Universidad de Antofagasta Facultad de ingeniera

Depto. Ingeniera Mecnica

Nombre: Cristian Rojas Thompson

Pablo Varas Fernndez Profesor: Christian Cceres

Resumen ejecutivo

Una cinta transportadora es un sistema de transporte continuo formado bsicamente por una

banda que se mueve entre dos tambores, la banda es arrastrada por friccin por uno de los

tambores, que a su vez es accionado por un motor. El otro tambor suele girar libre, sin ningn tipo

de accionamiento, y su funcin es servir de retorno a la banda.

Las cintas transportadoras se usan principalmente para transportar materiales granulados,

agrcolas e industriales, aunque tambin se pueden usar para transportar personas en recintos

cerrados. A menudo para cargar o descargar buques cargueros o camiones.

Se denominan cintas fijas a aqullas cuyo emplazamiento no puede cambiarse. Las cintas mviles

estn provistas de ruedas u otros sistemas que permiten su fcil cambio de ubicacin;

generalmente se construyen con altura regulable, mediante un sistema que permite variar la

inclinacin de transporte a voluntad.

La correa transportadora permite un gran ahorro en los gastos asociados a las labores de transporte, porque pueden movilizar grandes volmenes de materiales en grandes distancias, tambin poseen una muy buena adaptacin del medio y bajos costos de fabricacin y mantencin. En el diseo de una correa transportadora siempre es necesario conocer las caractersticas fsico-qumicas del material como: peso especfico, tamao del material, abrasividad y ngulo de reposo. Tambin se deben conocer las caractersticas de la instalacin y la capacidad de transporte requerida.

COMPONENTES PRINCIPALES DE UNA CORREA

Banda. Rodillos o polines. Estructura de soporte. Poleas. Mecanismo tensor. Limpiadores. Alimentador. Descargador.

Polines

Los polines son uno de los componentes principales de una cinta transportadora, y de su calidad depende en gran medida el buen funcionamiento de la misma. Si el giro de los mismos no es bueno, adems de aumentar la friccin y por tanto el consumo de energa, tambin se producen desgastes de recubrimientos de la banda, con la consiguiente reduccin de la vida de la misma. Las funciones a cumplir son principalmente estas:

1. Soportar la banda y el material a transportar por la misma en el ramal superior, y soportar la

banda en el ramal inferior; los rodillos del ramal superior situados en la zona de carga, deben

soportar adems el impacto producido por la cada del material.

2. Contribuir al centrado de la banda, por razones diversas la banda est sometida a diferentes

fuerzas que tienden a decentarla de su posicin recta ideal. El centrado de la misma se logra en

parte mediante la adecuada disposicin de los rodillos, tanto portantes como de retorno.

Partes que componen un rodillo:

Existen varios tipos de polines o cilindros y se seleccionan mediante su uso y/o ubicacin dentro

de la cinta transportadora. A continuacin, se presentarn:

Poln de carga: Se compone de tres rodillos, con un grado de inclinacin de rodillos de 20, 35 y 45 dependiendo

de su aplicacin, son utilizados para el transporte liviano de material se ubican generalmente

despus de la zona de impacto.

Polines de impacto:

Estos polines son de gran importancia, estn ubicados en la parte de recepcin de material, donde

el material impacta a la cinta, estos polines tienen grado de inclinacin de 20,35 y 45

Poln de retorno:

Este poln tiene la funcin como indica su nombre en retornar la cinta, en este caso, la superficie

de impacto o superior de la correa est en contacto con el poln de retorno a diferencia de los

otros polines que la superficie inferior est en contacto directo con los polines.

Poln o estacin centradora de carga:

Este poln tiene la funcin de mantener centrada la cinta, limita a que la cinta se desvi

excesivamente y solo se desve dentro de un rango determinado, existen con ngulo de

inclinacin de 20, 35 y 45. Adems de estacin centradora de carga existe estacin centradora de

retorno plana.

Banda transportadora La funcin principal de la banda es soportar directamente el material a transportar y desplazarlo desde el punto de carga hasta el de descarga, razn por la cual se la puede considerar el componente principal de las cintas transportadoras, el transporte del material se realiza por friccin, siendo la banda soportada por rodillos entre los dos tambores. La banda est formada por dos componentes fundamentales:

- Tejido: es aquel que transmite los esfuerzos, en la actualidad es el material de algodn, polister, poliamida y cables de acero.

- Recubrimiento: es aquel que soporta los impactos y las erosiones, son de goma sinttica y su espesor vara segn el tipo de aplicacin de la banda y la anchura de esta.

Tipos de bandas transportadoras:

Bandas Transportadoras de Goma

Tipo de Banda:

-Lisa: Para transporte horizontal o de poca inclinacin - Nervada: Para instalaciones de elevado ngulo de transporte - Rugosa: Alto coeficiente de rozamiento para transporte horizontal y/o inclinado de productos manufacturados generalmente.

BANDAS TRANSPORTADORAS MODULARES

BANDAS TRANSPORTADORAS DE PVC Y PU

BANDAS DE MALLA METLICA / TEFLN

Estructura La estructura soportante de una cinta transportadora est compuesta por perfiles tubulares o angulares, formando en algunos casos verdaderos puentes que se fijan a su vez, en soportes o torres estructurales apernadas o soldadas en una base slida. La parte ms importante de la estructura es la base y est compuesta generalmente con perfiles

de acero estructural, ASTM A36, donde estos perfiles estn soldados y/o apernados donde logran

formar poderosos puentes para cumplir su funcin de diseo.

Poleas

Cada cinta transportadora necesita al menos dos poleas. Habitualmente una es motriz y la otra es

de tensin. En muchos casos pueden requerirse ms poleas, para cambiar la direccin o para

transmitir ms potencia. Se presentan dos diseos habituales. La polea engomada brinda mayor

traccin y se usa como motriz. La polea jaula de ardilla es auto-limpiante y se usa como guiada.

1. Polea impulsora: Es la pieza principal para transmitir la energa

2. Polea de la curva: Se utiliza para cambiar la direccin del movimiento de la banda

transportadora, o aumentar el ngulo circundante entre la banda transportadora y la polea

impulsora.

3. Las poleas transmitidas

Mecanismo tensor

Es el elemento que permitir mantener la tensin en la correa o banda, asegurando el buen

funcionamiento del sistema.

Los Dispositivos de tensado cumplen las siguientes funciones:

Lograr el adecuado contacto entre la banda y el tambor motriz.

Evitar derrames de material en las proximidades de los puntos de carga, motivados por

falta de tensin en la banda.

Compensar las variaciones de longitud producidas en la banda, estas variaciones son

debidas a cambios de tensin en la banda.

Mantener la tensin adecuada en el ramal de retorno durante el arranque.

Limpiadores

El rascador primario, situado en el tambor de cabeza es del tipo de cuchilla utilizado para la limpieza de la parte superior de la banda trasportadora.

El rascador de proteccin en forma de V, situado en el ramal inferior de la banda cerca del tambor de cola, utilizado para la extraccin de todos los elementos que pueden caer del nivel superior.

Feeder o Alimentador Para un buen trabajo de la cinta es necesario que el producto no caiga fuera de la banda durante la carga. Para eso se dispone una tolva con faldones de goma. Diseos ms sofisticados pueden regular la velocidad de alimentacin desde una tolva mediante un efecto vibratorio o mediante un tornillo transportador. El alimentador o chute de alimentacin tendr que responder a las exigencias de transporte, al tamao, al peso especfico del material transportado y a sus caractersticas fsico-qumicas (humedad, corrosividad, etc.) Las variaciones de la capacidad de carga y eventuales acumulaciones

Descargador La cinta puede volcar directamente en su extremo final o puede requerir algo ms complejo. Un tripper es un dispositivo mvil que permite descargar en cualquier punto del recorrido. Puede ser un arado que desva el producto al rozar la banda o puede ser un conjunto de rodillos los que invierte la banda volcando el contenido en un canal lateral. El arado tambin puede usarse para limpiar la banda en el retorno.

Clasificacin de las correas transportadoras: Las correas transportadoras pueden operar horizontales, inclinadas o verticales, dependiendo del producto y del diseo de la banda. En general, si hay un cambio de direccin en el plano horizontal, se necesita ms de una cinta. La capacidad puede ser controlada al variar la velocidad. Distintas telas permiten manejar productos abrasivos, calientes, reactivos, etc. Una clasificacin de las cintas transportadoras es:

Plana Usada para cargas unitarias, como cajas o bolsas. La banda es soportada por rodillos o por travesaos planos.

Cncava Se usan para productos a granel. La banda es soportada por 3 o 5 rodillos de forma que los bordes se elevan con respecto al centro, formando una concavidad. Esto aumenta la capacidad de transporte. El retorno de la cinta es plano, soportado por rodillos rectos. Pueden cubrir distancias de varios kilmetros y llevar miles de toneladas.

Tubular Es un diseo especial por el cual, despus de cargar la cinta, los bordes se pegan uno contra otro, envolviendo el producto Es un alternativa habitual para prevenir contaminacin. Pueden doblar en ms de un plano.

Metlica Es una cinta plana en la cual la banda es remplazada por una malla de alambre o una cadena plana. Los extremos se conectan mediante remaches. Se usa ampliamente en la industria alimenticia. Puede soportar temperaturas de hasta 1000 C.

Cerrada Se refiere a la estructura de soporte ms que a la cinta. La cinta queda encerrada en cajones de metal para evitar problemas de contaminacin o prdidas de producto.

Porttil Son cintas de pequeas dimensiones y capacidades, de diseo modular, que cuentan con ruedas para transportarse de un sitio a otro. Pueden usar para descargar/cargar camiones, apilar bolsas dentro de depsitos o recuperar producto de pilas al aire libre.

Sumergida Son diseos en los que el lado til es el tramo inferior de la cinta. Se usan para recuperacin de producto en tolvas de recibo. La cinta puede o no tener orificios. Si los tiene, el movimiento se da por arrastre como en un redler.

Diseo de una cinta transportadora

Consideraciones para el diseo

Se debe tener claro conocimiento de ciertos aspectos bsicos como:

Material a transportar

Dimensionamiento.

Fuentes de energa

Condiciones de operacin

Datos entregados Material: - Clinker de cemento (Tabla 2 ) - Peso especfico: 1.2 t/m3 - Tamao de 80 a 150 mm - Abrasividad: muy abrasivo - ngulo de reposo: aproximadamente 30

Capacidad de transporte requerido: IV = 1000 t/h correspondientes a un capacidad de transporte volumtrica IM = 833 m3/h Caracterstica de la instalacin: Distancia entre ejes: 150m Desnivel H: +15 m (ascendente) Inclinacin: 6 Condiciones de trabajo: estndar Utilizacin: 12 horas al da

A la luz de los datos proporcionados, calcularemos: - Velocidad - Ancho de la banda - Forma y tipologa de las estaciones de la banda transportadora Definiremos adems: Las tensiones de la banda en las diferentes secciones crticas, la potencia absorbida y el tipo de banda.

Clculos

Velocidad y Ancho de la banda

De la Tabla 3 se deduce que el material en cuestin forma parte del grupo B y dado su tamao 80/150 mm se deriva que la velocidad mxima aconsejada resulta ser de 2,3 m/seg.

Tabla 3

Segn la Tabla 5, se evala cul es la forma de estacin portante, dada la velocidad acabada de determinar, que cumpla con la capacidad de transporte volumtrica IM requerida de 833 m3/h. Para obtener este resultado se calcula la capacidad de transporte volumtrica IVT (para la velocidad v = 1 m/s) dada la inclinacin de la banda transportadora = 6

En donde: Im = capacidad de transporte volumtrica v = velocidad de la banda K = coeficiente de correccin debido a la inclinacin 6: 0,98 K1 = coeficiente de correccin para la irregularidad de alimentacin: 0,90

-K1 = 1 para alimentacin regular - K1 = 0.95 para alimentacin poco regular - K1 = 0.90 0.80 para alimentacin muy irregular Sustituyendo:

Dado el ngulo de reposo del material que es aproximadamente 30. De la tabla 1 se deduce que el ngulo de sobrecarga se tiene que estabilizar alrededor de los 20

Por lo tanto, Eligiendo en la Tabla 5 una estacin portante de tres rodillos con ngulo de apertura de los rodillos laterales = 30, el ancho de la banda que cumple con un capacidad de transporte Ivt de 410 m3/h a 1 m/s, resulta ser de 1000 mm.

En nuestro caso, dado un ancho de la banda de 1000 mm con peso especfico del material 1,2 T/m^3 , la tabla indica que: - Para las estaciones portantes de ida el paso aconsejado es de 1,2 m - Para las estaciones de retorno el paso aconsejado es de 3 m

Eleccin de los rodillos De la Tabla 16 con una banda de 1000 mm y una velocidad de 2,3 m/seg. elegimos rodillos con un dimetro de 108 mm

Determinamos ahora la carga que gravita sobre los rodillos de ida y de retorno. Suponiendo que se utiliza una banda con clase de resistencia igual a 315 N/mm, con revestimiento de espesor 4 + 2 que da un valor Qb de 9,9 Kg/m, tendremos: - Para los rodillos de ida la carga esttica ser:

Donde, Ca = Carga esttica

La carga dinmica ser:

Donde: Fd= 1,03 segn tabla 20 Fs= 1,1 segn tabla 18 Fm= 1 segn tabla 19

La carga sobre el rodillo central de las estaciones de ida viene dada por: ca = Ca1 x Fp [daN] ca = 174,2 x 0,65 = 113,2 Donde, Fp= 0,65 Segn la tabla 17, el factor de participacin con estacin 30

Para los rodillos de retorno la carga esttica ser: Cr = au x qb x 0,981 [daN] Cr= 3 x 9,9 x 0,981 = 29,2 [daN] au: paso aconsejado rodillos de retorno La carga dinmica ser:

Cr1 = Cr x Fs x Fm x Fv [daN] Cr1= 29,2 x 1,1 x 1 x 0,97 = 31,2 Donde, Fv= 0,97 factor de velocidad ( se ha considerado el correspondiente a 2,5 m/s; tabla 21)

Eligiendo la estacin de retorno plana tendremos que la carga sobre el rodillo de retorno ser: cr = Cr1 x Fp [daN] cr= 31,2 x 1 = 31,2 [daN] Donde segn la Tabla 17, el factor de participacin con estacin plana Fp = 1.

Luego podremos elegir, para una banda de 1000 mm, los rodillos de ida y de retorno: - Rodillos portantes para la ida tipo PSV1, 108 mm, con rodamientos 6204 de longitud C = 388 mm con una capacidad de carga de 148 kg que cumple con la capacidad de transporte requerida de 113,2 kg.

- Rodillos para la retorno tipo PSV1, 108 mm, con rodamiento 6204 de longitud C= 1158 mm con una capacidad de carga de 101 kg que cumple con el capacidad de transporte requerida de 31,2 kg. Esfuerzo tangencial y potencia absorbida Determinamos ahora el esfuerzo tangencial total Fu en la periferia del tambor motriz obteniendo los valores qRO , qRU y qG. Dado: D = 108 dimetro de los rodillos f = 0,017 coeficiente de rozamiento interior del material y de los elementos giratorios (Tabla 9) Cq = 1,5 coeficiente de las resistencias fijas (Tabla 7) qb = 9,9 Kg/m ( utilizamos una banda clase de resistencia 315 N/mm con revestimiento de espesor 4+2 Tabla 10) Ct = 1 coeficiente de las resistencias pasivas debido a la temperatura (para qRO - qRU Tabla 11)

El esfuerzo tangencial total Fu viene dado por la suma algebraica de los esfuerzos tangenciales Fa y Fr correspondientes a los tramos de banda superior e inferior por lo que: Fu = Fa + Fr [daN] Fa = [ L x Cq x f x Ct ( qb + qg + qro ) + H x ( qG + qb ) ] x 0,981 [daN] Fa = [150x1,5x 0,017x 1 (9,9+120,8+14,8)+15 x (120,8+9,9)]x 0,981 = 2469 Fr = [ L x Cq x f x Ct ( qb + qru ) - ( H x qb ) ] x 0,981 [daN] Fr = [150 x 1,5 x 0,025 x 1 (9,9 + 4,4) - (15 x 9,9)] x 0,981 = - 92 Fu = Fa + Fr = 2469 + ( - 92) = 2377

Hipotticamente una eficacia del reductor y de eventuales transmisiones = 0,86. La potencia necesaria para el motor en kW ser:

Tensiones T1 - T2 - T3 - T0 -Tg

Suponiendo que se proyecta la cinta transportadora accionada por un nico mototambor revestido de goma y situado en la cabeza, dotada de tambor de inflexin que permita un ngulo de abrazamiento de 200 y dispositivo de tensin con contrapeso situado en la cola de la cinta transportadora. Segn la Tabla 12 se determina el factor de abrazamiento Cw = 0,42.

La tensin despus del tambor motriz vendr dada por: T2 = Fu x Cw [daN] T2 = 2377 x 0,42 = 998 La tensin mxima despus del tambor motriz ser: T1 = Fu + T2 [daN] T1 = 2377 + 998 = 3375 Mientras que la tensin despus del tambor de retorno es: T3 = T2 + Fr [daN] T3 = 998 - 92 = 906 Para obtener la flecha de flexin mxima entre dos estaciones portantes consecutivas igual al 2%, aplicaremos la siguiente frmula: T0 = 6,25 ( qb + qG ) x a0 x 0,981 [daN] T0 = 6.25 x (120,8 + 9,9) x1,2 x 0,981 = 961 La tensin T3 es menor que la T0 por lo que habr que utilizar un contrapeso dimensionado para obtener la tensin T0. Hay que asumir por lo tanto que T3=T0 y como consecuencia, habr que calcular de nuevo las tensiones T2 y T1: T2 = 1053 [daN] T1 = 3430 [daN]

Determnese ahora la tensin Tg de la banda en el punto de situacin del dispositivo de tensin. El diseo de la instalacin prev un dispositivo de tensin de contrapeso, situado en la cola de la cinta transportadora. La carga Tg del contrapeso necesario para mantener el sistema en equilibrio viene dado por: Tg = 2 x T3 [daN] Tg = 2 x 961 = 1922

Eleccin de la banda Dada la mxima tensin de trabajo del transportador T1 = 3375 daN. La tensin unitaria de trabajo de la banda por mm de ancho viene dada por:

La carga de rotura de la banda corresponder a la carga de trabajo multiplicada por un factor de seguridad 8 para bandas reforzadas con elementos metlicos y 10 para bandas reforzadas con productos textiles. En nuestro caso elegiremos una banda de resistencia igual a 400 N/mm. Debido a que esta resistencia de la banda es mayor que la elegida en los datos originales de este clculo (315 N/mm), el peso de la banda es tambin mayor y, en consecuencia, tenemos que calcular de nuevo T1 y T2. De todos modos, las tensiones resultantes son menores que T1 y T2 anteriores, por lo que se harn los siguientes clculos utilizando: T2 = 1053 daN T1 = 3430 daN

Dimetro del eje del tambor motriz Supongamos que se utiliza un motorreductor para accionar la cinta transportadora que se est estudiando. Datos del tambor motriz: D = 400 mm dimetro (segn Tab.13) qT = 220 daN peso del tambor n = 110 Rev./min. ag = 0,180 m distancia entre soporte y brida tambor

Determinamos la resultante Cp de las tensiones y del peso del tambor (supuesto para mayor sencillez T e qT perpendiculares entre s)

El momento de flexin ser:

El momento de torsin ser:

Se determina ahora el momento ideal de flexin:

Tendremos como consecuencia que el mdulo de resistencia W vale, supuesto amm =7,82 daN/mm2 para acero C40 Templado.

De donde obtendremos el dimetro del eje del tambor motriz:

El dimetro del eje en los asientos del rodamiento se calcular de acuerdo con la frmula arriba indicada, o el inmediatamente superior disponible para los rodamientos. El dimetro del eje dentro del soporte y/o dentro del tambor (normalmente el dimetro del eje sin mecanizar) se determina mediante las frmulas descritas en el prrafo Lmites de deflexin y ngulos para tambores motores y de retorno y en este caso el dimetro del eje sin rebajar es 120 mm.

Dimetro del eje del contratambor Datos del tambor: D = 315 mm dimetro (segn Tab. 13) qR = 170 daN peso del tambor ag = 0,180 m distancia entre soporte y brida tambor

Determinamos la resultante Cpr de la tensin y del peso del tambor (supuesto para mayor sencillez T3 e qt perpendiculares entre s).

El momento de flexin ser:

Tendremos como consecuencia que el mdulo de resistencia W vale, supuesto amm 7,82 daN/mm2 para acero C40 Templado

De donde obtendremos el dimetro del eje del tambor motriz:

El dimetro del eje en los asientos del rodamiento se calcular de acuerdo con la frmula arriba indicada, o el inmediatamente superior disponible para los rodamientos. El dimetro del eje dentro del soporte y/o dentro del tambor (normalmente el dimetro del eje sin mecanizar) se determina mediante las frmulas descritas en el prrafo Lmites de deflexin y rotacin, y en este caso el dimetro del eje sin rebajar es 95 mm.

Resumen de los Resultados

Se han obtenido as, con pasos sucesivos, los datos caractersticos correspondientes a los componentes de la cinta transportadora que se resumen como sigue: - la velocidad de transporte del material definida es de v = 2,3 m/s - la estacin portante de tres rodillos con = 30 - estacin inferior con rodillo plano - ancho de la banda 1000 mm con carga de rotura 400 N/mm - paso de las estaciones portantes 1,2 m - paso de las estaciones inferiores 3 m - rodillos portantes de ida serie PSV1, 108 mm, C = 388 mm - rodillos para el retorno serie PSV1, 108 mm, C = 1158 mm - potencia necesaria para accionar la cinta transportadora 64 kW - flexin de la banda entre dos estaciones portantes < 2% - tambor motriz D = 400 mm, eje100 mm (en correspondencia con los soportes) - contratambor D = 315 mm, eje 65 mm (en correspondencia con los soportes)

Conclusin

Ambiental El transporte de material mediante una correa transportadora desde el punto de vista ambiental es muy eficiente ya que efectuando la cubricin de las cintas, es posible evitar la dispersin del polvo producido durante el transporte, contribuyendo a mantener una atmosfera limpia. En la actualidad es posible reducir por completo la emisin por completo al exterior mediante la instalacin de cintas tubulares, siendo esto muy importante si la cinta est prxima a ncleos urbanos.

Seguridad Las correas transportadoras operan con muy alto grado de seguridad dado que se necesitan pocas personas para su funcionamiento. Las bandas transportadoras son seguras cuando se las usa correctamente, pero pueden ser peligrosas e incluso mortales si no se les siguen los procedimientos de seguridad al trabajar con ellas o cerca de ellas. Se debe colocar los materiales sobre la banda transportadora para transportarlos de manera segura. Al retirar los materiales de las bandas transportadoras, se debe permanecer alerta y salvaguardar sus manos.