, aumenta la turbulencia en la zona de carga y aumenta en gran medida la probabilidad de
que la banda se dañe con las rayas en el sello del faldón y la interfaz de la banda.
Un transportador soportado por rodillos convencional depende de la gravedad, la alineación de los
componentes rotativos y la fricción entre la banda y los rodillos para conservar la trayectoria alineada
de la banda. Debido a que no hay rodillos, o hay muy pocos, en un sistema transportador soportado por
presión de aire y la fricción entre la banda y la película de aire es mínima, los transportadores soportados
por presión de aire dependen de la gravedad para conservar la trayectoria de la banda. Por lo tanto,
para que un transportador soportado por presión de aire conserve la trayectoria alineada, debe estar
cargado centralmente con un área transversal tan uniforme como sea posible. Si la carga está descentrada,
empujará a la banda hacia el lado menos cargado y puede provocar que el material quede atrapado entre
la banda y la placa de asiento y/o desviar la banda hacia el confinamiento.
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Los transportadores soportados por presión de aire se pueden diseñar con secciones de carga con
absorción de impacto muy similares a las técnicas empleadas con los sistemas transportadores soportados
por rodillos convencionales. Los fabricantes tienen diversas formas de diseñar una zona de impacto
soportada por presión de aire. También es posible instalar una zona de carga soportada por rodillos
convencional y la transición hacia un transportador soportado por presión de aire para el recorrido de
transporte, aunque esto disminuye uno de los principales beneficios de los transportadores soportados por
presión de aire, que es la capacidad para encerrar toda la banda y disminuir el polvo y los derrames.
Descarga
El diseño de la transferencia de los materiales a granel a través de un chute de descarga siempre es un
desafío. El cuidado en el diseño disminuirá en gran medida la generación de polvo, los chutes obstruídos y
los derrames. A diferencia de la práctica convencional para los transportadores soportados por
rodillos, la descarga de los transportadores soportados por presión de aire debe ser hermética al polvo y al
agua en todo el circuito para un transportador totalmente cerrado. El diseño de un chute de descarga de
un transportador soportado por presión de aire debe incluir consideraciones adicionales en comparación
con el chute de descarga convencional, en cuanto a lo siguiente:
• Cerramiento de las poleas de cabeza y de contacto.
• Polea de cabeza coronada para ayudar con la trayectoria.
• Asignación de limpiadores de banda primario, secundario y terciario.
• Arado de banda que descargue hacia el chute.
• Revestimientos del chute.
• Puertas de acceso selladas.
• Sellos del eje.
• Ventilación de escape para el aire de suministro y la recolección de polvo.
• Conexión de expansión con las secciones de transportador soportado por presión de aire.
Cubiertas
Las cubiertas no son necesarias para que los transportadores de banda soportados por presión aire
funcionen correctamente. El objetivo de las cubiertas es mantener secos los sólidos a granel, impedir el
escape del polvo y contener los derrames. Existen numerosas instalaciones al aire libre en las que todo
el transportador o las secciones del transportador están abiertas a la atmósfera. Es aconsejable, al igual
que con los transportadores soportados por rodillos, instalar protecciones contra el viento para impedir
el exceso de polvo o la desalineación de la trayectoria debido a los vientos de costado. Las cubiertas
del transportador soportado por presión de aire varían en cuanto a su diseño a cuatro aguas, planas o
semicirculares. A menudo, las cubiertas están hechas con materiales livianos, como aluminio o plástico,
para reducir el peso total del transportador. Donde se instalan cubiertas, se recomienda que se puedan
extraer con facilidad o que cuenten con puertas de inspección en intervalos frecuentes. Como mínimo, se
recomiendan las cubiertas con una longitud comparable con la longitud de faldón de los transportadores
soportados por rodillos convencionales, en la zona de carga.
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Recolección de polvo
Basado en la experiencia pasada, la mayoría de los diseñadores utilizan las mismas fórmulas empleadas
para los transportadores soportados por rodillos convencionales para calcular los requisitos de extracción
de polvo para los transportadores de banda soportados por presión de aire. Los requisitos no se pueden
desestimar y se pueden obtener ahorros sustanciales con los filtros y los tamaños de motor del ventilador
para los transportadores soportados por presión de aire si se tiene en cuenta lo siguiente:
• Los transportadores de banda soportados por presión de aire están totalmente cerrados, son
herméticos al polvo y al agua. Por lo tanto, las secciones transversales de la carga sobre la banda
pueden generar un tipo de "túnel de viento" o "efecto chimenea". Hay solo dos áreas donde se
genera la mayoría del polvo, en el punto de carga y en el punto de descarga. Debido a que la
banda y la carga se encuentran totalmente soportadas desde el área de carga hasta el área de
descarga con una amortiguación de aire a baja presión y de bajo volumen, se crea muy poco polvo
entre los puntos de carga y de descarga.
• Los requisitos de aire para elevar la banda varían de aproximadamente 2.5 a 11 cfm por pie
(0.07 a 0.3 m3/min/m). La mayoría de este aire se transporta hacia el área de descarga debido al
efecto de túnel de viento.
• Gracias a los diseños especializados del chute de descarga y del área de carga, el material se puede
depositar con cuidado sobre la banda, de manera que se minimiza la turbulencia de aire dentro del
chute de descarga y el área de carga, lo que reduce el flujo de aire positivo a través del chute y, por
lo tanto, se disminuyen drásticamente las condiciones del polvo. El aire desplazado se transporta en
gran medida hacia el área de carga del siguiente punto de alimentación.
Tensor
Al igual que con todos los transportadores de banda, las tensiones mínimas de la banda se mantienen
gracias a los tensores. El tensor mueve una polea para estirar la banda y causar una fuerza de reacción
en la banda. Los tensores pueden ser fijos o automatizados. Un tensor que se mueve para mantener
automáticamente una tensión constante, a pesar del estiramiento variable de la banda debido a las
tensiones cambiantes a lo largo del transportador, se utiliza casi globalmente para los transportadores
con longitudes de más de varios de cientos de pies. Los transportadores de banda soportados por presión
de aire deben incorporar tensores fijos o automatizados similares a los de los demás transportadores de
banda. Se recomienda ubicar el tensor justo después del accionamiento. Aunque los tensores por acción
de la gravedad vertical de transportador intermedio se utilizan con frecuencia en los transportadores de
banda soportados por presión de aire, dividirán la cámara de retorno de aire, lo que, en general, requerirá
un ventilador adicional. Todos los transportadores de banda soportados por presión de aire requieren
empalmes vulcanizados para funcionar adecuadamente. Por lo tanto, rigen las siguientes recomendaciones
de CEMA para el recorrido del tensor: tensores atornillados o fijos para el 100% de la tensión nominal
de la banda, utilice el 4% de la distancia central del transportador; para el 75% o menos de la tensión
nominal de la banda, utilice el 3% de la distancia central del transportador; para los tensores automáticos,
utilice el 2.5% de la distancia central de la polea del transportador más 2 pies (600 mm). Consulte el
Capítulo 15, Tensores de la banda, para obtener más información.
Curvas
Los transportadores soportados por presión de aire pueden incorporar curvas convexas y cóncavas
verticales, pero no curvas horizontales. Es mejor evitar las curvas verticales en los transportadores
soportados por presión de aire, pero si es necesario se pueden incorporar. A diferencia de los
transportadores soportados por rodillos convencionales, no se admite un margen para que la banda se
eleve de la placa de asiento y cree un flujo de aire desbalanceado y una condición de presión. La mayoría
de los fabricantes de transportadores soportados por presión de aire diseñan secciones ingleteadas a
medida para incorporar un diseño específico. Los rodillos de transición, como se muestran en la Figura
16.9, se deben incluir en la entrada y la salida de una curva soportada por presión de aire. Al diseñar
curvas verticales cóncavas en un transportador soportado por presión de aire, el radio de la curva se debe
diseñar más ampliamente que para un transportador soportado por rodillos convencional, con el fin de
eliminar la posibilidad de que la banda se eleve según la aceleración del arranque y de reducir la tensión
del borde de la banda, para impedir que la banda haga fricción sobre la cámara.
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Las curvas verticales convexas se pueden incluir en los transportadores soportados por presión de aire
al discontinuar las secciones soportadas por presión de aire y al insertar una sección de rodillos de
acanalamiento para transportar la banda a través de la curva, y luego al continuar con las secciones
del transportador soportado por presión de aire. Los rodillos pueden estar cerrados y conectados a las
secciones divididas soportadas por presión de aire para mantener el canal de aire sobre la banda y así
facilitar el control y la recolección del polvo.
Cuando se requiere incluir una curva convexa soportada por presión de aire en el sistema transportador,
se recomienda seguir los criterios de diseño a continuación:
• El radio de la curvatura se debe seleccionar generosamente para eliminar la posibilidad de que la
banda se eleve según la aceleración del arranque y para disminuir la tensión del borde de la banda,
a fin de impedir que la banda haga fricción sobre la cámara.
• La placa de asiento debe ser de acero inoxidable 304 o 316.
• La banda se debe especificar con una cubierta inferior sin revestimiento.
• Se debe suministrar un flujo de aire adicional en la curvatura.
Limpiadores de banda
Los transportadores soportados por presión de aire requieren una limpieza adecuada de la banda y que
se realice el mantenimiento del limpiador de la forma correcta. La limpieza de la banda es especialmente
importante cuando se utiliza el recorrido de retorno soportado por presión de aire. Solo se pueden tolerar
pequeñas acumulaciones de material arrastrado en los transportadores soportados por presión de aire,
ya que la acumulación entre la banda y la placa de asiento puede aumentar los requisitos de potencia
y acelerar el desgaste de la banda y de la placa de asiento. En el caso de que permanezcan cantidades
pequeñas de material arrastrado sobre la banda después de pasar por la estación de limpieza de la banda,
el flujo de aire natural del sistema, en general, expulsará el material arrastrado a medida que se seque
entre la banda y la placa de asiento. El material arrastrado en el aire, en forma de partículas de polvo, se
expulsa desde abajo de la banda y regresa al flujo principal del material o se recolecta con el sistema de
filtrado general de polvo. Las consideraciones y las opciones para la limpieza de la banda en los Capítulos
2 y 11 se aplican a los transportadores soportados por presión de aire.
Instrumentación
Un interruptor de presión se debe incorporar para garantizar que el ventilador se active antes que se
arranque el transportador. El ventilador se enciende primero y, cuando se alcanza la presión requerida,
se enciende el transportador. Diversos manómetros Magnehelic con interruptores de límite se deben
incorporar en el circuito de aire. Se recomienda ubicar un manómetro Magnehelic en cada extremo del
transportador para indicar las variaciones de la presión dentro del transportador. La variación máxima de
la presión no debe exceder las 2 pulgadas de columna de agua (0.5 kPa).
Un interruptor de temperatura se debe incorporar, en especial, en climas muy fríos. Debido a las
diferencias de temperatura entre el día y la noche, se puede formar una condensación entre la banda y
la placa de asiento. A medida que desciende la temperatura, la banda en estado estacionario se puede
congelar sobre la placa de asiento. Para impedir que esto suceda, un interruptor de temperatura se puede
incorporar en el diseño para encender el ventilador a, por ejemplo, 35 °F (2 °C), para elevar la banda de
la placa de asiento. Además, si el interruptor de temperatura se suministra con dos configuraciones, el
interruptor se puede utilizar para encender el transportador con un accionamiento "de arrastre" cuando
las temperaturas sean extremadamente bajas. En las aplicaciones en las que la condensación se combina
con partículas finas del sólido a granel para formar engrudos pegajosos, se han utilizado calentadores de
aire para controlar el punto de condensación e impedir la condensación.
Opciones
Los transportadores soportados por presión de aire se pueden adaptar para funcionar con la mayoría
de los accesorios y los equipos de procesamiento comunes. Para la mejora, es común incorporar todos
los accesorios y los equipos de procesamiento que estaban relacionados con el transportador soportado
por rodillos convencional mejorado. Los transportadores de banda soportados por presión de aire se han
diseñado para incorporar:
• Balanzas de la banda
• Separadores magnéticos de autolimpieza
• Sistemas de muestreo
• Paneles de alivio de explosiones
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• Sistemas de supresión de incendios
• Cables/sistemas de detección de calor
• Interruptores de desalineación
• Filtros de polvo en recirculación
• Dispositivos de trayectoria de la banda
Instalación
Con la excepción de las tolerancias del transportador vertical y horizontal y la instalación y los ajustes del
rodillo, se debe seguir el Apéndice D “Normas de instalación de transportadores de banda para el manejo
de materiales a granel”. Debido a que el espesor de la película de aire es de aproximadamente 1/16
pulgada (1.6 mm), se deben mantener tolerancias muy cercanas en los planos verticales u horizontales.
Todas las juntas de la placa de asiento deben coincidir a la perfección. Los puntos altos pueden causar
el desgaste de la banda y de la placa de asiento. La colocación de juntas entre las cámaras es sumamente
importante y las fugas no se pueden permitir. Se deben seguir las normas de instalación del fabricante.
Se recomienda encarecidamente que los transportadores de banda soportados por presión de aire se
ensamblen bajo el control del supervisor de instalación del fabricante. La mayoría de los fabricantes de
transportadores de banda soportados por presión de aire ofrecen secciones de la cámara ensambladas
en el taller para las instalaciones nuevas en diseños de 40 pies de largo (12 m), lo que ahorra
considerablemente los costos de la instalación in situ.
Mantenimiento
Uno de los beneficios más importantes de los transportadores de banda soportados por presión de aire
son los requisitos más bajos de mantenimiento en comparación con los transportadores soportados por
rodillos convencionales. Debido a la eliminación de la mayoría de los rodillos, y su lubricación, se evita
todo el mantenimiento de rodillos, es decir, la alineación, el engrasado y el reemplazo. Debido a que el
transportador está totalmente cerrado desde el área de carga hasta el área de descarga, los derrames en el
extremo de la carga, los derrames en el rodillo y las acumulaciones del material arrastrado en el rodillo de
retorno se eliminan prácticamente y el escape del polvo a la atmósfera se puede controlar mejor.
El mantenimiento se debe realizar con regularidad en las áreas como la cola y los terminales de descarga,
el motor y el accionamiento por engranajes, los filtros del ventilador, el ajuste del limpiador de banda y el
funcionamiento del tensor. El fabricante de transportadores de banda soportados por presión de aire debe
suministrar un manual completo de mantenimiento/instalación junto con el transportador, que incluya
una lista de verificación completa del mantenimiento preventivo. A pesar de que todos los componentes
de un sistema transportador soportado por presión de aire requieren inspección y mantenimiento
preventivo periódicos, es sumamente importante mantener la carga central y un filtro de aire limpio para
suministrar el volumen y la presión de aire especificados para obtener los beneficios de un transportador
soportado por presión de aire.
Mantenimiento:
• Es posible eliminar todos los rodillos de acanalamiento entre las poleas de cola y de cabeza en el
lado de transporte.
• Eliminación opcional de los rodillos de retorno en un retorno soportado por presión de aire.
• Vida útil aumentada de la banda debido a la tensión más baja y al contacto mínimo con los
componentes o la estructura.
Requisitos de potencia:
• Fricción de la película de aire en comparación con las pérdidas de fricción del cojinete del rodillo y
el sello.
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• No existe pandeo de la banda ni pérdidas de indentación del rodillo de tensión.
• Menos requisitos de tensión de la banda para una capacidad comparable.
Medioambiente y seguridad:
• El transportador puede estar totalmente cerrado, lo que reduce el polvo y los derrame en el
medioambiente.
• Elimina la mayoría de las piezas móviles entre la carga y la descarga.
• Encierra los puntos de pellizco a lo largo del recorrido del transportador.
• Un promedio de 10 a 15 dB menos de ruido que los transportadores soportados por rodillos
convencionales.
• Un número sustancialmente menor de piezas móviles en comparación con el transportador
convencional.
Diseño y funcionamiento:
• Puede transportar en ángulos inclinados más altos debido a que no hay elevación del material en
cada rodillo.
• Mayor capacidad posible debido a que las áreas de la sección transversal pueden ser más grandes
que las de los transportadores convencionales.
• Son posibles los múltiples puntos de carga.
• Se puede utilizar con curvas convexas verticales.
• Reducción de la degradación del material debido a que no hay rodillos que agiten el material.
• El aumento de los tramos son posibles cuando la cámara está diseñada para formar parte de la
estructura.
• Puede eliminar las pasarelas a lo largo del recorrido de transporte.
• Conserva la trayectoria cuando está cargado centralmente debido a la acción de la gravedad y la
película de aire de baja fricción.
• Mayor confiabilidad debido a la reducción drástica de una cantidad de piezas móviles.
• Puede incluir la mayoría de los accesorios y los equipos de procesamiento estándar.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Desventajas de los transportadores soportados por
presión de aire
Mantenimiento:
• La limpieza de la banda es más importante, en especial, cuando el recorrido de retorno está
soportado por presión de aire.
• Los derrames de la sobrecarga se pueden acumular entre la banda y la cámara, lo que obstruye los
orificios de suministro de aire.
• El ventilador requiere el mantenimiento del filtro para garantizar que la cámara tenga aire limpio.
• La condensación del producto calentado húmedo o los ambientes con humedad pueden requerir el
precalentamiento del aire.
Requisitos de potencia:
• Se requiere un ventilador o más, lo que puede aumentar los requisitos de potencia total.
Medioambiente y seguridad:
• Los volúmenes de aire inyectados para hacer flotar la banda necesitan ventilación o filtración para
controlar el polvo.
Diseño y funcionamiento:
• Tolerancias de fabricación más exactas requeridas para impedir fugas y juntas desniveladas entre
las secciones de la cámara.
• La banda debe estar vulcanizada para el funcionamiento normal. Los empalmes mecánicos de
reparación temporaria se deben empotrar.
• La carga descentrada causa mayor desalineación de la trayectoria que los transportadores
soportados por rodillos convencionales.
• No puede incorporar curvas horizontales.
• A menudo, las balanzas de la banda y otros accesorios requieren una interrupción del
transportador soportado por presión de aire.
• El costo inicial de los transportadores soportados por presión de aire es ligeramente más alto y los
errores del diseño son más costosos de corregir que con un transportador soportado por rodillos
convencional.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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.9 m)
0 ft (121
L = 40
m/s)
/m in (3
00 ft
V=6 H = 70.5 ft (21.5 m)
Figura 16.20
Ejemplo de transportador soportado por presión de aire
Figura 16.21
Nomenclatura de las pérdidas de resistencia del flujo de aire
El volumen y la presión de aire son los dos aspectos más importantes del diseño de transportadores de
banda soportados por presión de aire. Es sumamente importante y crucial brindar un flujo y una presión
de aire adecuados para soportar la banda bajo todas las condiciones de carga. El espaciamiento y el
diámetro del orificio de descarga de aire se deben establecer para cada condición dada. El espaciamiento
y el diámetro del orificio pueden ser diferentes entre los fabricantes, por lo tanto, pueden variar los
requisitos de volumen y presión. En consecuencia, los tamaños del ventilador y los caballos de fuerza del
motor del ventilador pueden variar entre los fabricantes.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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El volumen y la presión del ventilador están determinados por la combinación de:
• Peso de la banda
• Carga de producto
• Tensión de la banda
• Propiedades del aire del ambiente
• Sección transversal de la cámara
• Diámetro del orificio de aire de la cámara
• Espaciamiento del orificio de aire de la cámara
La experiencia determina que los factores de corrección del 10%, Rrsf y Rrsv = 1.10, se deben añadir
a los cálculos del flujo de aire y de la potencia del ventilador para los transportadores soportados por
presión de aire inclinados. Los ventiladores se dimensionan para el volumen y la presión. La mayoría
de los transportadores de banda soportados por presión de aire se pueden suministrar con ventiladores
centrífugos de baja presión y bajo volumen "comerciales".
Figura 16.22
Configuración típica del ventilador
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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La distribución de aire en la sección de la placa de asiento es importante. Para los fines de la eficiencia,
el ventilador se debe colocar lo más cerca posible del centro del transportador. Sin embargo, siempre y
cuando las pérdidas de la placa de asiento y del conducto se calculen adecuadamente, los ventiladores
se pueden colocar cerca de las secciones de la cola o de descarga, donde la potencia está disponible con
facilidad. La experiencia pasada determina que, debido a las circunstancias imprevistas, por ejemplo, las
condiciones climáticas, la alineación del transportador durante la instalación, el ensamble inadecuado
de las cámaras del transportador, las fugas posibles en las juntas de la cámara del transportador, etc., los
ventiladores se deben dimensionar en forma conservadora. Un ventilador duplicado se puede incorporar
en el circuito de aire para evitar los tiempos fuera de servicio potenciales.
Los conductos entre la descarga del ventilador y la entrada de la cámara se deben diseñar para crear la
menor cantidad de resistencia. Para minimizar la resistencia del conducto, los diámetros del conducto
deben ser de al menos 2 pulgadas (50 mm) más largos que el diámetro de la descarga del ventilador y
los codos deben ser minimizados. La experiencia determina que las juntas de bridas se deben sellar y
fijar con pernos y el conducto se debe fabricar para soportar presiones de al menos 3 veces la presión del
ventilador.
Presión total del lado de transporte = Lsum + Pflb = 51.0 iwg (12.7 kPa)
Presión del ventilador del lado de transporte = (Lsum + Pflb ) Rrsf = 56.0 iwg (13.9 kPa)
Presión total del lado de retorno = Lsum + Peb = 22.5 iwg (5.6 kPa)
Presión del ventilador del lado de retorno = (Lsum + Peb ) Rrsf = 24.0 iwg (6.0 kPa)
Figura 16.23
Ejemplo de presión del ventilador del transportador soportado por presión de aire
Figura 16.24
Ejemplo de selección del ventilador del transportador soportado por presión de aire
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Ejemplo del tamaño del motor del ventilador
Potencia del motor del ventilador SHP Af Tf Rf Fe F2e Me
Ecuación 16.25
Ecuación de la potencia del motor del ventilador
Donde:
Nota: los factores de corrección se obtienen a través del fabricante de ventiladores y se basan en el tipo de
ventilador seleccionado (por ejemplo, centrífugo), por lo tanto, no se brinda un resultado específico para la
potencia del motor del ventilador.
V Velocidad de la banda
Tabla 16.26
Criterios de entrada para la recolección de polvo del transportador soportado por presión de aire
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Aire ventilado
Q
Wcf = (Consulte el Capítulo 4, Wcf = As )
V m
Figura 16.27
Wcf, ejemplo de área de la sección transversal del material en una banda
Av Wcf V A
ft 3
A 3, 000 de la Figura 16.24
min
ft ft 3 ft 3 m3
Av 1.54 ft 2 600 3, 000 3, 924 111
min min min min
Figura 16.28
Av, volumen de aire para ventilar, no recolectar
Ecuación 16.29
Pd, desplazamiento del volumen del producto
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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• Para todas las demás pérdidas, tales como la tensión requerida para: elevar la carga, acelerar el
material, la fricción del faldón, los sellos, los cojinetes de la polea y los accesorios comunes, utilice
los cálculos correspondientes en el Capítulo 6. (Nota: este ejemplo utiliza el método histórico de
CEMA, como se resume en el Apéndice C)
Dado:
Ff = factor de fricción = 0.02
Ln = longitud de la banda cargada = 394 ft (120 m)
L = longitud a lo largo de la línea de la banda = 400 ft (121.9 m)
H = elevación = 70.5 ft (21.5 m)
Ecuación 16.31
Te, tensión neta requerida en la polea motriz
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Te Ff Wm Wb L Ff Wb L Wm H Tam Tac Tss Tssn Tprn TQ
lbf lbf
Ff 0.02 Wm 139 Wb 12 L 394 ft H 70.5 ft Tam Tac Tss Tssn Tprn TQ 2, 219 lbf
ft ft
Figura 16.32
Ejemplo de selección del motor del accionamiento del transportador soportado por presión de aire
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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SIMULACIÓN DE ELEMENTOS DISCRETOS
Introducción
La simulación en ingeniería es una herramienta de diseño y de análisis poderosa utilizada en muchas
industrias para hacer virtualmente prototipos y probar el rendimiento de los diseños de los equipos y los
procesos. La simulación permite una variedad de escenarios "posibles" que se pueden repetir durante
un proceso de diseño y, cada vez, brinda al ingeniero información sobre el éxito, o de lo contrario, un
diseño propuesto. Las simulaciones computarizadas son especialmente valiosas para los transportadores, al
considerar la naturaleza y la escala a medida de muchos diseños.
El Método del elemento discreto (DEM, por sus siglas en inglés) es un método numérico que simula
el flujo a granel de materiales granulares, tales como, los minerales, los pellets, los granos y los polvos.
Al igual que la dinámica de fluidos computarizada (CFD, por sus siglas en inglés) que se utiliza como
rutina para simular y analizar el flujo de fluidos, la simulación del elemento discreto (DE, por sus siglas
en inglés) se aplica para resolver desafíos del diseño que implican el manejo y el procesamiento de los
materiales a granel (Figura 16.33). La simulación de un flujo a granel real implica el rastreo de partículas
individuales del material a través del espacio y el tiempo, ya que están influenciadas por el ambiente físico
de macroscópico a microscópico. Los cálculos de los diversos incrementos de tiempo (pasos) necesarios
para las simulaciones realistas, debido a las altas velocidades y las deformaciones por minuto en una
multitud de partículas, han sido un gran desafío para el uso práctico de DEM. Además, las propiedades
del material y su interacción compleja con la presión y la velocidad de corte continúan siendo un esfuerzo
importante de la investigación. Aunque los desarrollos de DEM han ofrecido modelos más grandes
con partículas más pequeñas y más descriptivas, las aplicaciones industriales se han beneficiado con su
uso para predecir el comportamiento y para obtener una perspectiva, a pesar del uso de propiedades
aproximadas y de la necesidad de la calibración y la interpretación.
Esta sección presenta una metodología para permitir que la simulación DE se utilice con eficacia como
parte de un proceso de diseño del punto de transferencia. El Capítulo 12 describe los pasos generales
comunes al utilizar el software de DEM, por lo tanto, el énfasis será describir en líneas generales los pasos
necesarios para vincular los comportamientos del flujo a granel del material real con los observados en la
simulación, y brinda ejemplos de cómo el DEM se puede emplear para brindar una perspectiva adicional
sobre las inquietudes generales de la ingeniería durante el proceso de diseño del punto de transferencia.
Las primeras aplicaciones de DEM, que se remontan a principios de siglo, brindaron perspectivas útiles
sobre el flujo a granel para el tamaño y la ubicación de los materiales que fluyen libremente y que se
deslizan sobre los componentes del chute. Más recientemente, la simulación DE, y la metodología de
implementación han avanzado hasta el punto en que ahora los diseñadores de transferencia de equipos
transportadores la pueden utilizar con confianza para obtener información de ingeniería clave y
perspectivas sobre el flujo y las interacciones del material con los equipos a través del proceso de diseño.
Dichas perspectivas y la capacidad para investigar la aptitud de un diseño antes de la fabricación y la
puesta en servicio les permiten a los ingenieros de diseño de transferencia de transportadores tomar
decisiones más informadas durante el ciclo del diseño y desarrollar diseños con un grado más alto de
confianza.
Figura 16.33
Simulación DE de la compuerta automática
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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El uso cada vez mayor de la simulación de DE en el diseño de la transferencia del transportador y la
solución de problemas se ha visto impulsado por las ventajas del poder de las computadoras de escritorio
y la disponibilidad del software fácil de usar. Las herramientas de software de DEM modernas y de
tecnología de punta pueden modelar una amplia variedad de materiales a granel, incluidos los polvos
finos secos, los minerales minados altamente cohesivos y los materiales tal como salen de la mina (ROM,
por sus siglas en inglés). Más recientemente, los avances en la tecnología del software y las metodologías de
DEM para la utilización eficaz han dado lugar a herramientas de software de DEM especializadas para el
diseño del punto de transferencia, que no requieren conocimientos de DEM para utilizarse.
DEM es una herramienta de simulación y no una metodología de diseño. Está diseñado para utilizarse
en combinación con la experiencia, la intuición, y las normas y las pautas del diseño del ingeniero y de la
compañía que lo utilizan. En parte debido a la falta de conocimientos, los clientes pueden solicitar una
“transferencia de DEM”, creyendo que se sigue un conjunto específico de pautas en el diseño. Este no es
el caso. DEM sencillamente les permite a los diseñadores probar su diseño del sistema bajo una variedad
más amplia de condiciones antes de la fabricación y la implementación.
Los sistemas transportadores justifican un pequeño porcentaje del costo inicial de una planta minera, pero
el mal funcionamiento o el rendimiento por debajo de lo óptimo en la transferencia del transportador
pueden dar como resultado costos financieros sustanciales a partir de la demora de la puesta en servicio,
los tiempos de inactividad no programados, la producción por debajo del rendimiento valorado y los
costos de capital debido al reemplazo y la disminución de equipos. Las compañías mineras líderes
tienen conocimiento de los beneficios que el uso de la simulación de DE, correctamente empleada,
puede brindar para el diseño del equipo que ponen en servicio y, ahora, rutinariamente esperan que los
contratistas validen sus diseños utilizando la simulación de DE.
Las inquietudes comunes en el diseño del punto de transferencia del transportador que se pueden
identificar y tratar a través de la simulación de DE incluyen:
• Regiones de flujo no controlado
• Bloqueos
• Corrientes y trayectorias inesperadas del flujo
• Carga descentrada sobre las bandas
• Velocidades del flujo inestables
• Velocidades de impacto excesivo
• Segregación
• Derrames
• Desgaste excesivo de la banda y del chute
• Ubicación de los revestimientos y las placas antidesgaste
• Determinación de los límites y las capacidades operativos
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Figura 16.34
Simulación DE de la velocidad de las partículas a la derecha y desgaste a la izquierda
Al identificar problemas potenciales en la etapa del diseño, se pueden realizar mejoras y ajustes antes de
la fabricación y la instalación. La corrección de los problemas potenciales durante el diseño disminuye los
costos del mantenimiento durante la vida útil del transportador. Los fabricantes de transportadores que
incluyen el diseño de la transferencia del transportador en su oferta y las firmas de ingeniería, adquisición
y gestión de construcción (EPCM, por sus siglas en inglés) que manejan dicho trabajo de diseño pueden
obtener una ventaja tanto en términos de la confiabilidad y el rendimiento del equipo que diseñan, como
de su capacidad para obtener negocios de los operadores que buscan soluciones de diseño que emplean la
mejor tecnología de diseño disponible.
Al configurar una simulación que utiliza el software DE, las entradas de parámetros en el modelo de
material DEM son en última instancia las que dictan la forma en la que se comporta el material simulado.
El modelo de material DEM incluye una cantidad de componentes, incluidos la definición de la forma y el
tamaño de las partículas representativas, los modelos físicos requeridos (por ejemplo, fricción y cohesión),
las propiedades del material, como la densidad, y los valores para los parámetros que se requieren para
los cálculos físicos. Los modelos físicos utilizan propiedades del material y propiedades que describen la
interacción de los materiales entre sí y con los materiales que tienen contacto.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Distribución del Forma de las
tamaño de las partìculas
partículas
Modelo de
F
material tangencial
Entradas de
parámetro
DEM Física
adecuada
Partícula B
Partícula A
Figura 16.35
Modelo de material DEM en forma de esquema.
El modelo de material abarca una cantidad de entradas que, en última instancia, determinan las
propiedades a granel y el comportamiento del flujo observados en la simulación. Cada una influirá en
el comportamiento del material a granel simulado en una simulación DE y cada una debe definirse
para reproducir el flujo del material a granel dentro del ambiente virtual a través de la sensibilidad, y la
importancia de cada una puede variar con la dinámica del flujo que se modela.
Los usuarios de DEM tienen una ventaja por encima de los diseñadores que no tienen acceso a la
tecnología. Una vez que se conoce el modelo del material deseado, se puede realizar una simulación
realista. Se puede analizar el rendimiento del sistema y se pueden tomar las decisiones del diseño en
cuanto a su rendimiento.
Aunque siempre se espera la mejor precisión disponible y, a veces, un esfuerzo adicional es necesario para
obtener resultados útiles, varios niveles de la aplicación DEM se utilizan para incluir sus limitaciones y
costos inherentes.
Objetivos de la simulación
Hay dos objetivos distintos al realizar una simulación. ¿Existe la necesidad de determinar si la simulación
representa con exactitud el rendimiento del sistema? ¿O simplemente hay una necesidad de demostrar un
nivel de mejora? En otras palabras, ¿el objetivo es probar o mejorar el rendimiento del sistema?
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Si el objetivo es probar el rendimiento del sistema, ajuste con la mayor precisión posible el modelo de
material para disminuir los errores potenciales. En estas situaciones, realice pruebas sobre el material,
tanto en el modelo para determinar cómo se comporta el material a medida que fluye por sí solo como
en el modelo para determinar cómo fluye el material cuando está en contacto con los materiales del
revestimiento de la pared del chute, las bandas, los limpiadores de banda y otros componentes del sistema.
Por otro lado, si el objetivo es mejorar el rendimiento del sistema, los observadores de las dos simulaciones
pueden determinar si el sistema en una de las dos se desempeña mejor que en la otra, aunque las
propiedades tal vez no reflejen con exactitud la realidad. De hecho, si se puede observar un chute
existente, a menudo, su comportamiento se puede copiar con materiales "calibrados", de manera que las
mejoras con comportamientos similares del flujo se puedan evaluar con precisión. Estas "propiedades"
también se pueden utilizar en diseños de chutes similares con los mismos materiales.
En los sistemas de bajo impacto y dominados por el deslizamiento, las propiedades que tienen el mayor
efecto en el comportamiento del sistema son la fricción y la acción cohesiva entre las partículas y los
componentes del sistema. Relativamente hablando, estas se pueden encontrar con facilidad mediante
la experimentación. En estos sistemas, siempre habrá algún tipo de desplazamiento de partícula sobre
partícula, pero el efecto general de esta acción de desplazamiento sobre el comportamiento del sistema es
mínimo. En estos casos, la necesidad de la precisión con respecto a la fricción de partícula sobre partícula
y la cohesión se ve reducida.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Figura 16.36
Flujo simulado de DE de pellets de madera que utiliza un chute con campana y cuchara
En los sistemas en los que existe una cantidad significativa de desplazamiento de partícula sobre partícula,
las propiedades que tienen el efecto más significativo sobre el comportamiento del sistema son la fricción
entre partículas y la cohesión entre partículas. En un grado más bajo, el tamaño y el rango de tamaños de
la partícula también tendrán un efecto. En estos sistemas, habrá un deslizamiento de partículas sobre los
componentes del sistema, pero esto tendrá un efecto reducido sobre el rendimiento general del sistema.
Los sistemas que contienen una cantidad significativa de desplazamiento de partícula sobre partícula
exhiben:
• Deformación de la corriente
• Corriente que gira - engrosamiento
• Corriente que desacelera - engrosamiento
• Corrientes convergentes
• F lujo del orificio
• Compartimentos de rocas/compartimentos estacionarios
• Salpicadura
Estos comportamientos también están relacionados con el desgaste, el polvo y los materiales fugitivos,
por lo tanto, a menudo se evitan en la clase de las transferencias de flujo controlado relacionadas con la
conservación de energía, y las campanas y las cucharas.
Sin embargo, muchos materiales y aplicaciones requieren diseños que implican la mezcla de material,
por lo tanto, necesitan modelos de material más precisos. El comportamiento del flujo mostrado en
la Figura 16.37 ilustra un flujo no aerodinámico. Puede coincidir con las expectativas intuitivas, pero
probablemente será distinto o incluso será inferior a las propiedades del material real.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Figura 16.37
Predicción del comportamiento de una corriente de flujo con impacto
Como ejemplo, considere el caso del diseño de una gran torre de transferencia que transporta mineral
cohesivo. Este ejemplo se basa en un proyecto de diseño real que implica una expansión de la producción
de la mina. La Figura 16.38 muestra el resultado de una simulación DE realizada con un modelo de
material que se compuso con valores de entrada que mejor se presumieron.
Figura 16.38
Simulación DE que utiliza un modelo de material no calibrado
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Un modelo de material de DEM no calibrado se utilizó en una simulación del flujo de minerales a través
de esta torre de transferencia. Los resultados erróneamente indicaron un nivel aceptable de rendimiento
para el diseño. Sin embargo, cuando se presentaron estos resultados, los operadores de la mina tenían
poca confianza en que estos comportamientos presentados reflejaban los que ellos estaban acostumbrados
a ver en la planta. Esto era un mineral con un alto contenido de humedad y bastante cohesivo. Las
partículas grandes, esféricas y de libre movimiento mostradas en la simulación DE, representadas en la
Figura 16.38, tenían poco en común con las características del material real que se manejaba en esta
mina.
La Figura 16.39 muestra una simulación DE del mismo diseño de torre de transferencia. Sin embargo,
esta vez, las entradas del modelo de material de DEM se determinaron a través de un proceso de
calibración que incluyó la prueba física dinámica del mineral extraído como muestra del sitio.
Figura 16.39
Simulación DE que utiliza un modelo de material calibrado
El modelo de material de DEM calibrado, basado en los comportamientos del flujo dinámico del mineral
real, se utilizó para reevaluar el diseño de la torre de transferencia representada en la Figura 16.38.
En este caso, se demostró que la torre de transferencia se atascó justo después de que se encendió el
transportador que realizaba el traslado hasta el punto de transferencia.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Los siguientes pasos describen en líneas generales un enfoque eficaz para producir un modelo de material
de DEM que brinda la conexión requerida. El enfoque conlleva una combinación de la prueba física
seguida de una calibración de parámetros del modelo de material, utilizando las mediciones de la prueba.
En el caso de que no haya material disponible, como puede suceder durante las etapas del diseño
preliminar de una nueva planta minera y de procesamiento, entonces se deben utilizar muestras de
núcleos o material tomado de un sitio similar y que se crea que tiene características similares del flujo. En
general, es posible obtener muestras representativas posteriormente en el ciclo del diseño. El muestreo
para los fines de brindar material para las pruebas para la simulación DE durante las etapas de diseño
probablemente será más común, pero los protocolos deben estar vigentes para incluir dichas pruebas. La
calibración del modelo de material de DEM se adapta bien dentro de los flujos del trabajo de preparación
de muestras, ya que se realiza con muestras trituradas antes de las pruebas de capacidad de trituración,
molienda y concentración, que actualmente se utilizan con regularidad como estándar en las industrias de
los minerales.
Según la tradición, la industria ha empleado pruebas de fatiga consolidadas para determinar las
propiedades del "flujo" del material a granel. Estas pruebas en realidad miden lo que se define como
función o índice de "flujo", que es una medida de la facilidad con la que el flujo de un material a granel
estático se puede movilizar. Sin embargo, dichas técnicas de prueba son inadecuadas para los fines de la
medición del flujo dinámico para los propósitos de calibración del modelo DEM porque:
• El tamaño físico limitado de los equipos de la prueba significa que se puede probar solo la porción
fina de una distribución del tamaño de la partícula.
• La prueba se realiza a velocidades muy bajas de corte con fatigas por compresión relativamente
altas del material a granel, ideal para condiciones casi estáticas y aplicaciones como la acumulación
en los chutes, pero, en general, se aplica a contenedores, tolvas y apilamientos. Además no
representa los comportamientos del flujo dinámico dominantes en las transferencias del
transportador.
• Los resultados medidos de las pruebas se encuentran a nivel de granel y no se correlacionan con las
interacciones requeridas a nivel de la partícula que determinan los comportamientos del flujo en
DEM.
El uso de los datos de la prueba de propiedades del flujo casi estático en la calibración de un modelo de
material puede generar imprecisiones debido a que el modelo de material resultante se basaría en material
de tamaño reducido y de movimiento lento, lo que no representa el material real ni su comportamiento
del flujo a través de un punto de transferencia. En lugar de una teoría de flujo general, las entradas de
la prueba para el material a granel en el software DEM se deben comparar con el régimen de flujo
anticipado en la aplicación del transportador. Esto ser relaciona con la velocidad de la corriente, la
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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profundidad y la naturaleza del plano de corte autógeno, donde ocurre el deslizamiento. La Figura 16.40
muestra el comportamiento general del flujo granular e ilustra el aumento en la resistencia del flujo con la
velocidad y por qué los resultados comunes de la celda de corte no siempre son útiles para las simulaciones
DE.
Factor de fricción
0
Tasa de deformación por corte
Figura 16.40
R
esistencia del flujo en comparación a la velocidad al comparar los resultados de la
simulación con los resultados de laboratorio
Se debe tener en cuenta que la resistencia al deslizamiento en las superficies del chute más suaves que el
material se puede determinar directamente de las pruebas de corte típicas, como se mencionó antes para
el uso en los modelos de DEM.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Calibración del modelo de material
El propósito de la prueba física del material real es brindar la base a partir de la cual se puede producir un
modelo de material. Sobre la base de estos resultados de laboratorio, se pueden determinar las entradas
necesarias requeridas para los componentes del modelo de material.
Debido a que este modelo de material de DEM se basa en la prueba del material real, bajo condiciones
de flujo representativas, un ingeniero de diseño del punto de transferencia puede tener la confianza de que
los resultados observados en la simulación reflejan con precisión el comportamiento del flujo del material
real.
Figura 16.41
L
os modelos DEM calibrados pueden ayudar con
la validación de los diseños
Los modelos de material de DEM calibrados brindan al ingeniero de diseño la mayor confianza y
perspectivas sobre la eficacia de un diseño de punto de transferencia. Los siguientes ejemplos demuestran
cómo se pueden identificar las inquietudes y los problemas comunes en el diseño del punto de
transferencia y, posteriormente, tratar mediante la simulación DE como parte del proceso de diseño.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Acumulación y bloqueo de material
Al visualizar y al movilizar el flujo de material a medida que se traslada a través de un punto de
transferencia, los ingenieros de diseño pueden identificar las áreas donde las cantidades no deseadas de
material se acumulan y potencialmente causan obstrucciones o bloqueos. Los ajustes al diseño se pueden
realizar y probar para promover el flujo e impedir que ocurra dicha acumulación.
Figura 16.42
Simulación DE de la acumulación de material en un chute
Al visualizar el flujo de material dentro de un punto de transferencia se pueden identificar las áreas de
acumulación excesiva de material.
Figura 16.43
Región de alto impacto identificada por la simulación DE
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
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Flujo no-simétrico y zonas muertas
El control del flujo de los materiales a granel dentro de un punto de transferencia es esencial para
minimizar los daños en los equipos, disminuir la generación de polvo y mantener la capacidad operativa
requerida. La simulación DE permite la evaluación del comportamiento del flujo de material en todas las
partes de un punto de transferencia y los problemas potenciales, por ejemplo, la identificación del flujo
no-simétrico y las zonas muertas.
El chute de muestreo
de productos corta
el flujo aquí
Figura 16.44
Problemas de flujo identificados mediante las simulaciones de DEM
También se pueden identificar las zonas muertas y los comportamientos del flujo no deseados. Un
modelo de DEM calibrado se utilizó para evaluar los problemas del flujo real presentes en un punto de
transferencia de bauxita, como se muestra en la Figura 16.44.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
16
Figura 16.45
Simulación DE que muestra el derrame de material delante del
transportador de recepción.
7
6
5
4
Velocidad en línea
3
Velocidad de impacto
2
1
Velocidad (m/s)
0
8.00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
-1
Distancia desde el punto de carga (m)
6.00
4.00
2.00
0.00
Figura 16.46
Análisis de velocidad del material cargado en la banda de recepción
DEM se puede utilizar para evaluar el comportamiento del flujo de los materiales a granel, a medida que
se cargan sobre la banda transportadora de recepción. Esto incluye perfiles de velocidad del material y
distribuciones de la carga del transportador, así como los comportamientos del flujo a granel, como por
ejemplo, la "ebullición", que en última instancia pueden generar el bloqueo del punto de transferencia.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
16
Determinación de la capacidad operativa
Garantizar que se satisfagan las necesidades operativas del usuario final es crítico durante la etapa de
diseño de un punto de transferencia. La simulación DE puede brindar medidas importantes, tales como el
rendimiento y la tasa de flujo másico, para asegurar que el diseño propuesto cumpla con estas necesidades.
14000
10000
8000
Banda de distribución de flujo másico
6000
Banda de recepción de flujo másico
4000
2000
0
0 5 10 15 20
Tiempo (segundos)
Figura 16.47
S
imulación DE utilizada para determinar la tasa de flujo másico
existente en un punto de transferencia
La determinación de la tasa de flujo másico de material a medida que sale de un punto de transferencia,
mediante el uso del sensor de flujo a granel, es esencial para garantizar que se logre la capacidad en
un diseño. Los ejemplos aquí mostrados son solo una muestra de la perspectiva que es posible cuando
se utiliza la simulación DE para investigar los comportamientos del flujo de material en los puntos de
transferencia. Mediante el uso de modelos de material de DEM calibrados, los ingenieros de diseño
pueden obtener una perspectiva significativa para tratar una amplia variedad de inquietudes comunes
durante el proceso de diseño de un punto de transferencia.
Conclusión de DEM
La simulación DEM se implementa cada vez más como una herramienta cotidiana de diseño y análisis,
para el diseño de los puntos de transferencia del transportador. Cuando se utiliza con eficacia, les brinda
a los ingenieros de diseño perspectivas valiosas sobre el rendimiento de un punto de transferencia durante
todas las etapas de un proyecto de diseño.
Para tener confianza en que los resultados de una simulación DE reflejan los comportamientos reales
que probablemente estarán presentes una vez que se fabrique un punto de transferencia, se debe formar
un enlace entre el material real y el equivalente de la simulación. Este enlace se debe basar, en la mayor
medida posible, en la prueba dinámica del material, tal como aparece in situ en lugar de confiar en las
pruebas casi estáticas. A través de la prueba física del material y la calibración de las entradas requeridas
del software DEM, un modelo de material de DEM se puede producir de manera que brinde los
comportamientos del flujo adaptado al propósito. Este modelo de material se puede utilizar en el diseño
basado en la simulación DE de los puntos de transferencia.
El enlace formado entre los comportamientos del flujo de material real y virtual brinda confianza en los
resultados de la simulación DE. El ingeniero de diseño puede utilizar el análisis de un flujo simulado para
identificar las configuraciones más optimizadas del diseño, mitigar los riesgos y aumentar la confianza a lo
largo del proceso de diseño, lo que maximiza las oportunidades de lograr un diseño en el primer intento.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
16
ACCIONAMIENTOS DEL TRANSPOTADOR SIN
ENGRANAJES
Introducción
La industria de la minería cada vez más utiliza los transportadores todo terreno como el modo preferido
de transporte de minerales desde la mina hasta la planta de procesamiento. Una combinación del grado
del mineral y la ubicación de la planta también aumenta la demanda de sistemas transportadores más
largos y con mayor capacidad de transporte. Por ejemplo, en Chile y Perú, a menudo, las minas están a
altitudes muy altas, mientras que las plantas concentradoras están ubicadas en altitudes más bajas para
evitar la disminución de la capacidad de los equipos y brindarles a los empleados de la planta mejores
condiciones de trabajo. Esto, junto con el aumento del rendimiento de la planta de procesamiento
debido a los grados más bajos de los minerales, significa que se requieren transportadores más largos
y una capacidad de transporte más alta. El modo más ecológico y rentable de transporte es sin duda
alguna el transportador todo terreno. Esto es evidente en la frecuencia con la que las compañías mineras
seleccionan sistemas transportadores con capacidad más alta, siempre que es posible. Como resultado de
estos nuevos requisitos, todo el proceso de producción depende de la disponibilidad, la confiabilidad y la
rentabilidad del sistema transportador todo terreno.
Interesantemente, la tecnología para los sistemas transportadores sin engranajes es la misma que la que
se utiliza para los sistemas de accionamiento de grúas en las minas. Las condiciones de funcionamiento
en las aplicaciones de grúas en las minas son mucho más exigentes que las de las aplicaciones de
transportadores todo terreno. La cantidad de ciclos de arranque y detención es significativamente más alta
y la aplicación se caracteriza por cambios frecuentes entre el motor y el funcionamiento regenerativo.
TECNOLOGÍAS EMERGENTES
16
Acoplamiento Acoplamiento
Freno de disco Freno de disco
Motor Motor
Polea
Acoplamiento Acoplamiento
Caja de cambios Caja de cambios
Figura 16.48
Doble accionamiento engranado de alta velocidad con motor de inducción con jaula de ardilla
Accionamiento
sin engranajes Freno
de disco
Polea
Figura 16.49
Accionamiento único de baja velocidad sin engranajes con motor sincrónico
Para obtener la clasificación de potencia de 6 MW (8,046 Hp), una solución engranada convencional
requiere dos sistemas de accionamiento de alta velocidad, en los que cada uno conste de un motor de
inducción con jaula de ardilla (SCIM, por sus siglas en inglés), un freno de disco, acoplamientos y un
reductor de engranajes equipado con numerosas piezas como el motor, los cojinetes de engranajes, los
sellos, las ruedas dentadas y la lubricación con aceite con unidad de reenfriamiento. La cantidad de
piezas de desgaste y ruptura es en consecuencia alta (tantas como 22) y el tiempo medio entre fallas es
comparativamente bajo (solo 3-4 años).
Un sistema de accionamiento eléctrico sin engranajes, por otro lado, es sorprendentemente sencillo y
duradero de un modo impresionante. La misma clasificación de potencia de 6 MW (8,046 Hp) se obtiene
con solo un sistema de accionamiento, que consta de un motor sincrónico único de 6 MW (8,046 Hp). La
cantidad de piezas de desgaste y ruptura no es más que dos y el tiempo medio entre fallas es tan alto como
30 años, lo que excede con un margen suficiente la vida útil operativa esperada del sistema transportador
todo terreno. También hay una reducción considerable en la huella y la cantidad de instrumentación
requerida.
La confiabilidad y los ahorros en los costos del sistema se pueden mejorar incluso más mediante el
uso de un motor sin cojinetes en el sistema de accionamiento sin engranajes. Un motor sin engranajes
y sin cojinetes de baja velocidad de 6 MW (8,046 Hp) puede reducir el gasto de capital y operativo
(CAPEX y OPEX, por sus siglas en inglés) en hasta un 7 por ciento durante un período de 20 años en
comparación con un sistema de accionamiento doble engranado de alta velocidad. Debido a que un
motor sin cojinetes virtualmente no requiere mantenimiento, la confiabilidad y la disponibilidad del
sistema de accionamiento mejora incluso más.
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
16
Motor sincrónico de baja velocidad sin engranajes
Los motores sincrónicos en el sistema de accionamiento eléctrico sin engranajes preferentemente deben
tener de 12 a 16 polos para minimizar la cantidad de variaciones en el diseño y tener un motor tan
compacto como sea posible. El torque disponible de un motor único de > 2300 kN-m (1,696,392 lbf-ft) es
suficiente para crear el torque máximo posible que se pueda transferir entre una polea y su banda. Solo un
motor por polea reduce de manera significativa la cantidad de equipos eléctricos y mecánicos requeridos
para poner en marcha y operar el sistema de accionamiento (transformador, convertidor de frecuencia,
motor, bases, extremos de ejes accionados, etc.). Además, el freno de disco se puede instalar en el lado
opuesto de la polea para brindar un fácil acceso al motor y al freno. La interfaz entre el motor y el eje de
la polea se ubica afuera del motor, lo que permite la desconexión rápida y fácil de la polea del motor, en el
caso de que haya desgaste o una falla.
Figura 16.50
Estación de accionamiento principal con accionamientos sin engranajes y
frenos de disco en el lado opuesto
La curva de eficiencia de un motor sincrónico (SM, por su siglas en inglés) sin engranajes es distinta a la
del motor de inducción con jaula de ardilla (SCIM, por su siglas en inglés) o a la del motor de inducción
con rotor devanado (WRIM, por su siglas en inglés) en varios sentidos, como se muestra en la Figura
16.51:
• Cuanto más alta es la potencia de un SM, más alta es la eficiencia.
• En la carga parcial (hasta aproximadamente el 45% de la carga), aumenta la curva de eficiencia del
SM. Mientras que la eficiencia del SCIM engranado es más baja en general, disminuye de manera
significativa en aproximadamente un 60% de la carga.
Eficiencia en comparación con la carga del motor - Comisión Electrotécnica Internacional
(IEC, por sus siglas en inglés)
2 x 2500 kW to 1 x 5000 kW Motor al 100% de la velocidad
98
96
SM 1 x 5000 kW
Eficiencia (%)
94
SM 2 x 2500 kW VSD con motor de jaula
92 de ardilla (SCIM) + engranaje
Motor de anillos rozantes
90 (WRIM) + engranaje
Figura 16.51
Ejemplo de las curvas de eficiencia en diferentes cargas para SCIM, WRIM engranados y SM sin engranajes
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
16
Convertidores de frecuencia para los accionamientos
del transportador sin engranajes
Existen varias soluciones de accionamientos posibles para los motores sincrónicos sin engranajes. La
solución más apta para las aplicaciones de accionamiento sin engranajes son los inversores de fuentes
de voltaje (VSI, por sus siglas en inglés) compatibles con la red en una configuración de accionamiento
único o múltiple. Los VSI de los accionamientos operan motores sin problemas y con precisión durante el
arranque y también a la frecuencia baja requerida de 5 – 8 Hz con un factor de potencia alta dentro del
rango de velocidad y carga.
Los accionamientos únicos se utilizan si hay solo un motor para operar en el extremo de cabeza o de
cola de la banda transportadora. Están disponibles para el funcionamiento cuadrante de 1 a 4 con diodo
o secciones de suministro armónico bajo del extremo frontal activo. Los accionamientos múltiples son
soluciones altamente modulares. Las mismas secciones de suministro que para accionamientos únicos
están disponibles para alimentar el bus de CC común. Los sistemas redundantes pueden tener dos
secciones de suministro paralelas. Según la configuración del transportador, varias secciones del inversor
se pueden conectar al bus de CC común para controlar los motores individuales. Si hay transportadores
en serie, los motores en el extremo de cabeza de un transportador y el extremo de cola del siguiente
transportador se pueden conectar al mismo accionamiento múltiple.
CA CA CA CA CA CA CA CA CA
CC CC CC CC CC CC CC CC CC
CA CA CA CA CA CA CA CA CA CA CA AC CA CA CA CA
CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC
M M M M M M M M M M M M M M M M
Figura 16.52
Son posibles las diversas combinaciones de accionamientos e inversores
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TECNOLOGÍAS EMERGENTES
16
TRITURACIÓN EN EL POZO
La mayoría de las personas relaciona el manejo de materiales en la minería con el manejo de los minerales
en cuestión, por ejemplo, mineral de hierro, el carbón, etc. Sin embargo, en la minería a cielo abierto,
la mayoría del material manejado y transportado está sobrecargado con un factor sustancial. En las
minas de lignito, la extracción de sobrecarga se ha realizado mediante sistemas continuos de minería
durante aproximadamente 100 años, impulsados por grandes cantidades de sobrecarga con relaciones
de desprendimiento de sobrecarga de mineral de cinco, seis y más. En combinación con condiciones
de excavación relativamente fáciles en la mayoría de las minas de lignito, la extracción de sobrecarga
continua eficiente con transportadores todo terreno alimentados por ruedas de cangilones o excavadoras
de cadenas de cangilones, ya sea a través o alrededor del pozo, es el método recomendado.
Sin embargo, en las minas de roca dura, las personas no estaban dispuestas a hacer un esfuerzo adicional
para la reducción del tamaño de la sobrecarga, con el fin de prepararla para el transporte en la banda.
Por lo tanto, en varias minas, el transporte en camión fue y aún es el procedimiento estándar. Con el
aumento muy sustancial de los precios del combustible y de los neumáticos, los costos operativos han
aumentado hasta el punto en que el traslado con transportador se ha vuelto atractivo desde el punto de
vista económico en muchas aplicaciones. Esta tendencia está respaldada por la capacidad cada vez mayor
de estos sistemas. Recientemente, algunos proveedores de sistemas han comenzado a proponer e instalar
sistemas que están diseñados en torno a una estación de trituración móvil, por lo tanto, se elimina por
completo la necesidad de los camiones, debido a que la estación de trituración puede seguir la pala de
cable.
En una instalación típica la trituradora móvil alimenta el material a través de una tolva de carga hacia un
transportador de frente, desde donde se traslada mediante transportadores conectados a un transportador
de descarga móvil, donde un carro tripper montado en oruga y un esparcidor forman un vertedero. En
dicha instalación, solo la trituradora, el carro tripper y el esparcidor se mueven en intervalos cortos. La
trituradora móvil, por ejemplo, se puede mover varias veces por hora, incluso por unos pocos metros, para
coincidir con la movilidad de la pala. Los transportadores permanecen estacionarios durante semanas y
meses.
Figura 16.53
Trituración en el pozo
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APÉNDICE A UNIDADES
A
INTRODUCCIÓN
La Conferencia de Ingeniería de la Asociación de Fabricantes de Equipos Transportadores (CEMA,
por sus siglas en inglés) ha decidido agregar unidades métricas en la séptima edición de Transportadores
de banda para materiales a granel. Por decisión de la Conferencia, la séptima edición se elaboró
utilizando unidades inglesas con equivalentes métricos, siempre que sea posible expresar las ecuaciones
fundamentales en que se puedan utilizar tanto unidades métricas como imperiales. El Apéndice A se
presenta como una guía abreviada relevante de los cálculos de los transportadores de banda utilizados en
la séptima edición.
UNIDADES DE FUERZA
La unidad básica de fuerza en el sistema imperial es el slug, s. Por definición un slug es la fuerza necesaria
para acelerar una libra por un pie por segundo al cuadrado. Toda expresión de fuerza en slugs debe tener
las unidades de lb-ft/s2. La tensión de la banda en unidades imperiales se expresa en libras por pulgada de
ancho, PIW, por sus siglas en inglés.
La unidad básica de fuerza en el sistema internacional (SI) es el Newton, N. Por definición un Newton es
la fuerza necesaria para acelerar un kilogramo por un metro por segundo al cuadrado. Toda expresión de
fuerza en Newtons debe tener las unidades de kg-m/s2. Para calcular la tensión de la banda en el sistema
internacional (SI) de unidades es necesario expresar los valores de todos los componentes de tensión en
Newtons, N, y el peso en kilogramos, kg, y las medidas lineales en metros, m.
Debido a que para la mayoría de los cálculos de la séptima edición la aceleración de la gravedad no entra
en el juego, y para simplificar los cálculos en unidades imperiales, las unidades de fuerza se expresan como
libras fuerza (lbf) y kilogramos fuerza (kgf). Cuando se requiere una clara distinción entre fuerza y masa,
las unidades de masa se expresan
en libra masa (lbm) y kilogramos masa (kgm). En los casos necesarios o
habituales, los Newtons (N) se utilizan para la fuerza. El peso unitario del material a granel se cita como
densidad aparente a lo largo de este texto, aunque la intención de los cálculos es utilizar el peso específico.
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A APÉNDICE A UNIDADES
Por lo tanto, el símbolo γm para el peso por unidad de volumen se utiliza en lugar del típico símbolo ρ de
masa por unidad de volumen. Las abreviaturas métricas de horas, h, y segundo, s, se utilizan para los dos
sistemas de unidades.
Tabla A.3
Conversión de unidades utilizadas en la séptima edición
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NOMENCLATURA
B
Este apéndice ofrece una referencia de los términos utilizados principalmente en las ecuaciones. La
nomenclatura se presenta por capítulos, ya que algunos términos se utilizan con diferentes significados
o unidades, según el contexto. En caso de dudas sobre la descripción entre el Apéndice B y el capítulo,
utilice el significado basado en el contexto del capítulo. El presente apéndice omite los capítulos sin
cálculos específicos o diagramas que requieren la explicación de los términos.
Capítulo 2
A Reemplazo de poleas
B Lado primario de reemplazo de rodillos
C Lado secundario de reemplazo de rodillos
D Espacio libre debajo del transportador para la limpieza
E Servicio limpiador de banda – Remoción
F Servicio limpiador de banda – Altura de inspección
G Paso para el personal
H Acceso en altura para el reemplazo de faldones
I Ajuste de faldones
J Altura de la abertura para el acceso del personal
K Ancho de la abertura para el acceso del personal
L Espacio libre superior
M, N Ubicación del limpiador de banda primario
O, P Ubicación del limpiador de banda secundario
Q, R Ubicación del limpiador de banda terciario
S Altura de inspección sobre la plataforma de trabajo
T, U Limpiador de banda de retorno (arado)
V Chute para material fugitivo al espacio libre de la polea
W Área de reparación de la banda
Capítulo 3
β Inclinación de los rodillos laterales (ángulo de acanalamiento)
gm Densidad aparente del material a granel transportado
σ0 Tensión adhesiva entre el material a granel y la banda
Θbanda Ángulo de inclinación de la banda
Φr Ángulo de reposo
Φs Ángulo de sobrecarga del material a granel en la banda
739
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B NOMENCLATURA
Capítulo 4
gm Densidad aparente [lbf/ft3 (kgf/m3)]
Φs Ángulo de sobrecarga del material (en grados cuando se utiliza
con una función trigonométrica, en caso contrario, en radianes)
β Ángulo de acanalamiento del rodillo (en grados cuando se utiliza
con una función trigonométrica, en caso contrario, en radianes)
A Área de la sección transversal del material a granel basada en los
criterios de diseño [ft2 (m2)]
Af Área de la sección transversal del material a granel en una banda
100% completa
As Área de la sección transversal estándar según CEMA, área de
la sección transversal de material a granel basada en rodillo de
acanalamiento de CEMA de tres rodillos iguales, el ángulo de
sobrecarga con superficie superior circular y distancia del borde
estándar [ft2 (m2)]
bc Relación adimensional entre la superficie superior efectiva de la
banda por encima del rodillo central y el ancho de la banda, BW
Bc Longitud de la superficie superior de la banda por encima del
rodillo central comparada con el ancho de la banda, BW
bd Relación adimensional entre la profundidad máxima del material
por encima de la banda en el rodillo central y el ancho de la
banda, BW
bw Relación adimensional del ancho de la banda sobre el rodillo
lateral del rodillo de acanalamiento de tres rodillos iguales
Bw Longitud de la superficie superior de la banda por encima del
rodillo lateral
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NOMENCLATURA
B
Continuación del Capítulo 4
741
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B NOMENCLATURA
Capítulo 5
gm Densidad aparente [lbf/ft3 (kgf/m3)]
ρ Densidad de los sólidos
ƒ Factor de espaciamiento del rodillo de impacto
Φs Ángulo de sobrecarga
BW Ancho de la banda [in (mm)]
CIL Carga calculada del rodillo
CILR Carga calculada del rodillo de retorno
d Desalineación del rodillo en la dirección Z [ft (m)]
Ei Energía de impacto para la selección del rodillo de impacto
F Fuerza de impacto
FL Fuerza del impacto de una partícula que cae [lbf (N)]
FS Fuerza del impacto de un flujo de material a granel [lbf (N)]
H Altura de caída [ft (m)]
IML Carga de desalineación del rodillo
ILR Capacidad de carga del rodillo
k Constante del resorte del rodillo [lbf/ft (N/m)]
K1 Factor de ajuste de la partícula
K2 Efecto de la carga en la vida útil prevista del cojinete, L10
K3A Efecto de la velocidad de la banda en la vida útil prevista del
cojinete, L10
K3B Efecto del diámetro del rodillo en la vida útil prevista del cojinete,
L10
K4 Efecto del medioambiente, el mantenimiento y la temperatura en
la vida útil potencial del rodillo
K4A Efecto del mantenimiento en la vida útil potencial del rodillo, L10
(adimensional)
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NOMENCLATURA
B
Continuación del Capítulo 5
Capítulo 6
∆ Ae Desviación de la alineación total efectiva desde la
perpendicular al recorrido de la banda [in (mm)]
∆ Aei Desviación lineal perpendicular de la instalación promedio
prevista del plano XZ [in (mm)]
∆aei Desviación
angular de la instalación promedio prevista
del plano XZ (grados)
∆ Aem Desalineación efectiva de las tolerancias de fabricación
[in (mm)]
∆ Aet Desalineación efectiva debido a la inclinación del rodillo
[in (mm)]
∆T Cambio neto en la tensión desde una fuente puntual o el
total de pérdida dT/dL continua para un tramo o polea en
particular.
∆Ta Fuerza de aceleración o desaceleración suministrada al
transportador móvil para causar el cambio de velocidad.
ΔTamn Tensión
necesaria para acelerar el material a granel a la
velocidad de la banda de recepción
ΔTbcn Tensión añadida por los limpiadores/arados de banda en el
tramo “n”
∆Tbin Aumento de tensión por la resistencia a la indentación del
caucho, entre el rodillo y la banda
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B NOMENCLATURA
744
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NOMENCLATURA
B
Continuación del Capítulo 6
745
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B NOMENCLATURA
746
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NOMENCLATURA
B
Continuación del Capítulo 6
Ld istancia de desplazamiento que el transportador recorre antes
D
de la detención
Lm Porción cargada de la banda, varía entre 0.0 y la longitud de la
banda, L
Ln Longitud del tramo [ft (m)]
m Cantidad de limpiadores de banda en el tramo "n"
Md Material descargado durante la detención (toneladas)
mm 1 o 2 (revise ambos casos)
n El subíndice, n, se refiere a un tramo de una serie de tramos o
poleas que conforman un transportador completo, típicamente,
desde la polea de cola en la dirección del movimiento.
Ni Rpm reales del rodillo basadas en el diámetro y la velocidad de la
banda (rpm)
nr Cantidad de rodillos por juego de rodillos
Pbn Potencia lineal vista por la banda en la polea "n"
Pdn Potencia rotativa mínima requerida del accionamiento aplicada a
la polea "n" [hp (kW)]
Pjn Parámetro de indentación de la cubierta inferior de caucho
Q Tasa de carga o capacidad de diseño del material a granel
[tph (mtph)]
R Relación de reducción de velocidad de accionamiento
Rpn Suma del vector de las tensiones de la banda y el peso de la
polea para el tramo "n"
Rrbc Factor de modificación para resistencias del limpiador de banda
(adimensional)
Rrbi Factor de modificación para resistencia a la indentación del
caucho (adimensional)
Rrdp Factor de modificación para resistencias del arado de descarga
(adimensional)
Rrim Factor de modificación para pérdidas por desalineación de los
rodillos (adimensional)
Rris Factor de modificación para resistencia del sello de rodillo
(adimensional)
Rriv Factor de modificación para resistencia dependiente de la
velocidad del sello de rodillo (adimensional)
RriW Factor de modificación para efecto de la carga del rodillo
(adimensional)
Rrmg Factor de modificación para resistencias del rodillo garland
(adimensional)
Rrmz Factor de modificación para pérdida de tensión en el tramo “n”
(adimensional)
Rrp Factor de modificación para resistencia de la polea (adimensional)
Rrpf Factor de modificación para resistencias de banda de polea activa
(adimensional)
Rrs Factor de modificación para tensión debido a que el material se
desliza contra los pares de faldones (adimensional)
Rrsb Factor de modificación para resistencias de la cama de
deslizamiento (adimensional)
Rrss Factor de modificación para arrastre del sello del faldón
(adimensional)
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B NOMENCLATURA
748
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NOMENCLATURA
B
Continuación del Capítulo 6
Capítulo 7
θi Ángulo en grados que forma la pendiente del chute con la
horizontal
A Cubierta protectora para cables durante toda la vida útil de la
banda
B Cantidad de cubierta superior usada en la vida útil de la banda
C Cantidad de cubierta inferior usada en la vida útil de la banda
D Diámetro del cable
E Caucho que recubre los cables de acero y compuesto
especialmente para ser compatible con el caucho de la cubierta y
adherirse a los cables de acero
F Espesor del caucho que protege los cables durante el servicio.
Este protector de caucho no es parte de las cubiertas superior ni
inferior de desgaste que se utilizan para estimar el tonelaje de la
banda
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B NOMENCLATURA
Capítulo 8
θn Ángulo de tensión de la banda (grados)
φn Ángulo de tensión de la banda para el caso “n” (grados)
A Brazo de momento de la polea [in (mm)]
B Centros de cojinetes [in (mm)]
C Brazo de momento del refuerzo del eje [in (mm)]
C1 Capacidad de carga dinámica para cojinetes de bolas, cónicos y
esféricos, 1 millón de revoluciones
C90 Capacidad de carga dinámica para cojinetes de rodillo cónico,
90 millones de revoluciones
D Diámetro del eje [in (mm)]
Ey Módulo de Young
FA Carga de empuje
FR Carga radial
F.S. Factor de seguridad
I Área de momento de inercia del eje en el cubo
I2 Área de momento de inercia del eje en la polea
ka Factor de superficie (adimensional)
kb Factor de tamaño (usado como adimensional)
kc Factor de confiabilidad (adimensional)
kd Factor de temperatura (adimensional)
ke Factor del ciclo de trabajo (adimensional)
kf Factor de concentración de esfuerzo de fatiga (adimensional)
kg Factor de diversos servicios (adimensional)
M Momento de flexión [lbf-in (N-mm)]
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NOMENCLATURA
B
Continuación del Capítulo 8
P Carga equivalente
R Carga resultante en la polea [lbf (N)]
rpm Revoluciones por minuto
Sf Límite de fatiga del eje corregido
Sf* 50% de las resistencias a la tensión máximas para materiales de
eje de la polea típicos
Sy Límite elástico [psi (MPa)]
T Momento de torsión [lbf-in (N-mm)]
T1 Tensión de la banda del lado ajustado [lbf (N)]
T2 Tensión de la banda del lado suelto [lbf (N)]
T3 Poleas no accionadas de tensión de la banda [lbf (N)]
tan α Tangente del ángulo del eje doblado y su eje neutral antes del
doblado en el disco extremo de la polea
Tccw Tensión de la banda en el sentido contrario a las agujas del reloj
[lbf (N)]
Tcw Tensión de la banda en el sentido de las agujas del reloj [lbf (N)]
W Peso de la polea y el eje [lbf (N)]
X Factor de carga radial, consulte al fabricante de cojinetes para
obtenerlo para el cojinete específico
Y Factor de carga de empuje, consulte al fabricante de cojinetes
para obtenerlo para el cojinete específico
Capítulo 9
Δ Cambio en el ángulo de la banda que entra y sale de la curva
θ Ángulo de acanalamiento de rodillos laterales
σa–banda de tela
Reducción de la tensión en el borde de la banda de tela
sa–banda de cable de acero
Reducción de la tensión en el borde de la banda de cable de acero
µ Factor de fricción adecuado entre la banda y el rodillo interno,
externo o central correspondiente
Arco Longitud de arco de una curva vertical convexa
Bm Módulo de elasticidad de la banda transportadora por capa
[lbf/in (N/mm)]
BW Ancho de la banda [in (mm)]
c Punto de la línea de la banda del lado de transporte donde
comienza la concavidad
c1 Intersección de dos recorridos de transportadores rectos
C25 Constante basada en la inclinación máxima de 25° a la horizontal
(adimensional)
751
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B NOMENCLATURA
752
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NOMENCLATURA
B
Continuación del Capítulo 9
753
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B NOMENCLATURA
Capítulo 11
BWc Ancho de la banda a limpiar [in (mm)]
Cb Material arrastrado [tph (mtph)]
h Distancia de caída vertical de una partícula o flujo homogéneo de
material a granel
IE Energía de impacto de la cama/base de impacto [lbf/ft (N/m)]
k Constante del resorte de la cama/base de impacto, [lbf/ft (N/m)]
Lcb Nivel de material arrastrado [lb/ft2 (g/m2)]
754
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NOMENCLATURA
B
Continuación del Capítulo 11
Capítulo 12
∆Te-alimentador
Tensión total para un alimentador de banda
α Ángulo de cuenca (respecto a la horizontal)
β Ángulo de la placa posterior (respecto a la horizontal)
θ i Ángulo de corte del chute de descarga (grados)
φ Ángulo de inclinación de transportador en la carga o descarga
Φ Ángulo de inclinación del transportador de banda a la horizontal
(grados)
Φi Ángulo de fricción interna del sólido a granel en el plano de corte
(grados)
γ Ángulo de la placa lateral (a la horizontal)
gm Densidad aparente del material a granel [lbf/ft3 (kgf/m3)]
µb Coeficiente efectivo de fricción entre sólidos a granel, el faldón y la
banda
µs Coeficiente de fricción de interfaz entre el sólido a granel y el
faldón (adimensional)
∆TQi Tensión de la banda requerida para cortar el material a granel en
la tolva de alimentación
a1 Distancia sobre la superficie de la banda del centro de gravedad
de la forma de la sección transversal de la carga, en el punto
donde la polea es tangente a la banda
aa Altura mínima del faldón no cubierto [in (mm)]
Au Total de áreas abiertas del punto de transferencia donde puede
ingresar aire [ft2 (m2)]
BW Ancho de la banda [in (mm)]
CF Factor de conversión de la unidad
cg Centro de gravedad de la sección transversal de la forma de la
carga
D Diámetro promedio de sólidos a granel [ft (m)]
et Punto donde el material deja la banda
FQ Fuerza para cortar el material a granel a medida que sale de la
tolva de alimentación
g Aceleración debido a la gravedad
h Distancia sobre la superficie de la banda de la parte superior de la
carga, en el punto donde la banda es tangente a la polea
La Distancia para acelerar el material a granel a la velocidad de la
banda receptora
Pv Presión hidrostática en los faldones
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B NOMENCLATURA
Capítulo 13
CF Factor de conversión
Nn Velocidad de rotación de la polea del tope de detención (rpm)
Pdn Potencia total del sistema en el lugar de accionamiento [hp (kW)]
rpm Revoluciones por minuto del eje del motor
rpmac-motor
Velocidad del motor de CA
SF Factor de servicio
Tacel Torque de motor primario para la carga de torque requerido [lbf/ft
(kgf/m)]
Tbn Torque del tope de detención [lbf/ft (N/m)]
Timeacel Tiempo de aceleración del motor
WK Momento de inercia de las partes rotativas del motor
2
[lbf/ft2 (kgf/m2)]
Capítulo 15
g Aceleración debido a la gravedad
h Recorrido vertical del conjunto de peso de los tensores
756
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NOMENCLATURA
B
Continuación del Capítulo 15
Capítulo 16
gm Densidad aparente del material
β Ángulo de acanalamiento
Φs Ángulo de sobrecarga
A Requisitos de aire para elevar la carga y la banda
Af Factor de corrección de la altura del ventilador (adimensional)
Av Volumen de aire para ventilar, no recolectar
BW Ancho de la banda [in (mm)]
F2e Eficiencia del filtro (adimensional)
Fe Eficiencia del ventilador (adimensional)
Ff Factor de fricción (adimensional)
H Elevación [ft (m)]
L Longitud a lo largo de la línea de la banda
757
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B NOMENCLATURA
758
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INTRODUCCIÓN
Las limitaciones en el método histórico fueron la motivación para introducir el método universal en la
sexta edición y para mejorar el método universal en la séptima edición. Los transportadores de banda
más largos, y los transportadores todo terreno en particular, destacaron algunas de las limitaciones del
Método Histórico de CEMA. La necesidad de interpolación y extrapolación de los valores en las tablas
de búsqueda era problemática al realizar la conversión de los cálculos a mano de la quinta edición
en los programas informáticos con base en el Método universal. Muchas de las categorías de pérdida
que se agrupan en el Método Histórico de CEMA, en parte debido a que su influencia fue mínima en
transportadores cortos y en parte debido a que la física fundamental no estaba lo suficientemente bien
definida, en la actualidad pueden comprenderse mejor y pueden examinarse como pérdidas individuales
en el Método Universal.
El Método Histórico de CEMA aún es útil para los transportadores cortos. El Apéndice C es un extracto
tomado de la quinta edición de Transportadores de banda para materiales a granel. Puede obtener una
copia completa del Método Histórico de CEMA para la ingeniería eléctrica del transportador a través
de CEMA, en el Capítulo 6 de la quinta edición del Libro de bandas de CEMA, Tensión de la banda,
ingeniería eléctrica y de accionamiento.
TRANSPORTADOR ESTÁNDAR
El Método Histórico corresponde a un transportador estándar definido como:
• Un solo tramo de menos de 3,000 ft de longitud
• Puntos de carga de flujo libre simples o múltiples
• En inclinación, en descenso u horizontal, con o sin curvas verticales
• Banda con recubrimiento de tela
• Rodillos de acanalamiento planos o de tres rodillos iguales
• Unidireccional o de reversa a cualquier velocidad
• Accionamientos individuales o múltiples
• Tensores por gravedad o automáticos
• Tensión máxima de la banda de 16,000 lbf
Te ×V
hp =
33,000
Ecuación C.1
Ecuación de hp
Para determinar la tensión efectiva, Te, es necesario identificar y evaluar cada una de las fuerzas
individuales que actúan en la banda transportadora y que contribuyen a que la tensión requerida impulse
la banda en la polea motriz. Te es la integración final de las tensiones de la banda producidas por fuerzas
como:
• La carga gravitacional para levantar o bajar el material que se transporta.
• La resistencia a la fricción de los componentes, el accionamiento y todos los accesorios del
transportador al funcionar a la capacidad de diseño.
• La resistencia a la fricción del material a medida que se transporta.
• La fuerza requerida para acelerar el material continuamente a medida que se suministra sobre el
transportador por un chute o un alimentador.
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Ecuación C.2
Te, fórmula del Método histórico de CEMA para calcular la tensión efectiva, Te
Donde:
760
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La resistencia de los rodillos a la rotación es principalmente una función de la resistencia de los sellos,
la grasa y los cojinetes. Un rodillo de tensión típico con cojinetes antifricción que soporta una carga de
1,000 lbf requerirá una fuerza de giro en la periferia del rodillo de tensión de 0.5 a 0.7 lbf para superar
la fricción del cojinete. El desgaste o agitación de la grasa de los cojinetes y de los sellos de los cojinetes
requerirán fuerza adicional. Esta fuerza, sin embargo, por lo general es independiente de la carga sobre el
rodillo de tensión.
En condiciones normales, la grasa y el sello de fricción en un rodillo bien lubricado variarán de 0.1 a 2.3
lbf/rodillo, según el tipo de rodillo, los sellos y el estado de la grasa.
La resistencia al deslizamiento entre los rodillos de tensión y la banda se genera cuando los rodillos de
tensión no se encuentran exactamente a 90 grados con respecto al movimiento de la banda. Después de la
instalación inicial, la desalineación deliberada del rodillo a menudo ayuda a alinear la banda. Incluso las
mejores instalaciones cuentan con un algún requisito de este tipo. Sin embargo, la desalineación excesiva
del rodillo resulta en un aumento extremo en la resistencia a la fricción y debe evitarse.
Tabla C.3
Peso promedio estimado de la banda para bandas de capas múltiples o reducidas
Algunos rodillos de acanalamiento están diseñados para funcionar con un pequeño grado de inclinación
en la dirección de desplazamiento de la banda, para ayudar en la alineación de la banda. Esta inclinación
resulta en un ligero aumento de la fricción de deslizamiento que debe ser considerado en la fórmula de
potencia.
S
K x = 0.00068 × (Wb + Wm ) + i (lbf/ft)
Ai
Ecuación C.4
Kx, ecuación para valores de Kx por unidad de longitud
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Donde:
Ai = factor adimensional de la Tabla C.5
Si = espaciamiento de rodillos (ft)
Wb = peso de la banda por unidad de longitud (lbf/ft)
Wm = peso sel material a granel transportado por unidad de longitud (lbf/ft)
Tabla C.5
Ai, factores de resistencia a la fricción
Los valores Ai son valores promedio e incluyen resistencia a la rotación por fricción para los rodillos de
transporte y de retorno. Los rodillos de retorno se basan en un solo tipo de rodillos. Si se utilizan dos
rodillos de retorno en V, se deberá aumentar el valor Ai en un 5%. En el caso de los transportadores largos
o de bandas a muy alta velocidad (más de 1,000 fpm), consulte a las compañías miembro de CEMA para
obtener información sobre los valores específicos de Ai.
Las Tablas C.7 y C.8 proporcionan valores de Ky para los rodillos de transporte ya que varía con las
diferencias en el peso/ft de la banda transportadora, Wb; carga, Wm; espaciamiento de rodillos, Si; y
el porcentaje de la pendiente o el ángulo que forma el transportador con la horizontal. Al aplicar un
espaciamiento de rodillos, Si, distinto a los que se especifican en las Tablas C.7 y C.8, se deberá utilizar la
Tabla C.11 para determinar un valor Ky correcto.
Figura C.6
Ky, ejemplo de interpolación
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Tabla C.7
Ky, valores para transportadores de 250 a 800 ft de longitud
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Tabla C.8
Ky, valores para transportadores de 1000 a 3000 ft de longitud
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Los valores de Ky de las Tablas C.7 y C.8 corresponden a transportadores de hasta 3,000 ft de longitud
con una sola pendiente y un pandeo máximo de la banda de 3% entre los rodillos de acanalamiento y
de retorno. El espaciamiento de los rodillos de retorno es de 10 ft nominales y la carga de la banda es
uniforme y continua.
La Ecuación C.9 proporciona valores de Ky para los rodillos de transporte de los transportadores de
banda cuya longitud, número de pendientes y/o tensiones promedio en la banda superan las limitaciones
especificadas anteriormente para los transportadores cubiertos en las Tablas C.7 y C.8. Esta ecuación
se aplica a transportadores en los que la tensión promedio de la banda es de 16,000 lbs o menos. Para
determinar el factor Ky para utilizar en el cálculo de transportadores de esta clase, es necesario, como
primera medida, suponer un valor tentativo para la tensión promedio de la banda. El método gráfico para
determinar la potencia del transportador (páginas 141 a 145 de la quinta edición) puede ser de ayuda en
la estimación de este valor tentativo inicial de la tensión promedio de la banda.
Ecuación C.9
Ky, cálculo de Ky para el valor inicial
Utilizando la Ecuación C.9, es posible determinar un valor inicial de Ky y posteriormente, una tensión
promedio inicial de la banda. La comparación de esta tensión promedio calculada de la banda con el valor
tentativo original determinará la necesidad de seleccionar otra tensión en la banda asumida. Vuelva a
calcular Ky y calcule un segundo valor para la tensión promedio de la banda. El proceso debe repetirse hasta
que haya una concordancia razonable entre las tensiones de la banda calculadas estimadas y finales.
La fuerza que resulta de la resistencia de la banda a la flexión a medida que se mueve sobre los rodillos
para el recorrido de retorno se calcula de la misma manera que la resistencia a la flexión para el recorrido
de transporte, excepto que se utiliza un valor constante de 0.015 en lugar de Ky. La resistencia a la
flexión de la banda sobre los rodillos es una función del diseño de la banda, el espesor de la cubierta y la
indentación de los rodillos, el tipo de compuesto de caucho, el diámetro del rodillo, la temperatura y otros
factores. La resistencia de la banda a la flexión aumenta a temperaturas más bajas.
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+
(W
b +W
m )=
(W 20
0l
b + bf/
W ft
m )=
10
Ky 0l
(W bf/
b +W ft
m )=5
0 lbf
/ft
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Tensión de la banda (lbf x 103)
Figura C.10
Efecto de la tensión de la banda en la resistencia del material a la flexión sobre los rodillos
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Tabla C.11
Factores Ky corregidos para interpolación
La resistencia de la carga de material a la flexión sobre los rodillos es una función de la tensión de la
banda, el tipo de material, la forma del corte de la sección transversal de la carga y el espaciamiento de los
rodillos. Las medidas indican que el factor más importante es la tensión de la banda, ya que esto controla
la cantidad de flexión de la carga. La Figura C.10 muestra esta relación para un espaciamiento de rodillos
típico.
Para un peso dado por pie de la banda y la carga, la resistencia de funcionamiento, en libras por pie
de carga, disminuye con incrementos en la tensión de la banda. Para una tensión de la banda dada, la
resistencia de funcionamiento, en libras por pie de carga, aumenta con los incrementos de la cantidad de
carga. Sin embargo, la resistencia de funcionamiento no es proporcional al peso de la carga.
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Tabla C.12
Valores A y B para la Ecuación C.9
Se ha desarrollado información similar a la de la Tabla C.12 mediante el análisis de una serie de pruebas
de campo en transportadores de banda de diferentes anchos que transportan diferentes materiales.
Muchos investigadores, tanto en Estados Unidos como en el extranjero, han analizado series similares de
pruebas de campo y han obtenido resultados similares. Aunque las expresiones exactas difieren, todos los
investigadores concuerdan en que los cambios en la tensión de la banda afectan la fuerza requerida para
flexionar el material sobre rodillos en un grado sustancialmente mayor que los cambios en el material
manejado. Este último tiene un efecto notable, y por lo tanto parece ser de menor importancia en el
cálculo total.
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Kt = 3.0
3.0
Kt Multiplicador
2.0
Kt = 1.0
1.0
Figura C.13
Kt, factor de corrección de temperatura
Kt es un factor de multiplicación que aumentará el valor calculado de las tensiones de la banda para
permitir el aumento de la resistencia que puede esperarse en condiciones de baja temperatura. El
funcionamiento a temperaturas inferiores a -15 ºF implica problemas, además de las consideraciones sobre
la potencia. Consulte al fabricante del transportador de banda para recibir asesoramiento sobre bandas
especiales, engrase, y especificaciones de limpieza y las modificaciones de diseño necesarias.
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Este documento especificará las normas mínimas para las tolerancias aceptables en la construcción
estructural y mecánica, y la instalación de los transportadores de banda. Además, ofrecerá sugerencias
útiles que se pueden emplear para cumplir con o superar estas normas. Cada punto se abordará en la
secuencia en la que se encuentra in situ.
Notas:
• Es importante seguir los procedimientos de bloqueo de ANSI al realizar los ajustes para que la
maquinaria transportadora tenga la tolerancia (ref.: ASME B15.1, B20.1 y ANSI Z244.1).
• Todas las tolerancias mecánicas y los puntos de referencia deben estar documentados por montador de
ejes y poleas o instalador de transmisiones.
Nota:
Estas tolerancias son pautas para el diseño/la fabricación, con el fin de facilitar la alineación adecuada
del rodillo y la banda de acuerdo con la sección Alineación del rodillo de este libro. El punto de mayor
importancia es la alineación del rodillo y la banda, a diferencia de la alineación estructural.
Paralelismo
Una tolerancia máxima de ± 1/8 in (± 3 mm) se debe procurar para la dimensión "espalda con espalda"
en el marco de canal o los travesaños en ángulo. Asimismo, ± 1/8 in (± 3 mm) se debe procurar entre los
entramados de vigas en I, vigas de ala ancha o vigas en forma de T, cuando se utilizan como cuerdas de
armaduras tipo celosía, Figura D.1.
₁ ₁ ₁ ₁
± ₈ in (3 mm) ± ₈ in (3 mm) ± ₈ in (3 mm) ± ₈ in (3 mm)
Figura D.1
Tolerancia máxima en paralelo "espalda con espalda"
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Rectitud
El desplazamiento lateral admisible máximo en los travesaños del transportador de banda debe ser de 1/8
in (3 mm) en 40 ft (12 m) de longitud, Figura D.2.
40 ft (12.2 m)
₁
₈ in (3 mm)
Figura D.2
Tolerancia máxima del desplazamiento lateral
Cuadratura
Se puede realizar una verificación en la cuadratura comparando las mediciones diagonales entre los
rodillos, como se muestra en la Figura D.3. Las líneas A y B deben estar entre 1/8 in (3 mm) para
garantizar la cuadratura del marco del transportador de banda. Asimismo, los rodillos de retorno se deben
instalar nivelados y paralelos a las poleas de cabeza y de cola.
B
A
Una sección
Dos secciones
Una sección
Figura D.3
Alineación de marco y rodillo del transportador de banda
772
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1
± 8 in
1
± 4 in
(3 mm)
(6 mm)
Nivel de referencia
Figura D.4
Tolerancia de la estructura de soporte del rodillo
Nota:
Los diseñadores y los fabricantes deben compensar la tolerancia de los elementos del molino para
satisfacer estos requisitos.
Es más conveniente alinear in situ las poleas después de que se fije el acero de soporte y antes de que
se instale la banda. Después de la alineación, se recomienda emparejar las marcas de la carcasa del
cojinete y el acero de soporte para permitir la realineación, en el caso de que se altere por algún motivo.
La desalineación intencional no se debe emplear como medio para contrarrestar otras fuerzas de
desalineación para alinear la banda.
Debido a las tolerancias de fabricación de la polea, se deben tomar mediciones de la alineación en el eje
y no en los elementos de la polea. Con el uso de topes ajustables de cojinete (en general, suministrados
por el fabricante del transportador de banda) y paquetes de calzas de superficie de apoyo completa (en
general, suministrados por el constructor), se pueden alcanzar razonablemente las siguientes tolerancias
de alineación: Al emplear la nivelación y al revisar ambos lados de la polea y las elevaciones del eje, los
cojinetes se deben instalar dentro de 1/32 in (0.8 mm), Figura D.5.
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1
H H ± 32 in
(0.8 mm)
Nivel de referencia
Figura D.5
Tolerancia de elevación de la polea y el eje
Al realizar la medición desde una línea construida perpendicular a la línea central del transportador de
banda, la línea central del eje no se debe desviar más de ± 1/32 in (0.8 mm) en los cojinetes, Figura D.6.
Debido a las ubicaciones de la polea y el acceso a ella, se recomienda utilizar líneas paralelas y plomadas
para realizar estas mediciones.
1
A ±±32 in
Línea central del (± 0.8 mm)
A transportador
Desplazamiento de la 90°
línea de referencia
Figura D.6
Tolerancia de cuadratura de la polea y el eje
Nota:
Vea la Figura D.3 para la revisión de la cuadratura.
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Si las poleas y los ejes se ensamblan o reposicionan in situ, se deben seguir las recomendaciones del
fabricante de poleas para evitar el hundimiento de los discos extremos y el pretensado residual de los
discos extremos.
Con algunos de los elementos de bloqueo, puede ser necesario revisar y ajustar los pernos de
sujeción varias veces para garantizar la seguridad del ensamble del cubo y el eje. Se deben seguir las
recomendaciones del fabricante con respecto a las revisiones y los torques del perno.
Las poleas, los ejes, los cojinetes y la estructura de soporte se pueden enviar de varias maneras de
preensamble. Los cojinetes se deben montar y colocar sobre el eje de la polea antes de la colocación sobre
la estructura de soporte. El fabricante de cojinetes debe brindar los procedimientos y las tolerancias para
el montaje de los cojinetes. Debido a las tolerancias de fabricación y construcción, las alineaciones finales
de los cojinetes se deben realizar in situ después de que se haya fijado la estructura de soporte.
La colocación inadecuada de los cojinetes de expansión puede dar como resultado una precarga de
empuje, lo que causa una falla prematura del cojinete. Se debe prestar especial atención para garantizar
que los cojinetes de expansión permitan el movimiento en ambas direcciones.
A menudo, los sellos de cojinete limitan la alineación de las carcasas de los cojinetes cuando se instalan
sobre la estructura de soporte. Los sellos laberínticos pueden requerir la alineación dentro de 0.5 grados.
Los sellos de taconita pueden requerir la alineación dentro de 0.1 grados. Los límites pueden variar según
el diseño, por lo tanto, se recomienda consultar al fabricante de cojinetes. A menudo, la alineación se
confirma mediante la medición del espacio del sello alrededor de su circunferencia y la observación para
ver si existe un espacio alrededor del sello. Los tacos cónicos o finos entre la carcasa y el soporte se usan,
en general, para la corrección. Al realizar esto, es importante mantener el soporte entre el cojinete y la
estructura de soporte en la zona de carga de la carcasa y las ubicaciones de los pernos.
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Soportes de concreto
Los soportes con cimentaciones de concreto, en general, son los más rígidos y seguros. Sin embargo, la
instalación debe ser correcta dentro de determinadas limitaciones para brindar las tolerancias aceptables
en el ensamble final con un mínimo de calzas. Las placas base pueden ofrecer un medio de ajuste y
alineación de los motores y los reductores sobre una placa de apoyo común para una tolerancia aceptable
antes del relleno final. La superficie de la placa de montaje del reductor y del motor debe ser plana para
las tolerancias aceptables del fabricante. La parte inferior de la placa base no requiere ninguna tolerancia,
en tanto y en cuanto el relleno brinde una superficie de apoyo completa.
Si la salida desde el reductor está acoplada directamente a una unidad accionada, la línea central del eje
del reductor debe estar a una tolerancia negativa únicamente, que permitirá que el constructor realice
el calce, si así se requiere. Lo mismo ocurre con el eje del motor en relación con el eje de entrada del
reductor.
La estructura de soporte debe minimizar la desviación y la distorsión bajo carga, para impedir la
deformación de la base del motor/reductor y la posterior desalineación inaceptable.
Es verdad que la mayoría de los acoplamientos funcionarán bajo desalineaciones severas durante
un período de tiempo. Sin embargo, la desventaja es una reducción de la vida útil. Por este motivo,
los fabricantes de cojinetes han establecido las tolerancias de desalineación que se deben respetar
estrictamente durante el ensamble in situ.
Un prerrequisito para la alineación adecuada es una base rígida y nivelada sobre la cual se colocarán
los elementos de accionamiento y accionados. Si se deben montar sobre un marco de acero, es necesaria
una placa base común para impedir el movimiento entre los elementos de acero apoyados en forma
independiente.
Antes de la instalación del acoplamiento, el instalador se debe familiarizar por completo con todos los
requisitos publicados del fabricante con respecto al motor, el reductor de velocidad y los acoplamientos.
El análisis y la revisión in situ de la alineación durante el ensamble en la estructura de soporte se deben
realizar utilizando indicadores de cuadrante, instrumentos de prueba de los niveles u otros medios, con
tacos comerciales únicamente empleados para la alineación final. Se deben revisar tres tipos de alineación:
(1) Angular; (2) Paralela; (3) Axial.
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Figura D.7
Alineación angular del acoplamiento
Después del montaje de las mitades del acoplamiento sobre los ejes de accionamiento y accionados, las
dos unidades se deben posicionar de manera que la distancia entre las caras del acoplamiento sea igual al
espacio “normal” del acoplamiento.
Las mitades del acoplamiento luego se alinean posicionando el bloque espaciador con un espesor igual
al espacio requerido entre las caras. El bloque espaciador debe tener un espacio revisado con un mínimo
de intervalos de 90 grados. Una vez que se logre esto, el espacio se debe medir con un calibrador de
espesores.
Alineación paralela
La alineación paralela se define como el movimiento de las mitades de entrada y salida del acoplamiento
de manera que mantenga el paralelismo entre las caras de cada mitad del acoplamiento, pero que
permita que los ejes ocupen líneas centrales por separado. Los equipos de accionamiento y accionados se
deben alinear de manera que el borde recto se pueda colocar sobre ambas bridas del acoplamiento en
intervalos de 90 grados y permanezca paralelo a los ejes de los equipos. Se debe prestar especial atención
al ajustar los tornillos y los pernos de fijación para garantizar que se obtenga el torque adecuado.
Figura D.8
Alineación paralela del acoplamiento
Alineación axial
Los extremos flotantes en ambos ejes, impulsado e impulsor, a veces se requieren por motivos de
expansión y otros motivos. El extremo flotante en la mayoría de los acoplamientos se puede limitar a una
distancia requerida mediante el uso de kits de extremos flotantes limitados. Sin embargo, estos kits solo se
deben utilizar según lo recomiende el fabricante.
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Figura D.9
Alineación axial del acoplamiento
Después de que se hayan alineado los acoplamientos (en frío) y se haya accionado la unidad para alcanzar la
temperatura normal de funcionamiento, se debe apagar y se debe volver a realizar la revisión de la alineación,
utilizando el siguiente procedimiento:
Desarme todos los acoplamientos y vuelva a revisar la alineación "en caliente". Estas lecturas no deben
superar el 75 por ciento de las tolerancias máximas permitidas del fabricante. Si no están dentro de estos
límites, el procedimiento se debe repetir con la frecuencia que sea necesaria para obtener las lecturas
adecuadas "en caliente".
Los rodillos se deben instalar desde una polea terminal previamente cuadrada y nivelada
(preferentemente, la polea de descarga, aunque no es esencial). El método sugerido es utilizar técnicas de
alineación con láser para establecer una línea de referencia. Como alternativa, utilice un cable rígido
sobre la línea central del transportador de banda, o sobre el desplazamiento de la misma, estirado para
formar una referencia de la línea central verdadera. Esta línea debe tener al menos 100 ft (30 m) de
longitud y estar acorde con la polea de inicio en ángulo recto.
Los rodillos deben estar colocados en el espacio del diseño y en ángulo recto con respecto al cable rígido.
Después de que se haya llenado un espacio de alrededor de 50 ft (15 m) con los rodillos, la línea de 100 ft
(30 m) se debe reubicar de manera que haya una superposición de 50 ft (15 m) en la primera posición. El
reposicionamiento del láser o el cable rígido debe continuar hasta que se llene con los rodillos la totalidad
de la longitud del transportador de banda.
ALINEACIÓN DE LA BANDA
En general, la alineación de la banda se minimiza si:
• El transportador de banda se ha instalado derecho y nivelado con las tolerancias indicadas aquí
• Todas las poleas y todos los rodillos están en ángulo recto con respecto a la línea central del
transportador de banda
• Los empalmes de la banda son correctos y están en ángulo recto
• No hay defectos en la banda transportadora
• Todos los rodillos giran sin problemas
Sin embargo, rara vez se encuentran presentes al mismo tiempo todas estas condiciones y, en general, se
requiere la alineación de la banda.
Nota: Una persona debe supervisar la alineación de la banda para garantizar la consistencia en los ajustes.
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Cuando la banda continúa corriéndose en forma consistente en una longitud fija del transportador,
probablemente la causa se encuentre en la alineación o el nivelado de las estructuras, los rodillos o las
poleas del transportador en esa área.
Si uno o más segmentos de la banda se corren en todos los puntos del transportador de banda,
probablemente la causa sea la banda misma, un empalme o el método de carga. Cuando la banda se
carga hacia un lado, el borde ligeramente cargado se elevará sobre el rodillo inclinado con el que hace
contacto.
La alineación de la banda con los rodillos de acanalamiento se logra cambiando los ejes de los rodillos
con respecto al recorrido de la banda, procedimiento que comúnmente se conoce como golpeteo en los
rodillos. Este método es eficaz cuando toda la banda corre hacia un lado a lo largo de una longitud fija del
transportador de banda. La banda se puede centrar golpeando de antemano (en dirección del recorrido de
la banda) el extremo del rodillo sobre el que corre la banda. Vea la Figura D.10.
Ajuste por
golpeteo
Recorrido de la
banda sobre el
rodillo golpeado
Dirección de la banda
Línea central
del transportador
Perpendicular a la línea
central de la banda
Figura D.10
Corrección de la alineación de la banda
El cambio de los rodillos de esta manera se debe extender a lo largo del transportador de banda que
preceda la zona del problema. En ningún caso se debe cambiar un rodillo más de 1/4 in (6 mm) en
cualquier dirección desde su posición en ángulo recto.
Nota:
La compensación mediante el golpeteo en los rodillos puede tener efectos adversos en las bandas
reversibles, por lo tanto, evite realizar el golpeteo en las bandas reversibles. En su lugar, tenga sumo
cuidado en la alineación inicial.
Una banda puede estar diseñada para correr en forma recta con la mitad de los rodillos golpeados en
una dirección y la otra mitad golpeados en la dirección opuesta, pero esto aumentaría la fricción de
rodamiento entre la banda y los rodillos. Por este motivo, todos los rodillos se deben cuadrar inicialmente
con el recorrido de la banda de acuerdo con la sección Alineación del rodillo de esta norma y se debe
aplicar un cambio mínimo para la alineación. Si la banda se corrige en exceso con el cambio de los
rodillos, se debe restaurar moviendo los rodillos golpeados, sin cambiar rodillos adicionales en la otra
dirección.
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Nota:
Los rodillos de retorno de disco se deben excluir de lo anterior debido a que las caras del rodillo estándar
suministradas son aproximadamente iguales al ancho de la banda. En este caso, la banda se debe fabricar
de manera que corra dentro de 1-1/2 in (38 mm) de la línea central del transportador de banda. Los
soportes de rodillo no deben restringir este movimiento.
Para obtener la alineación anterior bajo carga, será necesario garantizar que la carga esté centrada y que
todos los raspadores, los arados y los sellos de los faldones de la banda ejerzan una presión uniforme sobre
la banda. Se pueden realizar ajustes menores en estos dispositivos para mejorar el recorrido.
Los rodillos de transporte y de retorno se deben considerar al corregir los problemas de alineación de la
banda antes de rechazar la banda o el empalme.
Sugerencias útiles:
• Una persona debe ser responsable de la alineación de las bandas. Esta persona debe supervisar
todos los ajustes.
• Revise periódicamente el transportador de banda para asegurarse de que esté nivelado. Este
requisito es evidente si el transportador de banda se desalinea sin un cambio aparente en la carga.
• Después de que se realiza el recorrido de entrada de la banda, un electricista debe tomar
las lecturas del voltaje, los amperios o los vatios. Esta información se puede utilizar para
comparaciones y revisiones rápidas ante problemas en el futuro. (En el futuro, las lecturas de
valores más altos pueden indicar un arrastre excesivo debido a una desalineación de la banda o
rodillos congelados de la banda.)
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AJUSTE DE FALDONES
Los faldones son un elemento importante de un transportador de banda bien diseñado. Ayudan a
centralizar y a dar forma a la carga mientras minimizan los derrames sobre los bordes de la banda y
sirven para contener el polvo.
Las placas de acero que forman el faldón (y el revestimiento del chute) se deben instalar lo suficientemente
altas para evitar el riesgo de contacto con la banda, pero lo suficientemente bajas para proteger las tiras
de sellado de caucho o uretano de la presión excesiva de la carga y del desgaste del material. El área de la
sección transversal del chute se debe revisar con cuidado para garantizar que el faldón y el revestimiento
no interfieran con el flujo. Es muy importante que estas placas de acero se instalen de manera que queden
como una capa llana y uniforme que se abra en la dirección del recorrido de la banda, para minimizar la
acumulación de material y el riesgo de un daño en la banda. Las dimensiones típicas para el espacio libre
sobre la banda comienzan en 3/8 a 1/2 in (9.5 a 12.7 mm) sobre la banda en la cola y se abren en 3/4 a 1
in (19 a 25 mm) en la salida de la zona de carga.
El sistema de sellado de faldón, que brinda un contacto liviano y flexible con la banda transportadora, se
encuentra fijado a la parte inferior del acero. Esta presión baja de sellado minimizará la fricción al mismo
tiempo que retiene todo el material dentro de sus límites. La presión excesiva realizará rayas con el calor
sobre la cubierta de caucho de la banda, por lo tanto, se debe evitar. El ajuste excesivo o la presión hacia
abajo del sello de faldón puede producir un desgaste acelerado de la tira de sellado y/o la banda.
El mantenimiento de un línea de banda plana y estable en la zona de carga es clave para el sellado eficaz.
Los esfuerzos realizados para evitar fluctuaciones en la línea de banda, incluidos los rodillos espaciados
estrechamente, las bases de soporte de la banda y el envoltorio en espiral de las poleas de aletas, en
general, han demostrado ser útiles para controlar el material fugitivo.
Tipo de lubricante
El lubricante adecuado se verá enormemente afectado por las condiciones de funcionamiento, el entorno
de funcionamiento y la calidad del programa de mantenimiento deseado. Se deben tener en cuenta las
condiciones de funcionamiento, tales como la velocidad de funcionamiento, la carga del rodillo, el tipo y
el tamaño del material manejado, y la cantidad de horas de funcionamiento por año.
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SEGURIDAD
Ajustes
A menudo, los transportadores de banda, según el diseño, tienen fuentes potenciales significativas de
energía almacenada. Los tensores y las bandas inclinadas (o en descenso) cargadas con material a granel
son dos peligros comunes. Es importante seguir los procedimientos de bloqueo de ANSI al realizar los
ajustes para que la maquinaria transportadora tenga la tolerancia (Referencia.: ASME B15.1, B20.1 y
ANSI Z244.1).
Se debe evitar el ajuste de los componentes rotativos o móviles. Solo el personal capacitado y autorizado,
que conoce los peligros, debe tener permitido realizar dichos ajustes.
Etiquetas de seguridad
El Comité de Seguridad de CEMA desarrolló las Etiquetas de seguridad de CEMA y las Pautas de
colocación para brindar, a los miembros y no miembros, asesoramiento consensuado en la selección y la
aplicación de etiquetas de seguridad para su uso en transportadores de banda y equipos relacionados de
manejo de material, con el fin de prevenir accidentes.
Antes de operar el transportador de banda o cualquiera de los accesorios o equipos relacionados, todas
las marcas, las protecciones y las advertencias de seguridad deben estar en su lugar de acuerdo con las
regulaciones gubernamentales y los requisitos específicos del sitio.
Nota:
En el caso de que alguna etiqueta de seguridad suministrada por el fabricante del equipo estuviera ilegible
por cualquier motivo, el usuario del equipo es el responsable del reemplazo y la colocación de dicha
etiqueta de seguridad. Puede obtener las etiquetas de reemplazo de su proveedor de equipos o de CEMA.
Las Pautas de colocación de etiquetas de seguridad de CEMA BH-1 (CEMA Safety Label Placement
Guidelines, BH-1, disponible en inglés) están diseñadas para transportadores de banda para el manejo
de materiales a granel. El Programa de etiquetas de seguridad de CEMA completo está detallado en el
Folleto 201 de CEMA: Folleto de etiquetas de seguridad (CEMA Brochure #201, Safety Label Brochure,
disponible en inglés), disponible en CEMA.
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PRÓLOGO
Este apéndice brinda un procedimiento propuesto para determinar el componente Ai’ de la resistencia a
la rotación de un solo rodillo de transportador de banda. El procedimiento tiene por objetivo brindar una
forma de recopilar datos de manera uniforme entre distintos fabricantes para utilizarlos en los cálculos de
potencia del transportador de banda.
1.0 ALCANCE
Esta norma propuesta de CEMA se aplica a la medición en laboratorio del componente Ai’ de la
resistencia a la rotación de los rodillos de eje "muerto" o no rotativo (estático) del transportador de banda,
comúnmente utilizados para el transporte de materiales a granel. Este procedimiento de prueba estándar
propuesto se aplica al funcionamiento en estado estacionario de los rodillos que se han puesto en el
recorrido de entrada y es un promedio de naturaleza estadística. El objetivo de este estándar propuesto es
determinar un valor promedio preciso para la resistencia a la rotación (sin incluir la resistencia del cojinete
a la rotación debido a la carga) de la gran cantidad de rodillos utilizados en un transportador de banda,
para los fines de cálculo de la potencia y la tensión de la banda.
2.0 REFERENCIAS
Las siguientes publicaciones constituyen una parte de las especificaciones indicadas en este libro. A menos
que se indique lo contrario, se debe aplicar la revisión más reciente de las siguientes publicaciones de
CEMA.
• CEMA, Transportadores de Banda para Materiales a Granel, 6.º edición y anteriores.
• CEMA, Transportadores de Banda para Materiales a Granel, 7.º edición y posteriores.
• Norma de CEMA No. 502, Rodillos de Acanalamiento y de Retorno del Transportador de Banda
para Materiales a Granel (Bulk Material Belt Conveyor Troughing and Return Idlers).
3.0 DEFINICIONES
Las siguientes definiciones se aplican siempre que los términos y las expresiones se utilicen en este
documento.
3.1 Resistencia a la rotación
La resistencia a la rotación de un rodillo es el torque o el momento requerido para rotar el rodillo
alrededor del eje estacionario. Se calcula como la suma escalar de todas las fuerzas de contacto tangentes
a la superficie de prueba y paralelas a la circunferencia generada por un punto en la superficie de prueba
a medida que rota, por la distancia desde la reacción de la fuerza tangencial hasta la línea central de los
cojinetes del rodillo.
3.2 Kx
El valor Kx es la resistencia total a la rotación de los rodillos de transporte y de retorno, en libras por
pie (kilogramo por metro) de la longitud del transportador de banda, como se define en la publicación
de CEMA, Transportadores de banda para materiales a granel, 5.º edición. El texto de la 5.º edición se
incluye para referencia en la 7.º edición. Incluye la resistencia de los cojinetes a la rotación debido a la
carga sobre los rodillos.
3.3 Ai
El valor Ai es el componente de la resistencia total a la rotación en libras de los 3 rodillos de un rodillo de
acanalamiento estándar y una porción del rodillo de retorno (debido a los espaciamientos más largos) que
se atribuye a la resistencia al giro debido a los efectos de todos los sellos, incluidos los sellos de cojinetes,
la grasa, incluyendo la grasa dentro del cojinete, etc. (toda la resistencia a la rotación que no se puede
atribuir a la resistencia del cojinete a la rotación debido a la carga). Se utiliza en el cálculo de Kx en libras
por pie (kilogramo por metro) de la longitud del transportador de banda, como se define en la publicación
de CEMA, Transportadores de banda para materiales a granel, 5.º edición y anteriores.
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3.4 Ai’
El valor Ai’ es el componente de la resistencia total a la rotación de un único rodillo, que se atribuye
a la resistencia al giro debido a los efectos de todos los sellos, incluidos los sellos de cojinetes, la grasa,
incluyendo la grasa dentro del cojinete, etc. Toda la resistencia a la rotación que no se puede atribuir a la
resistencia del cojinete a la rotación debido a la carga. Se utiliza en el cálculo de Kx, como se define en la
publicación de CEMA, Transportadores de banda para materiales a granel, 5.º edición.
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4.6 Instrumentos
Los instrumentos utilizados para la lectura, el registro y, si corresponde, la manipulación matemática de
los datos de la prueba deben ser lo suficientemente precisos y exactos para brindar las mediciones de la
resistencia de rodamiento dentro ±10%.
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5.3 TIR
Para los métodos de prueba tipo A, la desviación del rodillo de la prueba en el punto del soporte de carga
rotativa debe estar dentro de 0.015 in (0.4 mm) de la desviación total indicada (TIR, por sus siglas en
inglés). Esto no es necesario donde el método tipo A emplea un sistema de adquisición de datos que se ha
comprobado que tiene la capacidad para compensar matemáticamente todos los problemas de TIR del
rodillo. Esto no es necesario para los métodos tipo B donde la cubierta se mantiene estacionaria.
5.4 Lubricación
Todos los rodillos del tipo re-engrasable, se deben engrasar adecuadamente con grasa nueva antes del
recorrido de entrada. Esto significa que los rodillos nuevos de la línea de producción y ya engrasados en
forma adecuada se pueden poner en el recorrido de entrada de manera directa. Los rodillos de la reserva,
que tengan más de 3 meses o sobre los que exista alguna duda en cuanto a su fecha de producción, se
deben purgar por completo y volver a engrasar de manera adecuada con grasa nueva. Esta sección no
aplica a los productos sellados de por vida.
5.6 Estabilización
Después del recorrido de entrada, el rodillo debe tener un remojo térmico de al menos 12 horas en
un ambiente térmico de la ubicación de la prueba, antes de que se realice la prueba para alcanzar un
equilibrio térmico.
5.9 Demoras
Si hay una demora de más de 30 minutos entre el recorrido de entrada y la prueba, el rodillo del recorrido
de entrada correrá durante 30 minutos justo antes de realizar la prueba de Ai’ sobre él.
5.10 Reajuste
Nota: Todo reajuste de rodillos o cualquier otra medida correctiva requerida se deben realizar antes de la
prueba y con el cuidado de no cambiar las características del recorrido de entrada del rodillo.
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Dr(prueba)
A 'i(otro) = A 'i(prueba) ´
Dr(otro)
Ecuación E.1
Ai’ método para el ajuste de otros diámetros de rodillo
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Donde:
Dr(prueba) = Diámetro del rodillo probado
Dr(otro) = Diámetro del rodillo distinto al probado
Una prueba completa generará un resultado, un valor Ai’ único. Este valor será el promedio de todas las
mediciones de la resistencia a la rotación para todas las pruebas básicas completadas.
En el caso de que se prueben múltiples rodillos en una prueba básica única, el resultado será un promedio.
Los resultados para cada una de las pruebas de múltiples rodillos se pueden promediar para llegar a un
promedio de la prueba completa, el valor Ai’ único.
7. INFORMES
Como mínimo, el informe debe incluir lo siguiente:
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PRÓLOGO
Este apéndice brinda un procedimiento propuesto para determinar el componente Kis’ de la resistencia a la rotación
de un único rodillo de transportador de banda. El procedimiento tiene por objetivo brindar una forma de recopilar
datos de manera uniforme entre distintos fabricantes para utilizarlos en los cálculos de potencia del transportador de
banda.
INTRODUCCIÓN
El valor Kx es la resistencia total a la rotación de los rodillos de transporte y de retorno, en libras por pie (kilogramos
por metro) de la longitud del transportador de banda, como se define en la publicación de CEMA, Transportadores
de banda para materiales a granel, 5.º edición. El texto de la 5.º edición se incluye para referencia en la 7.º edición
como Apéndice C. Incluye la resistencia de los cojinetes a la rotación debido a la carga sobre los rodillos. Kx combina
la resistencia a la fricción de los rodillos y la resistencia de deslizamiento entre la banda y los rodillos.
Ai se utiliza en la 5.º edición como el componente de la resistencia total a la rotación en libras de los 3 rodillos de
un rodillo de acanalamiento estándar y una porción del rodillo de retorno (debido a los espaciamientos más largos)
que se atribuye a la resistencia al giro debido a los efectos de todos los sellos, incluidos los sellos de cojinetes, la grasa,
incluyendo la grasa dentro del cojinete, etc. En otras palabras, toda la resistencia a la rotación que no se puede
atribuir a la resistencia del cojinete a la rotación debido a la carga). Ai se utiliza en el cálculo de Kx, en libras por
pie (kilogramos por metro) de la longitud del transportador de banda, como se define en la publicación de CEMA,
Transportadores de banda para materiales a granel, 5.º edición y anteriores.
1.0 ALCANCE
Esta norma propuesta de CEMA se aplica a la medición en laboratorio del componente Kis’ de la resistencia
a la rotación de los rodillos de eje "muerto" o no rotativo (estáticos) del transportador de banda, comúnmente
utilizados para el transporte de materiales a granel. Este procedimiento de prueba estándar propuesto se aplica al
funcionamiento en estado estacionario de los rodillos que se han puesto en el recorrido de entrada y es un promedio
de naturaleza estadística. El objetivo de este estándar propuesto es determinar un valor promedio preciso para la
resistencia a la rotación en rpm definidas (sin incluir la resistencia del cojinete a la rotación debido a la carga) de la
gran cantidad de rodillos utilizados en un transportador de banda, para los fines de cálculo de potencia y la tensión
de la banda.
2.0 REFERENCIAS
2.1 Publicaciones aplicables
Las siguientes publicaciones constituyen una parte de la especificación en la medida especificada en el presente
documento. A menos que se indique lo contrario, se debe aplicar la revisión más reciente de las publicaciones de
CEMA.
• Publicación de CEMA, Transportadores de banda para materiales a granel, 6.º edición y anteriores.
• Publicación de CEMA, Transportadores de banda para materiales a granel, 7.º edición y posteriores.
• Norma de CEMA No. 502, Rodillos de acanalamiento y de retorno del transportador de banda para
materiales a granel.
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3.0 DEFINICIONES
Las siguientes definiciones se aplican siempre que los términos y las expresiones se utilicen en este documento.
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Por lo tanto, la precisión general de este método se compara con los métodos tipo A.
4.6 Instrumentos
Los instrumentos utilizados para la lectura, el registro y, si corresponde, la manipulación matemática de los datos de
prueba deben ser lo suficientemente precisos y exactos para brindar las mediciones de la resistencia de rodamiento
dentro de ±10%.
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5.3 TIR
Para los métodos de prueba tipo A, la desviación del rodillo de prueba en el punto del soporte de carga rotativa debe
estar dentro de 0.015 in (0.4 mm) de la desviación total indicada (TIR, por sus siglas en inglés). Esto no es necesario
donde el método tipo A emplea un sistema de adquisición de datos que se ha comprobado que tiene la capacidad
para compensar matemáticamente todos los problemas de TIR del rodillo. Esto no es necesario para los métodos
tipo B donde la cubierta se mantiene estacionaria.
5.4 Lubricación
Todos los rodillos del tipo re-engrasable, se deben engrasar adecuadamente con grasa nueva antes del recorrido
de entrada. Esto significa que los rodillos nuevos de la línea de producción y ya engrasados en forma adecuada se
pueden poner en el recorrido de entrada de manera directa. Los rodillos de la reserva, que tengan más de 3 meses
o sobre los que exista alguna duda en cuanto a su fecha de producción, se deben purgar por completo y volver a
engrasar de manera adecuada con grasa nueva. La Sección 6.4 no se aplica a los productos sellados de por vida.
5.6 Estabilización
Después del recorrido de entrada, el rodillo debe tener un remojo térmico de al menos 12 horas en un ambiente
térmico de la ubicación de la prueba, antes de que se realice la prueba para alcanzar un equilibrio térmico.
5.9 Demoras
Si hay una demora de más de 30 minutos entre el recorrido de entrada y la prueba, el rodillo del recorrido de
entrada correrá durante 30 minutos justo antes de realizar la prueba de Kis’ sobre él.
5.10 Reajuste
Nota: Todo reajuste de rodillos o cualquier otra medida correctiva requeridas se deben realizar antes de la prueba y
con el cuidado de no cambiar las características del recorrido de entrada del rodillo.
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Dr(prueba)
K 'is(otro) = K 'is(prueba) ´
Dr(otro)
Ecuación F.1
K’is, método para el ajuste de otros diámetros de rodillo
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Donde:
Una prueba completa generará un resultado, un valor Kis’ único. Este valor será el promedio de toda las mediciones
de la resistencia a la rotación para todas las pruebas básicas completadas.
En el caso de que se prueben múltiples rodillos en una prueba básica única, el resultado será un promedio. Los
resultados para cada una de las pruebas de múltiples rodillos se pueden promediar para llegar a un promedio de la
prueba completa, el valor Kis’.
7.0 INFORMES
Como mínimo, el informe debe incluir lo siguiente:
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ÍNDICE
I
INTRODUCCIÓN
Se invita al lector a leer toda la información con respecto al término que se busca, ya que el arte del diseño
de transportadores es iterativo, y prácticamente todos los cálculos y la selección de los componentes se
interrelacionan o son interdependientes. El lector podrá consultar otros documentos de CEMA, como
la Norma n.° 550 de ANSI/CEMA, Clasificación y definiciones de los materiales a granel, y la Norma
n.° 102 de ANSI/CEMA, Términos y Definiciones de los Transportadores, así como las numerosas
normas que figuran en el texto a fin de obtener información adicional no incluida en la séptima edición de
Transportadores de Banda para Materiales a Granel. Siempre consulte la última versión de las referencias
o normas. Las compañias miembro de CEMA pueden ofrecer asesoramiento en cuanto a las aplicaciones
y el diseño de aplicaciones específicas.
La Tabla de Contenidos, los títulos principales de los capítulos y los subtítulos relacionados con el capítulo
dentro de los capítulos no se repiten en el índice, aun cuando algunos términos puedan ser iguales o
similares. El Apéndice B (la Nomenclatura) es otra fuente de referencia que puede resultar de utilidad para
encontrar información sobre un tema en particular.
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I ÍNDICE
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ÍNDICE
I
interruptor de nivel de chutes, 473 platina, 227, 449, 462 250-254, 261, 263
tapón del chute, 80, 624 transportador en descenso, 54, 64, frenado dinámico, 598, 617
espacio libre, 43-46, 301, 345, 512, 204, 213, 233, 234, 551, 616-
514, 517, 654 618
banda con separadores, 5, 55, desviación, 22, 32, 33, 329, 490 E
374-380, 384, 385, 388 rueda de desviación, 382, 383, 388, collar de bloqueo excéntrico, 337
accionamientos aglomerados, 243
411, 412, 415 freno de corrientes de Foucault, 616
códigos, 22, 28-31, 37-40, 649, 650
degradación, 2, 22, 61-63, 80, 135, 148, acoplamiento de corrientes de
coeficiente de fricción, 56, 180, 187,
199, 206, 476, 712 195, 275, 279, 287, 295, 301, Foucault, 604, 619
curvas compuestas, 205, 373, 399 373, 484-487, 524, 528, 695, 706 distancia del borde, 64-72, 76-89
curva cóncava, 352-357 densidad, 4, 38, 50, 54, 56, 138, 178, sellado del borde, 75, 457, 492, 513,
conexiones, 27 293, 300, 486, 500, 506, 600, 518
estiramiento estructural, 674 697, 717 eficiencia, 179, 230, 233, 235, 241,
aceleración controlada, 619, 674 profundidad del material, 66, 74, 267, 268, 294, 323, 433, 583,
chutes de flujo controlado, 487, 488, 187, 188 602, 611, 612, 688, 697, 709,
510-512 reducción, 80 711, 732
transferencias de flujo controlado, capacidad de diseño, 36, 76, 81, 228
488 estiramiento elástico, 218, 223, 674
factor de diseño, 79-81 elongación, 210, 217, 237, 273, 274,
curva convexa, 157, 205, 357-361
arado diagonal, 450, 451 281, 287, 335, 674, 684
ángulo de transporte, 5, 390
relación adimensional, 67-74 disco extremo, 94, 347, 348, 801
accionamiento del transportador, 229,
230, 244, 249, 580-612, 730 DIN f, 241 pérdida de energía, 135, 142, 150,
atasco del transportador, 38, 588 acoplamiento directo, 588, 590, 592, 159, 161, 177, 191, 192, 195,
polea transportadora, 301, 313-320, 594, 596 222, 232, 245, 594, 601
348-350 descarga, 6, 17, 20, 22, 39, 45, 46, 62, ambiente, 2, 4, 8, 12, 23, 28, 38, 40,
corrosión, 22, 33, 40-42 200, 239, 245, 290, 301, 396, 51, 105, 110, 111, 138, 225,
costo por tonelada, 2, 9, 10 413, 439, 451, 468, 499, 542, 253, 302, 343, 362, 390, 414,
acoplamiento, 619-621, 657, 802, 803 543-545 431, 433, 633, 640, 660, 678,
cubierta, 464, 702 chute de descarga, 301, 511, 513, 694
desgaste de la cubierta, 278, 279, 299, 523-525, 702
444 carga ambiental, 28, 38
arado de descarga, 200, 439, 451, 543,
accionamiento de arrastre, 233, 612
544
cruce por arriba, 47, 644
sección transversal, 20, 54, 64-70, 76, aire desplazado, 498, 703 F
78, 82-89, 224, 375 chute de descarga, 43, 440, 443, 448,
tensión de fatiga, 328, 349
área de la sección transversal, 64-70, 449, 523
alimentador, 239, 288, 413, 526-541,
76 bandeja recolectora, 36, 463
586
cruce por debajo, 47, 644, 668, 669 configuración de accionamiento,
potencia del alimentador, 537, 540
curva 4, 17-19, 352-369, 399, 412, 134, 228, 244, 587, 607-612
detección de incendios, 625
419, 703 eficiencia del accionamiento, 323,
radios de curva, 354, 355, 358, 359, resistencia a las llamas, 274, 275, 281
611
399, 401, 407, 419, 421, 703 sin brida, 321
polvo, 4, 6, 7, 8, 12, 34, 36, 62, 63, 75,
tramo, 10, 137, 143, 144, 146, 152,
391, 415, 431, 496, 499-510
189, 203, 242, 247, 356
D recolección de polvo, 506-509
control de polvo, 348, 493, 499-511,
fluidez, 50, 51, 192, 440, 531
dispositivo de asistencia de flujo, 533
banda muerta, 237, 238, 248 514
carga muerta, 26, 35, 40, 76 superficies de flujo, 487, 519
supresión de polvo, 34, 500-511, 514,
polea en eje muerto, 334, 348 atomización de fluidos, 502, 504
516
desaceleración, 204, 211, 213-218, acoplamiento hidráulico, 222, 599,
análisis dinámico, 135, 211, 213, 217,
230, 231, 240, 250, 251, 363, 600-602, 604, 620, 622, 628
218, 220, 224, 233, 238,
618 volante, 213, 231, 621
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I ÍNDICE
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ÍNDICE
I
275, 335, 600, 612, 795 N limpiador de polea, 460, 461
ancho de la cara de la polea, 23, 301,
tensión baja, 233, 250
lubricación, 9, 225, 345, 606, ruido, 8, 63, 460, 522, 705 319, 400
640-642 distancia del borde no estándar, 68, inercia de la polea, 228
tamaño de la partícula, 4, 60-62, 75, 71, 72 peso de la polea, 228, 229, 320
fuerza normal, 140, 151, 227,
103, 210, 293, 397, 406, 414,
365, 366
423, 515, 528
factor de peso de la partícula, 292,
carga normal, 157, 161, 407, 417, 420 R
293 ferrocarril, 4, 10
O tiempo de reacción, 238, 495, 642,
680
M rodillo central paralelo, 94, 95
alimentador de placas de vaivén, 527
costos de funcionamiento, 2-11, 48,
separador magnético, 466-468 reducción del diámetro, 400
239, 362, 458, 583, 734
mantenimiento, 10, 42, 105, 111, operación, 2-11, 28, 42, 296, 630, regeneración, 10, 138, 144, 155, 185,
477, 532, 587, 631, 632, 643, 643, 728 144, 155, 185, 202, 211, 213,
705, 730 todo terreno, 8, 10, 62, 160, 205, 226, 233, 239, 242, 253, 392, 586,
tensor manual, 208, 236, 247, 295, 362, 460, 670, 695, 730, 617, 618
675-678 frenado regenerativo, 617
734, 785
acumulación de material, 50, 105, confiabilidad, 2, 4, 8
322
rodillo de retorno, 17, 94-101, 114,
características de los materiales, 50,
440, 531
P 126, 128, 252, 359, 655, 656
peso del material, 36, 100, 106 espaciamiento del panel, 400, 401 detección de rupturas, 295, 297-299,
máxima tensión de la banda, 136, tamaño de la partícula, 50, 54, 493, 471, 625
204, 240, 265, 684 494, 496, 498, 500, 501, 506, evaluación de riesgos, 659-669
embrague mecánico, 621 540, 545, 720, 723 RMA, 273
freno de fricción mecánica, 616 pasivo, 123, 150, 197, 198, 213-216, contenedor para rocas, 492
detector de metales, 296, 468 232, 236, 260 diámetro del rodillo, 93, 102, 104,
México, 31 control pasivo del polvo, 510 105, 110, 122
MIL-STD 882, 661, 662, 664 recorridos, 4, 17-21 limpiador rotativo, 445
polea para trabajo en minas, 315, según el rendimiento, 433, 437 alimentador de tambor rotativo, 529
316, 325 rodillo de recogida, 95, 114
Rrxx, 145
radio mínimo, 353-355, cámara, 695-699
rodaje de entrada, 675, 806, 807, 810,
357-359, 414 arado, 6, 7, 62, 143, 200, 201, 449-452,
tensión mínima de la banda, 210, 461, 529, 543-545 813, 816
235, 238, 240, 243, 245-247, chute bloqueado, 9, 37, 239, 296,
684, 703
desalineación, 54, 60, 98, 107, 143,
537, 624
transportador pocket belt, 5, 381-390,
S
180-186, 190, 191, 226, 296, 448 seguridad, 9, 495, 630-672, 719
344, 401, 402, 474, 611 energía potencial, 135, 148, 210, 251, factor de seguridad, 138, 222, 223,
interruptores de desalineación, 475 533, 618, 626, 688 230, 247, 267, 294, 295, 302
transportadores de banda con potencia, 9, 229, 230, 267, 268, 403, etiquetas de seguridad, 644-648, 808
separadores moldeados, 374-380 476, 540, 541, 611, 712 sistema de muestreo, 470-471, 704
fuerza de influencia, 362-366 colocación a presión, 339 transportadores sandwich belt, 5, 407,
polea motorizada del transportador, tensión previa, 205, 238, 248 415-428
349, 598, 599, 610 precio, 11, 12, 431 rodillo de la balanza, 99
cojinete montado, 331, 332, 339, 344 cuerda de tracción, 9, 234, 297, 472, alimentador de arrastre, 448, 527
masa móvil, 211-213, 215, 621 473, 651, 656 tensor de tornillo, 318, 675-677
accionamientos múltiples, 232, 242- polea, 17, 23, 198, 207, 227, sello, 93, 143, 152, 157, 198, 225,
244, 587, 588 240, 242, 244, 303-320, 339-341, 606, 787-795, 801,
347-350, 360 808-812, 813-818
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I ÍNDICE
servicio, 43, 302, 438, 452, 477, supresión, 34, 500-506, 510, 625 punto de transferencia, 483-576
631, 640 ángulo de sobrecarga, 36, 50, 54, 55, transitorio, 96, 135, 203, 260
sedimentación, 42, 54, 178 64, 79 comportamiento transitorio, 246,
conjunto de ejes de transmisión, 313, surfactante, 500-505 249-251
315-331, 333, 350, 657 banda suspendida, 5, 390, 410-415 cargas transitorias, 223, 245, 260
apagado, 209, 213-215 tensión transitoria, 135, 210-216, 224,
pared lateral, 5, 381-385 249, 251, 253, 317
simulación, 12, 220, 221, 489, 512, T transición, 64, 96, 289, 392, 534, 597,
715-729 699, 701
T1, T2, 115, 207, 220, 221, 326, 327,
Sistema internacional de unidades, distancia de transición, 101, 228,
353, 358
761, 762 289-291, 392, 398, 399, 408,
accionamientos traseros, 245, 246
espacio libre de los faldones, 517 409, 414, 418, 420, 518, 534,
arados de protección de cola, 200,
resistencia de los faldones, 539, 540 547, 699
441, 449, 450, 463
faldones, 64, 66, 73, 187-189, tripper, 8, 362, 413, 451, 542, 543,
protección de la polea de cola, 657
512-519, 700 651, 654, 734
tensor, 17, 137, 218, 233, 235,
sellado de los faldones, 209, 518, 807 solución de problemas, 670, 716
236-238, 241, 242, 245-253,
ancho de los faldones, 66, 71, 73, 74 acanalamiento, 223, 224, 288, 294,
317, 326, 327, 335, 624, 658,
cama de deslizamiento, 12, 96, 187, 303-306
674-689, 703
451, 456, 457 ángulo de acanalamiento, 54, 69, 294,
fuerza del tensor, 137, 679, 684
deslizamiento hacia atrás, 55, 374, 375 534, 694
ubicación del tensor, 246, 677, 678
borde cortado, 272, 279 rodillo de acanalamiento, 94-96, 100,
movimiento del tensor, 674, 675, 678
software, 32, 217, 253 101, 106, 107, 112-114, 125,
peso del tensor, 236, 678, 681,
reductor de velocidad, 231, 232, 127
682, 688
605-614 traslado en camiones, 4, 10, 11
Tc, 236, 353-360
derrame, 7, 12, 36, 55, 60, 63, 80, 209, armaduras tipo celosía, 24, 25, 26, 33,
Te, 141, 142, 249, 540, 713
289, 297, 496, 727 38, 797
control de la tensión, 202, 259
empalme, 223, 285-287, 294, 300-302 transportador tubular, 9, 391-403
capacidades de tensión, 281, 294, 302,
monitoreo de empalmes, 300, 301
316
cuchara, 7, 278, 488, 510-512,
719, 720
procedimiento de prueba, 807, 813
desventaja térmica, 501
U
cuadratura, 798, 800
clasificación térmica, 232, 586, 605 alimentación uniforme, 6, 65, 216
fuerza de estabilización, 366-368
intervalo de tiempo, 212, 561 conversión de unidad, 761, 762
transportador estándar, 141, 785
Tmáx, 138, 140, 191, 202, 206, 240 descarga, 3, 4, 7, 9, 50, 61-63, 205,
advertencia de encendido, 625, 626
Tmín, 138, 202, 206, 227, 228, 242, 243, 216, 254, 373, 381, 431
estado estacionario, 36, 37, 64, 142,
246, 260
150, 203, 204, 206, 247, 260,
tolerancia, 180, 183, 318, 319, 460,
316, 580
797-808 V
cable de acero, 302
torque, 38, 127, 201, 218, 220, 227, ángulo de cuenca, 487, 488
cable de acero, 142, 275, 279-281,
229, 264-267, 345 velocidad variable, 526, 586-604,
284-286, 294, 295
control del torque, 583-586, 589, 612, 620
transporte en ángulos pronunciados,
615, 616 velocidad, 55, 63, 149, 361, 511, 513,
4-6, 373-428
torre, 26, 35, 525, 682, 687, 688 546, 552, 728
pila de almacenamiento, 6, 7, 17, 39, curva vertical, 18, 251, 253, 265, 295,
trayectoria, 124, 184, 226, 451, 457,
542, 543 352-361, 399, 514
486, 532, 677, 701
contenedor para piedras, 492 tensor por acción de la gravedad
alineación, 8, 96, 99, 123, 457-459,
estiramiento, 223, 246, 247, 251, 287, vertical, 236, 326, 327, 680,
631, 642, 643, 658, 661, 804,
615, 670, 674 681, 686, 689
805
travesaño, 17, 23, 24 desalineación vertical, 185, 190, 191
trayectoria, 442, 545-576
estructura, 17, 22-28, 32-47, 182, 687, vibración, 32, 99, 100, 251, 341, 350,
pérdida de pisoteo, 143, 191-194,
797-807 462, 585, 602, 631, 670
241, 259
polea con eje de mangueta, 350
ángulo de transferencia, 20
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ÍNDICE
I
W
pasillo, 25, 37, 42-47, 396
agua, 27, 34, 36, 38, 40, 55, 225, 433,
447, 448, 463, 500-506
revestimiento antidesgaste, 513,
518-522
protección contra la intemperie, 22,
464, 465
polea de aletas, 313, 315, 318, 319,
325, 438, 325, 350, 462
fricción de cables de acero, 684
Y
plano YZ, 180, 183, 184
Z
interruptor de velocidad cero, 9, 475,
624
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