proyecto de tesis - presentacion jhonny castañeda garcía

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

PROYECTO DE TESIS

DISEÑO DE UNA FAJA TRANSPORTADORA INCLINADA MÓVIL PARA EL

DESPACHO DE 28 BOLSAS/MIN PARA LA EMPRESA CEMENTOS

PACASMAYO S.A.A.

AUTOR:

JHONNY LYNDON CASTAÑEDA GARCÍA

ASESOR

MG. LIC. JAVIER LEON LESCANO

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN:

TRUJILLO-PERÚ

2013

FACULTAD DE INGENIERÍAEscuela de Ingeniería Mecánica

CONTENIDO

I. Generalidades

1.1 Título

1.2 Autor

1.3 Tipo de Investigación

1.4 Localidad

1.5 Duración de Proyecto

II PLAN DE INVESTIGACIÓN:

2.1 EL PROBLEMA:

2.1.1 Realidad Problemática:

2.1.2 Antecedentes del Problema

2.1.3 Formulación del Problema

2.1.4 Justificación

2.1.4.1 Conveniencia:

2.1.4.2 Impacto social:

2.1.4.3 Implicaciones prácticas:

2.1.4.4 Valor teórico:

2.1.4.5 Unidad metodológica:

2.2 OBJETIVO GENERAL

2.2.1 Objetivos Específicos:

2.3 MARCO REFERENCIAL

2.3.1 Marco Teórico

2.3.1.1 Fajas Transportadoras

2.3.1.1.1 Introducción:

Diseño de una Faja Transportadora 2 Castañeda García, Jhonny LyndonMóvil Inclinada para despacho de 28bolsas de cemento/minuto


2.3.1.1.2 Definición y características:

2.3.1.1.3.1 Cabezal motriz (Puede ser de tipo tradicional o con mototambor):

2.3.1.1.3.1.1 Tradicional:

2.3.1.1.3.1.2 Mototambor:

2.3.1.1.3.1.3 Tambor motriz:

2.3.1.1.3.1.4 Contratambores:

2.3.1.1.3.1.5 Tambores de desviación y de inflexión:

2.3.1.1.3.1.6 Rodillos:

2.3.1.1.3.1.7 Estaciones superiores portantes y de retorno:

2.3.1.1.3.1.8 Tensores:

2.3.1.1.3.1.9 Tolvas de carga:

2.3.1.1.3.1.10 Dispositivos de limpieza:

2.3.1.1.3.1.11 Cubierta de las cintas transportadoras:

2.3.1.1.4 Criterios de diseño:

2.3.1.1.4.1 Material a transportar:

2.3.1.1.4.2 Velocidad de la banda:

2.3.1.1.4.3 Ancho de la banda:

2.3.1.1.4.5 Capacidad de transporte volumétrica corregida con factores de inclinaciones

y de alimentación:

2.3.1.1.4.6 Configuración de las estaciones, paso y distancias de transición:

2.3.1.1.4.6.1 Configuración:

2.3.1.1.4.6.2 Paso de las estaciones:

2.3.1.1.4.6.3 Distancia de transición Lt:

2.3.1.1.4.7 Esfuerzo tangencial, potencia motriz, resistencias pasivas, peso de la banda,

tensiones y controles:

2.3.1.1.4.7.1 Esfuerzo tangencial

2.3.1.1.4.7.2 Potencia motriz:

2.3.1.1.4.7.3 Resistencias pasivas

2.3.1.1.4.7.4 Peso de la banda por metro lineal qb

2.3.1.1.4.7.5 Tensión de la banda

2.3.1.1.4.7.5.1 Tensiones T1 e T2

2.3.1.1.4.7.5.2 Tensión T3

2.3.1.1.4.7.5.3 Tensión T0



2.3.1.1.4.7.5.4 Tensión Tg y dispositivos de tensado

2.3.1.1.4.7.5.5 Control del correcto dimensionado

2.3.1.1.4.7.5.6 Tensión máxima (Tmax)

2.3.1.1.4.7.5.7 Cargas de trabajo y de rotura de la banda

2.3.1.1.4.8 Motorización de la cinta transportadora y dimensionada de los tambores

2.3.1.1.4.8.1 Tipos de motorización

2.3.1.1.4.8.2 Diámetros de los tambores

2.3.1.1.4.8.3 Dimensionado del eje del tambor motriz

2.3.1.1.4.8.4 Dimensionado de los ejes para tambores de retorno/contra-tambor y

desviadores.

2.3.1.4.1.8.5 Limitación de flecha y de rotación para tambor motriz y loco

2.3.1.1.4.9 Rodillos, función y criterios constructivos

2.3.1.1.4.9.1 Elección del diámetro de los rodillos en relación con la velocidad

2.3.1.1.4.9.2 Elección en relación con la carga

2.3.1.1.4.9.3 Determinación de la carga

2.3.1.1.4.10 Alimentación de la cinta transportadora y rodillos de impacto

2.3.1.1.4.10.1 Cálculo de las fuerzas que actúan sobre los rodillos de impacto

2.3.1.1.4.10.2 Carga constante de material fino uniforme.

2.3.1.1.4.10.3 Carga de material en bloques de gran tamaño.

2.3.1.1.4.11 Otros accesorios

2.3.1.1.4.11.1 Dispositivos de limpieza

2.3.1.1.4.11.2 Inversión de la banda

2.3.1.1.4.11.3 Cubierta de la cinta transportadora

2.3.2 Marco Conceptual:

2.3.2.1 PRINCIPALES PARAMETROS DE OPERACIÓN DE UNA FAJA

TRANSPORTADORA

2.3.2.1.1.1 Peso específico a granel.

2.3.2.1.1.2 Tamaño.

2.3.2.1.1.3. Fluidez.

2.3.2.1.1.4 Cohesión.

2.3.2.1.1.5 Abrasividad.



2.3.2.1.1.6 Adhesividad.

2.3.2.1.1.7 Temperatura.

2.3.2.1.2 Tensión en una correa.

2.3.2.1.3 Torque

2.3.2.1.4 Energía y trabajo

2.3.2.1.5 La potencia

2.4 HIPÓTESIS

2.5 VARIABLES

2.5.1 Variables Independientes:

2.5.2 Variables Dependientes:

2.6 DISEÑO DE EJECUCIÓN

2.6.1 Metodología

2.6.1.1 Tipo de Estudio

2.6.1.1.2 Nivel de Investigación

2.6.1.2 Diseño de la Investigación

2.6.2 Población y Muestra

2.6.3 Técnicas de Investigación, Recolección y Análisis De Datos.

2.6.3.1 Observación Directa.

2.6.3.2 Entrevistas con el Personal.

2.6.3.3 Encuestas.

2.6.3.4 Descripción.

2.6.3.5 Gráficas.

2.6.3.6 Explicación.

2.6.3.7 Análisis de Criticidad.

2.6.4 Análisis e Interpretación de Resultados

2.6.5 Diseño de contrastación o validación

3 ADMINISTRACIÓN DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

3.1 Recursos:



3.1.1 Humano:

3.1.2 Materiales

3.2 PRESUPUESTO DEL PROYECTO

3.3 FINANCIAMIENTO DEL PROYECTO

3.4 CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN

4. Referencias Bibliográficas

4.1 Libros:

4.2 Manuales:

4.3. Páginas web.



II PLAN DE INVESTIGACIÓN:

2.1 EL PROBLEMA:

2.1.1 Realidad Problemática:

Cementos Pacasmayo S.A.A. es una empresa productora de cemento de distintas clases,

cal, concreto pre-mezclado y ladrillos pero su principal fuente de ingreso económico es

la venta del cemento tipo portland en bolsa de 42.5kg y para que esto se produzca los

clientes envían sus unidades de transporte las cuales por lo general se componen de un

camión tipo tracto el cual remolca una plataforma y sobre estas últimas son despachadas

un promedio de 720 bolsas de cemento durante 25 minutos que dura el proceso en las

fajas despachadoras de las 04 embolsadoras, lo cual hace una velocidad de despacho de

28.8 bolsas/min por embolsadora que significa a su vez un despacho de 115.2

bolsas/min. de flujo total en ventas. En caso se tengan las 04 embolsadoras trabajando al

100% significa un ingreso en ventas de S/. 1,900.00 por minuto. Pero en algunas

oportunidades este despacho ha sido interrumpido por cortes de energía intempestivos o

por problemas técnicos en algunas de las embolsadoras y/o fajas de despacho los cuales

generan que las ventas se detengan y se generen pérdidas económicas pues tener 01

línea de despacho detenida por el lapso de una (01) hora significaría dejar de vender un

aproximado de S/. 28,512.00 y estas paradas no programadas pueden durar entre 02

horas como mínimo y un turno completo si es por una causa técnica. Asimismo se

tienen que considerar el costo por estiba detenida, pues en cada despacho se emplean

para la estiba un promedio de 03 personas cada una de las cuales tiene un costo por hora

de S/. 20.41 lo cual hace una pérdida total de S/. 61.23 por mano de obra detenida.

2.1.2 Antecedentes del Problema

2.1.2.1 Título: “DISEÑO Y MONTAJE DE UNA CINTA TRANSPORTADORA DE SAL

EN LA PLANTA DE LA EMPRESA QUIMOALCALI, S.A. UBICADA EN EL

PARCELAMIENTO SANTA ISABEL PUERTO SAN JOSÉ”

Autor: González Orozco Elmer David

Institución: Universidad de San Carlos de Guatemala

Año: 2007



Resumen:

El presente trabajo de graduación sirve de base para el diseño de una cinta

transportadora de sal. Se pretende que la cinta sea montada y/o instalada de acuerdo al

diseño lo requiera, en virtud que se han realizado los cálculos para poder determinar

cuál es la opción más eficiente en el sistema, para el transporte de materiales.

El capítulo uno se desarrollan descripciones generales, antecedente histórico, que

involucran a la función, ejecución y funcionamiento de la empresa.

En el capítulo dos se realiza la descripción general del proceso, antecedentes y de la

materia prima que se utiliza para el desarrollo del producto terminado.

El capítulo tres se describen las características de una cinta transportadora, cómo está

compuesta y cuál es su respectivo funcionamiento.

En el capítulo cuatro se involucra el diseño de una cinta transportadora que por medio

de la cual lleva a una elección para la utilización de una cinta específica.

En el capítulo cinco se describe el montaje del sistema, tomando en cuenta las diferentes

características que se manejaron en el capítulo anterior.

El capítulo seis se da una breve descripción de cómo darle seguimiento al montaje de un

sistema manejando la seguridad industrial.

Conclusiones:

1. Para el diseño de una cinta transportadora se debe de tomar muy en cuenta las

características de las piezas del cual se estaría conformando el equipo, de tal manera

el acceso que a ellas se tiene, lo que evitaría el retraso de la operación.

2. La información manejada en el transcurso del diseño y montaje de la cinta

transportadora, puede ser de gran beneficio para la empresa en la cual se elaboró el

presente estudio por las condiciones y características manejadas.

3. Se deben de tener muy claros los factores que involucra el diseño del sistema, que

por medio del cual permitiría que el diseño pueda ser accesible.

4. La totalidad de rodillos a utilizar en el proyecto tipo V es de 37, tipo U es de 13, los

tensores es de 21 y los rodillos de retorno, incluyendo los tambores motrices, son 6.

5. La capacidad de almacenaje que debe de contener la bodega de material prima es de

5000 Ton. que se requieren almacenar por lo que la operación debe de generarse

con un flujo másico de 92 ton/hrs.

6. El equipo de manejo de materiales será seleccionado con base en la capacidad que

éste tenga para mover materiales en la forma, cantidad y velocidad deseada al Diseño de una Faja Transportadora 8 Castañeda García, Jhonny LyndonMóvil Inclinada para despacho de 28bolsas de cemento/minuto


menor costo posible.

2.1.2.2 Título: “MEJORAMIENTO DEL ÁREA PRODUCTIVA DE LA EMPRESA

DE ALIMENTOS CASINO EXPRESS LTDA.”

Autor: Lobos Martín, Octavio

Institución: Universidad de Chile

Año: 2007

Resumen:

Al implementar esta propuesta se logrará un orden en la producción del área

Transportado de la empresa Casino Express Ltda. Este orden se verá reflejado en una

sinergia entre las áreas de Cocina Maestra, las que actualmente funcionan casi de forma

independiente como se describe en la Situación Actual de la Tesis.

Los principales cambios se verán reflejados en el orden de entrega entre áreas, una

producción más eficiente y eficaz, un mejor manejo de los recursos humanos

disponibles en Porcionado y finalmente una mejora en el Producto y Servicio entregado

al cliente.

El orden en la entrega se produce por la rigidez a implantar en los tiempos de manejo

entre áreas, restándole de esta manera la flexibilidad que tienen actualmente. Para poder

generar una producción en línea, se requiere que todos los engranajes de Cocina

Maestra funcionen de forma cohesionada, en la misma dirección y frecuencia de trabajo.

Claramente hoy en día esto no se cumple, destacando el cuello de botella que se genera

en Porcionado, a veces por su forma de trabajar y otras por falta de insumos o materias

primas provenientes de las otras áreas.

La producción al implantar cintas transportadoras y producción en línea mejorará

considerablemente, tanto en la forma de reducir los tiempos muertos, como en la

velocidad de producción, regulable según se amerite.

Este cambio sirve para entrar a competir directamente en el mercado por un porcentaje

superior y adecuándose a las necesidades de cada cliente.

El área de Porcionado será principalmente la que sufra el cambio más considerable,

producto de la instalación de las cintas transportadoras y el cambio en el layout que esto

conlleva consigo. Una vez funcionando la línea de producción en Porcionado el trabajo



será ordenado y muy poco flexible, dejando casi aislada la posibilidad de errores. Esto

significa que las horas de las personas serán mejor aprovechadas, se podrán modificar

los horarios de trabajo, reducir el número de horas extra que se trabajan hoy en día,

además disponer de recursos que hoy se desaprovechan y son costosos para la empresa.

Finalmente al restar flexibilidad al proceso productivo y aumentar los controles visuales

se obtendrá un producto de mejor calidad. También se entregará un servicio mejor al

reducir los errores de entrega por mal rotulado o los atrasos producto de inexistencia en

productos finales terminados.

Conclusiones:

Las empresas del rubro alimenticio se ven continuamente en la obligación de realizar

mejoras continuas en sus procesos, de tal manera de entregar un servicio eficiente que

les permita mantener un crecimiento de acorde a las exigencias del mercado. Para ello

se generan productos y servicios a medida que satisfagan las necesidades exigentes de

los clientes.

Debido a que Casino Express Ltda. ha experimentado un importante crecimiento en los

últimos años, requiere de mejoras que impacten directamente en sus procesos,

adaptándose de esta manera a los nuevos escenarios que presenta el mercado. Así, se ha

decidido evaluar y rediseñar su proceso de Cocina Maestra, que corresponde al negocio

principal del Sistema Transportado de la empresa.

Al analizar la situación actual del proceso de Cocina Maestra, se detectó que la principal

deficiencia se encontraba en los tiempos que transcurrían desde la salida de los insumos

y materias primas del área de bodega, hasta el despacho al cliente.

Estos generaban atrasos cotidianos absorbidos por los clientes, lo que conlleva un mal

servicio ofrecido por la empresa y reclamos por parte de sus clientes. Por tal motivo, se

planteó la necesidad de rediseñar el proceso mencionado, a fin de disminuir los tiempos

involucrados y aumentar la calidad del servicio ofrecido a sus clientes.

Al analizar la realidad de la empresa, se estableció que no bastaba con realizar una

mejora en particular para asegurar la disminución de los tiempos del proceso, sino que

se requería rediseñar varios aspectos para cumplir con los objetivos del proyecto.

De esta forma, se planteó un rediseño basado en la utilización de tecnología que sirviese

de apoyo al área de Porcionado. La tecnología seleccionada fue la implementación de

dos cintas transportadoras, que se hiciese cargo de estandarizar el área más crítica de la



producción. Además de la tecnología planteada, se consideró mejoras en el layout de

dicha área con el fin de optimizar el trabajo una vez implementado el rediseño. Todos

estos aspectos buscan cumplir en conjunto los objetivos planteados anteriormente y que

aseguran un mejor funcionamiento de la empresa.

También se comprenderá establecer horarios de entrega entre las distintas áreas de

Cocina Maestra, con el fin de lograr una coordinación, evitando así los atrasos por

espera de insumos o materias primas. Esto también ayudará a acortar los atrasos, ya que

el tiempo perdido no es recuperable, siendo este acumulativo para la etapa final, el

despacho al cliente.

De esta manera con las mejoras propuestas se espera una reducción de tiempo

considerable, sobre todo en el área de Porcionado. Al funcionar todo en forma

coordinada y con el manejo del Porcionado a través de una de las dos cintas

transportadoras, se puede reducir el tiempo de Porcionado en un 53% con respecto al

funcionar actual. Eso significa rebajar el trabajo diario actual de 8,3 horas a 4 horas, si

se llegase a contratar personal extra para manejar la otra cinta transportadora, el tiempo

se reduciría a 2 horas, lo que significa un ahorro de tiempo considerable.

Esta reducción de tiempo lleva consigo una posibilidad certera de aumentar la

producción diaria de las 10 mil porciones actuales, hasta unas 15 mil o 30 mil porciones

con una o dos cintas transportadoras respectivamente. Por lo tanto la implementación

del rediseño, aparte de reducir el tiempo de producción y entrega, aminorando los

problemas de retrasos, también abren una puerta inmejorable a un aumento de la

producción considerable.

Al analizar las factibilidad de llevar a cabo el rediseño, es necesario mencionar que

aunque las cintas transportadoras no se lleven a cabo, el nuevo reordenamiento del

layout y la apertura de la puerta que comunica la Cocina con Porcionado, ayuda a

ordenar la forma de trabajar, reduciendo en forma menor el tiempo del traslado de

materias primas. Por su parte la estandarización de los tiempos de entrega entre áreas

conlleva consigo un orden y una coordinación que ayudan a evitar todos los atrasos

encadenados. Estos cambios son de una magnitud menor, lo que conllevan un costo de

inversión asociado cercano a 1 millón de pesos.

La factibilidad económica de implementar 2 cintas transportadoras es totalmente

factible, ya que de las cotizaciones realizadas 2 de las 3 cumplían con el presupuesto

destinado a dicha inversión. La implementación de estas cintas conlleva un cargo fijo



mensual por consumo de electricidad cercano a los 65 mil pesos por cada una, lo que al

compararlo con las 4 horas de trabajo diario que se ahorra, por cada una de las 12

trabajadoras, es insignificante. La inversión de los 7 millones de pesos se puede apalear

con la reducción de horas trabajadas o con un aumento de la producción según se de el

caso.

2.1.2.3 Título: “DISEÑO DE UNA BANDA TRANSPORTADORA

SEMIAUTOMÁTICA PARA LA FABRICACIÓN DE TANQUES DE

COMBUSTIBLE DE VEHÍCULOS DE CARGA”

Autor: José Armando Castro Medina, Gustavo Yafté Martínez González y Francisco

Javier Ravelo Acuña

Institución: INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL - ESCUELA SUPERIOR DE

NGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA - UNIDAD ZACATENCO

Año: 2007

Resumen:

Para la fabricación de tanques de combustible de aluminio se tiene una línea de proceso

formada por diferentes estaciones de trabajo, en estas estaciones los tiempos de trabajo

de manufactura del tanque son diferentes, provocando retardos y tiempos muertos en

cada una de ellas, el transporte entre cada estación es sobre un riel discontinuo donde el

tanque es jalado por el operario y cargado para colocarlo en la siguiente parte del riel,

durante esta acción el tiempo de producción se incrementa y el tanque sufre daños

físicos producidos por el arrastre a través del riel.

Un balance de línea muestra que para incrementar la producción es necesario reducir los

tiempos de transporte, reubicar las estaciones y eliminar una estación de trabajo, para

esto se diseñó una banda transportadora semiautomática para el proceso de fabricación

de tanques de combustible en la empresa SAG – MECASA, la cual tendrá movimiento

impulsado por motores, un sistema formado por un PLC con sensores, estaciones de

botones y un sistema neumático que permitirá que cuando el tanque avance a través de

la línea de producción y llegue a las estaciones se coloque en una posición que permita

su manipulación.

La propuesta del diseño de la banda transportadora reducirá los tiempos de transporte

entre cada estación de trabajo, eliminando los movimientos innecesarios y aumentando



la movilidad en cada estación de trabajo, reducirá el maltrato del tanque producido por

el mal manejo a través del riel, evitara accidentes durante su transporte y por

consecuencia el incremento en la producción de tanques.

Conclusiones:

Los objetivos se cumplieron dado que la propuesta de diseño de la banda transportadora

reduce considerablemente los tiempos de transporte entre cada estación, tabla 2.2,

coloca al tanque en cada estación en una posición en donde el operario puede

manipularlo fácilmente reduciendo los esfuerzos físicos para poder realizar sus

respectivos trabajos de estación.

Con la implementación de la banda transportadora en la línea se observa en el balance

de la línea un incremento de la producción de tanques y como consecuencia de ello un

aumento de las utilidades de tal manera que la inversión total de la banda se recupera en

un mes, tabla 4.16.

Con los beneficios que ofrece la implementación de la banda transportadora en la línea

de producción de tanques de aluminio, se demuestra a la empresa la importancia de

automatizar las demás líneas de producción para el aumento de producción de tanques,

tabla 4.13.

El diseño de la banda así como los sistemas que la conforman, la selección de piezas, el

control fueron basados en los conocimientos adquiridos durante nuestra preparación

como ingenieros dejándonos como experiencia que con la aplicación de nuestros

conocimientos podemos dar soluciones a las empresas, también como es el desarrollo

completo de un proyecto y que aspectos se deben considerar para que este sea viable, y

que papel desempeñaremos en la industria.

Actualmente en cualquier línea de proceso es de suma importancia la forma en que los

materiales son transportados para su transformación en productos, una buena opción es

la implementación de bandas transportadoras ya que con su correcta selección brinda

grandes beneficios a la líneas de producción, reduciendo tiempos de transporte,

eliminando movimientos innecesarios, aumentando la fluidez de la producción, permite

el control y monitoreo de cada estación de la línea, evita el deterioro y maltrato del

producto y sobre todo disminuye los accidentes de transportes tanto del operario como

en el transporte.



2.1.3 Formulación del Problema

¿Es posible diseñar una faja transportadora alternativa para que pueda continuar el

despacho de bolsas de cemento a los camiones aun cuando no haya energía?

2.1.4 Justificación

2.1.4.1 Conveniencia:

La empresa Cementos Pacasmayo S.A.A. cuenta con un Departamento de

Mantenimiento el cual a su vez tiene Sub-Departamentos: Departamento de Taller de

Mecánica, Departamento de Taller de Instrumentación y Departamento de Taller

Eléctrico los cuales tienen la capacidad de ejecutar trabajos de instalación y montaje de

equipos electromecánicos de transporte de materiales así como de diseñar y ejecutar

Planes Mantenimiento para estos equipos lo cual conlleva a tener una colaboración

eficaz en el desarrollo del presente proyecto una vez definido y darle las mejoras para

un alcanzar un elevado rendimiento y disponibilidad.

2.1.4.2 Impacto social:

Se logra tener una elevada satisfacción en el ambiente laboral para el caso de los

estibadores basado en la continuidad del despacho de bolsas de cemento debido a que

dicho personal es remunerado de acuerdo a las bolsas de cemento despachadas en las

unidades de los transportistas por lo cual la interrupción de sus labores genera una

incomodidad para el personal pues significa menos ingresos.

Asimismo el personal que forma parte de Cementos Pacasmayo S.A.A. se verá

beneficiado directamente pues ellos perciben utilidades anualmente y el monto es

deducido del porcentaje de las ventas y por ende a mayor venta mayor será el monto por

concepto de utilidades percibido.

2.1.4.3 Implicaciones prácticas:



Contar con un equipo nuevo que supere la interrupción del proceso de despacho

motivará a las demás áreas en la búsqueda de soluciones a los problemas presentes en

los procesos productivos de la fábrica Cementos Pacasmayo S.A.A.

Cementos Pacasmayo S.A.A. cuenta con un Departamento de Planificación del

Mantenimiento el cual tiene como finalidad la búsqueda de soluciones y mejoras a los

problemas que se puedan presentar en los equipos y/o componentes que intervienen en

cada uno de los procesos que intervienen en el proceso de fabricación del cemento

desde el ingreso de la materia prima hasta el área de despacho del producto terminado.

Este Departamento trabaja de la mano con el Departamento de Operaciones para tener

identificados los problemas que se presentan y puedan en un futuro presentarse en los

equipos críticos de la Planta y de esta manera plantear posibles soluciones las cuales

serán implantadas previa evaluación de factibilidad.

2.1.4.4 Valor teórico:

El costo de la solución será mucho menor que el costo debido a las paradas en el

despacho de bolsas de cemento pues si tenemos en cuenta que por cada hora de 01 faja

de despacho detenida se pierde S/. 28,512.00 que en Dólares Americanos significa $

1,182.00.

El análisis de los costos de las paradas obliga a buscar soluciones dentro del entorno

mismo de la producción pues se tienen un amplio conocimiento en la instalación y

mantenimiento de equipos de transporte de materiales como son las fajas

transportadoras, elevadores de cangilones, transportadores sinfín, canaletas,

transportadores de baldes, transportadores de cadenas y dentro de estos de debe

encontrar el más óptimo.

2.1.4.5 Unidad metodológica:

Debido a la importancia de mantener un alto nivel de continuidad en el despacho de

bolsas de cemento a los camiones de los clientes se justifica la finalidad del proyecto en

cuanto a que beneficia a todas las áreas que intervienen en el proceso permitiendo que

todas ellas en conjunto alcancen niveles óptimos de rendimiento pues manteniendo un Diseño de una Faja Transportadora 15 Castañeda García, Jhonny LyndonMóvil Inclinada para despacho de 28bolsas de cemento/minuto


flujo constante en la producción se pueden medir constantemente los indicadores de

calidad y mejorarlos constantemente.

2.2 OBJETIVO GENERAL

Diseñar un equipo de transporte capaz de continuar el despacho de bolsas de cemento a

los camiones en el caso de paradas de los equipos de despacho por corte de energía en la

empresa Cementos Pacasmayo S.A.A.

2.2.1 Objetivos Específicos:

- Diseñar un equipo capaz de transportar bolsas de cemento a los camiones y que

cumpla todos los estándares de seguridad industrial de Cementos Pacasmayo S.A.A.

- Implementar un equipo electro mecánico capaz de transportar bolsas de cemento desde

un punto de acopio y elevarlo hasta las plataformas de los tráileres el cual a su vez sea

de fácil transporte y que cuente con una fuente de energía autónoma

- Determinar el espacio para maniobrar el equipo así como para el libre tránsito de los

camiones en la zona de despacho alternativo.

- Determinar la longitud y ángulo de inclinación óptimos para el sistema de despacho de

bolsas de cemento mediante faja transportadora inclinada.

- Calcular la potencia necesaria para el accionamiento del sistema de transporte de 28

bolsas de cemento/minuto mediante una faja transportadora inclinada.

- Seleccionar la banda adecuada a utilizarse en la faja transportadora inclinada móvil.

- Calcular la velocidad de la banda en la faja transportadora para un despacho de 28

bolsas de cemento/minuto.

- Diseñar la estructura soporte y bastidor del sistema de transporte de la faja inclinada

móvil.



2.3 MARCO REFERENCIAL

2.3.1 Marco Teórico

2.3.1.1 Fajas Transportadoras

2.3.1.1.1 Introducción:

En el diseño de instalaciones para el manejo de materias primas o de productos

acabados, la elección del medio de transporte debe favorecer el medio que presente los

menores costos, tanto de empleo como de mantenimiento, y a su vez posea suficiente

flexibilidad para adaptarse a una amplia variedad de capacidades de transporte o a

sobrecargas momentáneas.

La Faja Transportadora, utilizada en medida creciente durante los últimos decenios, es

un medio de transporte que satisface ampliamente estas exigencias. Comparado con

otros sistemas, se ha revelado en efecto como el más económico, incluso porque se

puede adaptar a las más diferentes condiciones de trabajo.

Actualmente no se usa sólo para el transporte horizontal o en subidas, sino también en

curvas, en ligeras bajadas y con velocidades relativamente elevadas.

2.3.1.1.2 Definición y características:

La función de una Faja Transportadora es la de transportar de forma continua materiales

a granel homogéneos o mezclados, a distancias que pueden oscilar entre algunos metros

y decenas de kilómetros.

Uno de los componentes principales del transportador es la banda de goma, que ejerce

una doble función:

- contener el material transportado

- trasmitir la fuerza necesaria para transportar la carga.

La Faja Transportadora es un dispositivo capaz de trasladar de forma continua los

materiales que transporta en su parte superior. Las superficies, superior (de ida) e

inferior (de retorno) de la banda, descansan sobre una serie de rodillos soportados por

estructuras metálicas (estaciones). En los dos extremos del transportador, la banda se



enrolla en tambores, uno de los cuales, acoplado a un órgano motor, transmite el

movimiento según se muestra en la Figura 1.

Figura N° 1: Esquema básico de una Faja Transportadora

(Fuente: Rulmeca 2003)

Otra opción de transporte, sería por medio de volquetes de tolva en caso de carga a

granel y camiones tipo plataforma para el caso de bultos, cajas, sacos, paquetes, etc. en

donde la carga es discreta. En ambos casos la Faja Transportadora presenta las

siguientes ventajas:

- menor número de operarios

- consumo energético limitado

- mantenimiento programable con largos intervalos

- independencia de los sistemas vecinos

- costes de funcionamiento reducidos.

A igualdad de carga, las grandes cintas transportadoras pueden presentar menores costos

de hasta un 40 a 60% respecto al transporte por medio de camión.

Los componentes mecánicos y eléctricos de la cinta transportadora, tales como rodillos,

tambores, rodamientos, motores, etc. Se fabrican según normas unificadas. Los niveles

cualitativos alcanzados por los mejores fabricantes garantizan su funcionalidad y

duración a lo largo del tiempo. Los componentes principales de la cinta transportadora

(banda y rodillos) requieren, si se dimensionan e instalan correctamente, un

mantenimiento muy reducido. La banda de goma necesita poquísimas reparaciones

superficiales y los rodillos lubricados para toda la vida permiten, si son de buena calidad

y de concepción avanzada, reducir el porcentaje anual de sustituciones mediante el

mantenimiento ordinario.



El revestimiento de los tambores tiene una duración mínima de dos años. El empleo de

dispositivos de limpieza adecuados de la banda en el punto de alimentación y en los de

descarga asegura una mayor duración de las instalaciones y un menor mantenimiento.

Todos estos factores, junto al limitado coste de las obras de soporte para salvar

desniveles o el paso inferior de badenes, carreteras y otros obstáculos, así como las

pendientes superables por las cintas transportadoras lisas (hasta 18°), y la posibilidad de

recuperar energía en los tramos de recorrido en bajada, han hecho posible el diseño y la

realización de transportadores con una longitud de hasta 100 km, realizados con tramos

individuales de 15 km cada uno.

En la práctica de su uso las características de flexibilidad, robustez y economía lo han

convertido en el medio de transporte de materiales a granel más difundido y con las

posibilidades más amplias de un desarrollo posterior. Las figura N° 2 muestra las

configuraciones más típicas de Fajas Transportadoras.



Figura N° 2: Configuraciones típicas de Fajas Transportadoras


2.3.1.1.3 Componentes y su denominación:

En la Fig. 3 están ilustrados los componentes básicos de una Faja Transportadora típica.

Se pueden disponer de las más diferentes combinaciones de carga, descarga, elevación y

de órganos accesorios.



Figura N° 3: Componentes típicos de una Faja Transportadora


2.3.1.1.3.1 Cabezal motriz (Puede ser de tipo tradicional o con mototambor):

2.3.1.1.3.1.1 Tradicional:

Está compuesto por un grupo de mando constituido sucesivamente: por un tambor

motriz de diámetro apropiado a la carga en la banda y por un tambor de inflexión. El

movimiento lo proporciona un motoreductor del tipo pendular o de ejes ortogonales o

paralelos, éstos últimos acoplados por medio de una junta al tambor motriz.

2.3.1.1.3.1.2 Mototambor:

En esta configuración el motor, el reductor y los cojinetes forman una unidad integrada

y protegida en el interior del tambor de arrastre de la banda. Actualmente se fabrican

mototambores con un diámetro de hasta 800 mm y una potencia de unos 130 kW, con

un rendimiento que puede alcanzar incluso el 97%.

2.3.1.1.3.1.3 Tambor motriz:

En el tambor motriz tradicional o en el mototambor, la envoltura se reviste normalmente

de goma, de un espesor adecuado a la potencia a transmitir. El revestimiento se presenta

nervado, en forma de espiga, con el vértice situado en el sentido de la marcha o con

surcos romboidales, para elevar el coeficiente de rozamiento y facilitar el desagüe.

El diámetro de los tambores está dimensionado en base a la clase de resistencia de la

banda y a la presión específica que actúa en la misma.



2.3.1.1.3.1.4 Contratambores:

La envoltura no necesita revestimiento, a no ser en casos particulares; el diámetro

normalmente es inferior al previsto para el tambor motriz.

2.3.1.1.3.1.5 Tambores de desviación y de inflexión:

Se emplean para aumentar el ángulo de abrazamiento de la banda. Además, se utilizan

también para todas las desviaciones necesarias en presencia de dispositivos de tensión

mediante contrapeso, descargadores móviles, etc.

2.3.1.1.3.1.6 Rodillos:

Sostienen la banda y tienen que garantizar el deslizamiento libre y regular bajo carga.

Son los elementos más importantes de la banda transportadora y representan una parte

considerable de su valor global.

2.3.1.1.3.1.7 Estaciones superiores portantes y de retorno:

Los rodillos portantes están reunidos en general en conjunto de tres y sostenidos por un

bastidor. La inclinación de los rodillos laterales está comprendida entre 20° y 45°. Se

puede construir, además, un sistema de guirnalda con una inclinación de hasta 60°. Las

estaciones de retorno pueden ser planas, con rodillos individuales o reunidos en una

pareja, en forma de "V" con 10° de inclinación.

2.3.1.1.3.1.8 Tensores:

La tensión necesaria para que se adhiera la banda al tambor motriz se mantiene

mediante un dispositivo de tensión, que puede ser del tipo de tornillo, de contrapeso o

con cabrestante motorizado.

El contrapeso determina una tensión constante en la banda, independientemente de las

condiciones de funcionamiento. Su peso se dimensiona en el límite mínimo necesario

para garantizar el arrastre de la banda, a fin de evitar esfuerzos inútiles.

La carrera prevista para un tensor de contrapeso depende de la deformación elástica a la

que está sometida la banda en las diferentes fases de funcionamiento.

La carrera mínima de un tensor no deberá ser inferior al 2% de la distancia entre ejes del

transportador para bandas reforzadas con productos textiles, y al 0,5% para bandas

reforzadas con elementos metálicos.



2.3.1.1.3.1.9 Tolvas de carga:

La tolva de recogida y el tobogán de carga están dimensionados a fin de absorber, sin

causar atascos ni daños a la banda, las variaciones instantáneas de la capacidad de carga

y eventuales acumulaciones. El tobogán tendrá que responder a las exigencias de caída

del material, según la trayectorias calculadas en base a la velocidad de transporte, al

tamaño, al peso específico del material transportado y a sus características físico-

químicas (humedad, corrosividad, etc.).

2.3.1.1.3.1.10 Dispositivos de limpieza:

Dispositivos que reducen las intervenciones de mantenimiento en las Fajas

Transportadoras que transportan materiales húmedos y particularmente pegajosos, como

porque permiten obtener la máxima productividad. Son diferentes, los más difundidos,

por la sencillez de su aplicación, son los de cuchillas raspadoras, montadas en soportes

elásticos de goma.

2.3.1.1.3.1.11 Cubierta de las cintas transportadoras:

Es de fundamental importancia cuando es necesario proteger el material transportado

contra factores atmosféricos y garantizar la funcionalidad de la instalación.

2.3.1.1.4 Criterios de diseño:

La elección del sistema de transporte óptimo, su correcto diseño, su utilización racional,

depende del conocimiento de las características constructivas y del comportamiento

bajo carga de todos los componentes del propio sistema.

Los factores principales que influyen en el dimensionado de una cinta transportadora

son: - La capacidad de transporte requerida.

- La granulometría, las características fisicoquímicas del material a transportar.

- El perfil altimétrico del recorrido.

2.3.1.1.4.1 Material a transportar:



El diseño correcto de una cinta transportadora empieza con la evaluación de las

características del material a transportar: en particular del ángulo de reposo y del ángulo

de sobrecarga.

El ángulo de reposo de un material, definido también “ángulo que la superficie de un

amontonamiento, formado libremente, forma respecto al plano horizontal. Fig. 4.

Figura N° 4: Ángulo de reposo de un amontonamiento libre


El ángulo de sobrecarga es el ángulo que forma la superficie del material respecto al

plano horizontal sobre la banda en movimiento. Este ángulo normalmente es de 5° - 15°

(para algunos materiales, hasta 20°) inferior al ángulo de reposo.

Figura N° 5: Ángulo de sobrecarga de un amontonamiento sobre Faja en movimiento


El material transportado se configura en su sección como en la Fig. 6. El área de la

sección del material transportado “S” se puede calcular geométricamente sumando el

área del sector circular A1 con la del trapecio A2.

S= A1+A2


Ángulo de reposo

Ángulo de sobrecarga


Figura N° 6: Área de la sección del material transportado


Se puede determinar de forma más sencilla, haciendo referencia a los valores de la

capacidad de transporte volumétrica Ivt con la fórmula:

S=I VT

3600[ m ² ]

donde:

IVT = capacidad de transporte volumétrica a una velocidad de 1 m/s (Tablas 5a-b-c-d)



Tabla N° 1: Ángulo de sobrecarga, de reposo y fluidez del material




Tabla N° 2: Propiedades físicas de los materiales




2.3.1.1.4.2 Velocidad de la banda:

La velocidad máxima de funcionamiento de las Fajas Transportadoras ha alcanzado

límites que eran impensables hasta hace algunos años. Las velocidades más elevadas

han permitido incrementar los volúmenes transportados: a igualdad de carga, se han

reducido las cargas de material por unidad lineal de transportador y, por tanto, los costes

de las estructuras, de las estaciones portantes y de la banda.

Las características físicas de los materiales a transportar influyen de manera

determinante en la velocidad de funcionamiento. Los materiales ligeros, tales como

cereales y polvos de algunos minerales, permiten velocidades elevadas. Materiales

cribados o preseleccionados pueden ser trasladados a velocidades de 8 m/s y superiores.

Con el aumento del tamaño del material, de su abrasividad y de su peso específico, es

necesario reducir la velocidad de la banda. Materiales no triturados o no seleccionados

pueden obligar a elegir velocidades de transporte más moderadas, del orden de 1,5 a 3,5

m/s.

La cantidad de material por metro lineal que gravita sobre la banda es:

qG=I v

3.6 xv[ kg /m ]

donde:

qG = peso del material por metro lineal

Iv = capacidad de transporte de la banda (t/h)

v = velocidad de la banda m/s

Se utilizará qG en la determinación de los esfuerzos tangenciales Fu.

Con el aumento de la velocidad v se podrá obtener las misma capacidad de transporte I v

con un menor ancho de la banda (es decir, con una estructura del transportador más

sencilla) así como con menor carga por unidad lineal, y por tanto con esfuerzo de

rodillos y estaciones portantes reducidos, y menor tensión de la banda. Sin embargo, las

bandas más anchas permiten, a igualdad de capacidad de transporte, menores

velocidades, presentando menor peligro de salida de material, de avería de la banda o

atasco de la tolva.

Según datos experimentales, indicamos en la Tabla N° 3 las velocidades máximas

aconsejables en función tanto de las características físicas y del tamaño de los

materiales a transportar, como del ancho de la banda.



Entre los factores que limitan la velocidad máxima de un transportador citamos:

- La inclinación de la banda en el punto de carga: cuanto mayor es la inclinación, mayor

es el tiempo de turbulencia (rodadura) del material antes de que se asiente en la banda.

Este fenómeno es un factor que limita la velocidad máxima de funcionamiento del

transportador, ya que produce el desgaste prematuro de la cubierta de la banda.

- La ocurrencia de una acción abrasiva repetida del material sobre la banda, que viene

dada por el número de pasadas de una determinada sección de la banda debajo de la

tolva de carga, es directamente proporcional a la velocidad de la banda e inversamente

proporcional a su longitud.

Tabla N° 3: Velocidades máximas aconsejables de Fajas Transportadoras


2.3.1.1.4.3 Ancho de la banda:

Una vez establecida, con la ayuda de la Tabla 3, la velocidad óptima de la banda, la

determinación de su ancho se lleva a cabo principalmente en función de la cantidad de

material a transportar, generalmente indicada en los datos base del diseño.



En el texto que sigue a continuación, la capacidad de transporte de una banda

transportadora está expresada como capacidad de transporte volumétrica IVT [m3/h] por

v= 1 m/seg.

La inclinación de los rodillos laterales de un conjunto de tres (de 20° a 45°) define el

ángulo de la estación Fig.7.

Figura N° 7: Ángulos de inclinación de los rodillos


Con el mismo ancho de la banda, a mayor ángulo corresponde, un aumento de la

capacidad de transporte volumétrica IVT.

La elección de las estaciones portantes se lleva a cabo también en función de la

capacidad de puesta en artesa de la banda.

Antes, las inclinaciones estándar de los rodillos laterales de un grupo de tres eran 20°.

Ahora, las mejoras aportadas a las carcasas y a los materiales utilizados para la

fabricación de las bandas permiten usar estaciones con una inclinación de los rodillos

laterales de 30°/35°.

Las estaciones con una inclinación de 40°/45° se utilizan en casos especiales, debido

también al coste de las bandas que pueden adaptarse a artesas tan acentuadas.

En la práctica, la elección y el diseño de una estación se basa en la que cumple con el

volumen de carga requerido, usando una banda de anchura mínima y por lo tanto más

económica.

Para la determinación de las dimensiones de la banda hay que tener en cuenta valores

mínimos de ancho, en función de las cargas de rotura de la banda y de la inclinación de

los rodillos laterales de la estación expresados en la Tabla 4 .



Tabla N° 4: Ancho mínimo de la banda en función de su carga de rotura y de la

inclinación de los rodillos


2.3.1.1.4.4 Capacidad de transporte volumétrica IM

La capacidad transporte en volumen de la banda viene dada por la fórmula:

I M=I V

qs[m3/h ]

donde:

Iv = capacidad de transporte de la banda t/h

qs = peso específico del material.

Se define luego:

I VT=I M

v[m3/h ]

como capacidad de transporte volumétrica, a una velocidad de un metro por segundo.

Mediante las Tablas 5a-b-c-d se determina qué ancho de banda cumple con la capacidad

de transporte volumétrica IM requerido por los datos de diseño en relación con la forma

de la estación, con la inclinación de los rodillos, con el ángulo de sobrecarga del

material y con la velocidad.



Tabla N° 5a: Capacidades de transporte volumétricos con estaciones planas para

v = 1 m/s




Tabla N° 5b: Capacidades de transporte volumétricos con estaciones de 2 rodillos para

v= 1 m/s




Tabla N° 5c: Capacidades de transporte volumétricos con estaciones de 3 rodillos para

v= 1 m/s




Tabla N° 5d: Capacidades de transporte volumétricos con estaciones de 5 rodillos para

v= 1 m/s


Para obtener la capacidad de transporte volumétrico efectivo IM a la velocidad deseada,

tendremos:

I M=I VT × v [m3/h ]



2.3.1.1.4.5 Capacidad de transporte volumétrica corregida con factores de

inclinaciones y de alimentación:

En caso de bandas inclinadas, los valores de capacidad de transporte volumétrica IVT

[m3/h] se tienen que corregir según la siguiente relación:

I VM=IVT × K × K1 [m3/h ]Donde:

IVM: es la capacidad de transporte volumétrica corregida en relación con la inclinación y

con la irregularidad de alimentación en m3/h con v = 1 m/s

IVT: es la capacidad de transporte teórica en volumen para v = 1m/s

K: es el factor de inclinación

K1: es el factor de corrección debido a la irregularidad de alimentación

El factor de inclinación K que se incluye en el informe, tiene en cuenta la reducción de

sección del material transportado por la banda cuando el transporte está en pendiente.

El diagrama de la Fig.8 proporciona el factor K en función del ángulo de inclinación de

la banda transportadora a aplicarse sólo con bandas lisas.

Figura N° 8: Factor de inclinación K




En general, también es necesario tener en cuenta el tipo de alimentación, es decir su

constancia y regularidad, introduciendo un factor de corrección K1 i cuyos valores son:

- K1 = 1 para alimentación regular

- K1 = 0.95 para alimentación poco regular

- K1 = 0.90 ÷ 0.80 para alimentación muy irregular.

Si se considera la capacidad de transporte corregida mediante los factores citados más

arriba, la capacidad de transporte volumétrica efectiva a la velocidad deseada viene

dada por:

I M=I VM ×v [m3/h ]

Teniendo en cuenta el ancho de la cinta, se puede comprobar la relación entre el ancho

de la cinta y el tamaño máximo trozo de material de acuerdo a la siguiente:

Ancho de banda ≥ 2.5 max tamaño

2.3.1.1.4.6 Configuración de las estaciones, paso y distancias de transición:

2.3.1.1.4.6.1 Configuración:

Se define como estación la combinación de los rodillos con el correspondiente bastidor

de soporte fijo Fig. 9; la estación también puede suspender en forma de guirnalda Fig.

10.

Se distinguen dos tipos de estación base: las portantes de ida, que sostienen la banda

cargada, y las inferiores, que sostienen la banda vacía en el tramo de retorno.

• Las estaciones de ida fijas forman generalmente dos configuraciones:

- con uno o dos rodillos planos

- con dos, tres o más rodillos en artesa.

• Las estaciones de retorno pueden ser:

- con uno o dos rodillos

- en artesa con dos rodillos.

Las estaciones fijas con bastidor de sostén con tres rodillos de igual longitud, permiten

una buena adaptación de la banda, realizando una distribución uniforme de las tensiones

y una buena sección de carga.Diseño de una Faja Transportadora 40 Castañeda García, Jhonny LyndonMóvil Inclinada para despacho de 28bolsas de cemento/minuto


La inclinación de los rodillos laterales oscila entre 20° y 45° para bandas con un ancho

de 400 a 2.200 mm y mayores.

Las estaciones suspendidas de guirnalda se utilizan como estaciones de impacto debajo

de las tolvas de carga, o en general a lo largo de los tramos de ida y de retorno para

grandes capacidades de transporte o en bandas transportadoras de altas prestaciones.

Las estaciones están fabricadas generalmente siguiendo normas unificadas

internacionales. Los dibujos ilustran las configuraciones más usuales.

Figura N° 9: Tipos de estaciones de polines


Las estaciones de ida de un conjunto de tres rodillos pueden tener los rodillos alineados

entre sí y ortogonales respecto a la dirección de transporte Fig. 11, en caso de bandas

reversibles; o bien los rodillos laterales orientados en el sentido de marcha de la banda

(generalmente de 2°) para bandas unidireccionales Fig. 12.



Figura N° 10: Estaciones suspendidas de guirnalda


Figura N° 11: Estaciones para bandas reversibles




Figura N° 12: Estaciones para bandas de un solo sentido


Figura N° 13: Estaciones desalineadas


2.3.1.1.4.6.2 Paso de las estaciones:

En las bandas transportadoras el paso ao más usado normalmente para las estaciones de

ida es de un metro, mientras que para el retorno es de tres metros (au).

La flecha de flexión de la banda, entre dos estaciones portantes consecutivas, no tiene

que superar el 2% del paso. Una flecha de flexión mayor genera, durante la carga,

salidas de material desde la banda y excesivos rozamientos excesivos debidos a las

deformaciones de la masa del material transportado. Esto origina no sólo trabajo o

absorción de potencia superiores, sino también anómalos esfuerzos de los rodillos, así

como un desgaste prematuro de la cubierta de la banda.

La Tabla 6 propone de todos modos el paso máximo aconsejable de las estaciones en

funcionamiento, del ancho de la banda y del paso específico del material para mantener

la flecha de flexión de la banda dentro de los límites indicados. Además, el paso puede

ser limitado también por la capacidad de carga de los rodillos mismos.



Figura N° 14: Distancia o paso entre estaciones


En los puntos de carga, el paso es generalmente la mitad, o menos, que las estaciones

normales, a fin de limitar lo más posible la flexión de la banda y los esfuerzos en los

rodillos.

Figura N° 15: Distancia entre estaciones en puntos de carga


Para las estaciones de guirnalda, el paso mínimo se calculará de manera tal que se eviten

contactos entre dos estaciones sucesivas, provocados por las oscilaciones normales

durante su utilización. Fig.15.



Tabla N° 6: Máximo paso recomendado entre estaciones de polines


2.3.1.1.4.6.3 Distancia de transición Lt:

Al espacio existente entre la última estación de rodillos adyacente al tambor de cabeza o

de cola de una cinta transportadora y los tambores mismos, se le llama distancia de

transición. Fig.16.

Figura N° 16a: Distancia de transición Lt


A lo largo de este tramo la banda pasa de la configuración de artesa, determinada por

los ángulos de las estaciones portantes, a la plana del tambor y viceversa.



Figura N° 16b: Ángulos de las estaciones portantes, a la plana del tambor


Con ello, los bordes de la banda son sometidos a una tensión adicional, que actúa sobre

los rodillos laterales. Generalmente la distancia de transición no tiene que ser inferior al

ancho de la banda a fin de evitar sobreesfuerzos. En caso de que la distancia de

transición Lt sea superior al paso de las estaciones portantes, es conveniente introducir

en el tramo de transición y en estaciones con ángulo decrecientes unos rodillos laterales

(llamadas estaciones de transición). De este modo la banda pasa gradualmente de la

configuración de artesa a la plana, evitando así tensiones perjudiciales.

El diagrama de la Fig.19 permite determinar la distancia de transición Lt (en función del

ancho de la banda y del ángulo λ de las estaciones portantes), para bandas reforzadas

con productos textiles EP (poliéster) y para bandas reforzadas con elementos metálicos

tipo Steel Cord (ST).

Ejemplo:

Para una banda (EP) de 1400 mm de ancho con estaciones a 45°, se obtiene del

diagrama que la distancia de transición es de aprox. 3 m. Es aconsejable, por tanto,

intercalar en el tramo de transición Lt dos estaciones que tengan respectivamente λ=15°

y 30° con paso de 1 m.

Figura N° 17: Tramos de transición intercalados




Figura N° 18: Pasos y distancia de transición


Figura N° 19: Distancia de transición


2.3.1.1.4.7 Esfuerzo tangencial, potencia motriz, resistencias pasivas, peso de la

banda, tensiones y controles:

Los esfuerzos a los que está sometida una banda transportadora en funcionamiento

varían a lo largo de su recorrido. Para dimensionar y calcular la potencia absorbida por

la banda transportadora es necesario determinar la tensión que actúa en la sección

sometida a mayor esfuerzo, en particular para bandas transportadoras que presenten

características como:

- inclinación superior a 5°



- recorrido descendente

- perfil altimétrico variado Fig.20

2.3.1.1.4.7.1 Esfuerzo tangencial

El primer paso prevé el cálculo del esfuerzo tangencial total FU en la periferia del

tambor motriz. El FU tiene que vencer todas las resistencias que se oponen al

movimiento y está constituido por la suma de los siguientes esfuerzos:

- esfuerzo necesario para mover la banda descargada: tiene que vencer los rozamientos

que se oponen los movimientos de la banda causados por las estaciones portantes y de

retorno, por los contra-tambores y desviadores, etc.;

- esfuerzo necesario para vencer las resistencias que se oponen al desplazamiento

horizontal del material;

- esfuerzo necesario para elevar el material hasta la cota deseada (en caso de bandas

descendentes, la fuerza generada por la masa total transportada se convierte en motriz);

- esfuerzos necesarios para vencer las resistencias secundarias debidas a la presencia de

accesorios (descargadores móviles “Tripper”, limpiadores, raspadores, rebabas de

retención, dispositivos de inversión, etc.)

El esfuerzo tangencial total FU en la periferia del tambor motriz vendrá dado por:

FU=[ L ×Cq× Ct × f (2 qb+qG+qRU+qRO ) ± ( qG × H ) ]× 9.81 [ N ]

Para cintas transportadoras descendentes, utilicese en la fórmula el signo (-) donde:

L : Distancia entre ejes del transpotador (m)

Cq : Coeficiente de las resistencias fijas (accesorios banda), véase Tabla 7

Ct : Coeficiente resistencias pasivas, véase Tab. 8

f : Coeficiente de rozamiento interior partes giratorias (estaciones), véase Tabla. 9

qb : Peso banda por metro lineal en Kg/m, véase Tabla 10 (suma de los

revestimientos y del peso del núcleo )

qG : Peso material transportado por metro lineal Kg/m

qRU : Peso partes giratorias inferiores, en Kg/m, véase Tabla 11

qRO : Peso partes giratorias superiores, Kg/m, véase Tabla 11

H : Desnivel de la cinta transportadora.



Cuando se requiere el cálculo de una cinta transportadora con perfil altimétrico variado,

es conveniente que el esfuerzo tangencial total se subdivide en los esfuerzos Fa

(esfuerzo tangencial de ida) e inferior Fr (esfuerzo tangencial de retorno), necesarios

para mover cada uno de los tramos de perfil constante que componen la banda (Fig. 20),

se obtendrá:

donde:

Fa = esfuerzo tangencial para mover la banda en cada uno de los tramos de ida

Fr = esfuerzo tangencial para mover la banda en cada uno de los tramos de retorno

Por tanto, el esfuerzo tangencial Fa y Fr vendrá dado por:

Donde 1 daN = 10 N

Se utiliza el signo:

(+) para el tramo de banda ascendente

(-) para el tramo descendente

Figura N° 20: Recorrido de cinta de geometría variada.


2.3.1.1.4.7.2 Potencia motriz:

Conocidos el esfuerzo tangencial total en la periferia del tambor motriz, la velocidad de

la banda y el rendimiento “η” del reductor, la potencia mínima necesaria del motor

vendrá dada por:



2.3.1.1.4.7.3 Resistencias pasivas

Las resistencias pasivas se expresan mediante coeficientes proporcionales a la longitud

de la cinta transportadora, a la temperatura ambiente, a la velocidad, al tipo de

mantenimiento, a la limpieza y a la fluidez, al rozamiento interior del material y a la

inclinación de la banda transportadora.

Tabla N° 7: Coeficiente de resistencias fijas debido a distancia entre ejes


Tabla N° 8: Coeficiente de resistencias pasivas debidas a la temperatura




Tabla N° 9: Coeficiente rozamiento interior f del material y de los elementos giratorios


2.3.1.1.4.7.4 Peso de la banda por metro lineal qb

El peso total de la banda qb se puede determinar sumándole al peso del núcleo de la

banda, el del revestimiento superior e inferior, es decir aprox. 1,15 Kg/m2 por cada mm

de espesor del revestimiento.

Tabla N° 10: Peso del núcleo de la banda




En la Tabla 11 se indican los pesos aproximados de las partes giratorias de una estación

superior de tres rodillos y de una estación inferior plana.

El peso de las partes giratorias superior qRO e inferior qRU vendrá dado por:

Donde:

Pprs = peso de las partes giratorias superiores

ao = paso estaciones de ida

Donde:

Ppri = peso de las partes giratorias inferiores

au = paso estaciones de retorno

Tabla N° 11: Peso de las partes giratorias de los rodillos de las estaciones (sup/inf)


2.3.1.1.4.7.5 Tensión de la banda

De una banda transportadora con movimiento de la banda en régimen, se consideran las

diferentes tensiones que se verifican en ésta.

2.3.1.1.4.7.5.1 Tensiones T1 e T2



El esfuerzo tangencial total FU en la periferia del tambor motriz corresponde a la

diferencia de las tensiones T1 (lado tenso) y T2 (lado lento). Esto se deriva del par

motriz necesario para que se mueva la banda y transmitido por el motor.

Figura N° 21: Tensiones sobre el tambor motriz.


Pasando del punto A al punto B Fig. 21 la tensión de la banda pasa con ley de variación

exponencial del valor T1 al valor T2.

Entre T1 y T2 subsiste la relación:

Donde:

fa = coeficiente de rozamiento entre banda y tambor, dado un ángulo de abrazamiento

e = base de los logaritmos naturales 2.718

El signo (=) define la condición límite de adherencia. Si la relación T1/T2 se vuelve > efa,

la banda patina en el tambor motriz sin que se transmita el movimiento.

De las relaciones antedichas se obtiene:

El valor Cw, que definiremos factor de abrazamiento, es función del ángulo de

abrazamiento de la banda en el tambor motriz (puede alcanzar los 420° cuando se tiene

un doble tambor) y del valor del coeficiente de rozamiento fa entre la banda y del

tambor.



De este modo se calcula el valor mínimo de tensión de la banda al límite de adherencia

(de la banda en el tambor) al acercarse y al alejarse del tambor motriz.

Hay que notar, además, que la adherencia de la banda con el tambor motriz se puede

asegurar mediante un dispositivo llamado tensor de banda utilizado para mantener una

adecuada tensión en todas las condiciones de trabajo.

La Tabla 12 proporciona los valores del factor de abrazamiento Cw en función del

ángulo de abrazamiento, del sistema de tensión y uso de tambor con o sin revestimiento.

Tabla N° 12: Factor de abrazamiento Cw


Figura N° 22: Esfuerzos tangenciales sobre la banda.




Una vez establecido el valor de las tensiones T1 y T2 analizaremos las tensiones de la

banda en otras zonas críticas de la banda transportadora, es decir:

- Tensión T3 correspondiente al tramo lento del contra-tambor;

- Tensión T0 mínima en la cola, en la zona de carga del material;

- Tensión Tg de la banda en el punto de situación del dispositivo de tensión;

- Tensión Tmax máxima de la banda.

2.3.1.1.4.7.5.2 Tensión T3

Como ya se ha definido:

T1 = FU +T2 y T2 = FU x Cw

La tensión T3 que se genera al acercarse al contra-tambor (Fig. 22) viene dada por la

suma algebraica de la tensión T2 y de los esfuerzos tangenciales Fr correspondientes a

cada uno de los tramos de retorno de la banda.

Por tanto, la tensión T3 viene dada por:

Figura N° 23: Flecha entre Polines.


2.3.1.1.4.7.5.3 Tensión T0

La tensión T3 mínima requerida, al alejarse del contra-tambor, además de garantizar la

adherencia de la banda con el tambor motriz, para transmitir el movimiento, tiene que

tener una flecha de flexión de la banda, entre dos estaciones portantes consecutivas, que

no supere el 2% del paso de las estaciones mismas.



Esto sirve para evitar desbordamientos de material de la banda y excesivas resistencias

pasivas, causadas por la dinámica del material con el paso por las estaciones Fig. 23. La

tensión T0 mínima necesaria para mantener un valor de flecha del 2% viene dada por la

siguiente relación:

Donde:

qb = peso total de la banda por metro lineal;

qG = peso del material por metro lineal;

a0 = paso de las estaciones de ida en m.

La fórmula deriva de la aplicación y de la necesaria simplificación de la teoría, de la

llamada “catenaria”. En caso de que se desee mantener la flecha con un valor inferior al

2%, hay que sustituir el valor 6,25:

- para flecha 1,5% = 8,4

- para flecha 1% = 12,5

Para obtener la tensión T0 necesaria para garantizar la flecha deseada, se utiliza un

dispositivo de tensado, que influye también las tensiones T1 y T2 aun dejando invariable

el esfuerzo periférico FU = T1 - T2.

2.3.1.1.4.7.5.4 Tensión Tg y dispositivos de tensado

Los dispositivos de tensado utilizados en las cintas transportadoras, en general, son de

tornillo o de contrapeso.

Los dispositivos de tensión de tornillo están situados en la cola de la banda y

normalmente se utilizan para cintas transportadoras con una distancia entre ejes no

superior a 30/40 m.

Para cintas transportadoras con una distancia entre ejes superior, se utilizan dispositivos

de tensión por contrapeso o por cabrestante en caso de espacios reducidos. La carrera

mínima requerida por el dispositivo de tensión se determina en función del tipo de

banda instalada, es decir:

- banda reforzada con productos textiles: carrera mínima 2% de la distancia entre ejes de

la cinta transportadora;



- banda reforzada con elementos metálicos: carrera mínima 0,3–0,5% de la distancia

entre ejes de la cinta transportadora.

Ejemplos típicos de dispositivos de tensión

Figura N° 24: Dispositivo de tensión por tornillos.


En esta configuración la tensión se regula manualmente ajustando periódicamente los

tornillos de tensado.

Figura N° 25: Dispositivo de tensión por contrapeso.


La tensión en esta configuración queda asegurada por el contrapeso

Figura N° 26: Dispositivo de tensión por contrapeso.


También en esta configuración la tensión queda asegurada por el contrapeso.



En donde:

IC = distancia desde el centro del tambor motriz hasta el punto de situación del

contrapeso

Ht = desnivel de la banda, entre el punto de aplicación del contrapeso y el punto de

salida del tambor motriz expresado en metros.

2.3.1.1.4.7.5.5 Control del correcto dimensionado

La banda estará bien dimensionada cuando la tensión T0, necesaria para la flecha

correcta de la banda, resulte inferior a la T3 encontrada. La tensión T2 tiene que resultar

siempre T2 ≥ Fu x Cw y se calculará T2 = T3 ± Fr (donde T3 ≥ T0).

2.3.1.1.4.7.5.6 Tensión máxima (Tmax)

Es la tensión de la banda en el punto sometido a mayor esfuerzo de la cinta

transportadora. Normalmente coincide con la tensión T1. Sin embargo, para cintas

transportadoras con marcha planimétrica particular en condiciones de funcionamiento

variables, la Tmax puede encontrarse en tramos diferentes de la banda.

2.3.1.1.4.7.5.7 Cargas de trabajo y de rotura de la banda

La Tmax se utiliza para calcular la tensión unitaria máxima de la banda TUmax dada por:

Donde:

N = ancho de la banda en mm;

Tmax = tensión en el punto sometido a mayor esfuerzo de la banda en daN.

Como criterio de seguridad, hay que considerar que la carga de trabajo máxima en

régimen para bandas reforzadas con productos textiles corresponde a 1/10 de la carga de

rotura de la banda (1/8 para banda reforzadas con elementos metálicos).

2.3.1.1.4.8 Motorización de la cinta transportadora y dimensionada de los

tambores

2.3.1.1.4.8.1 Tipos de motorización



Las cintas transportadoras que requieran potencias de hasta 132 kW se pueden

motorizar con cabezal tradicional, es decir, con motor eléctrico, reductor, tambor,

conexiones y accesorios correspondientes o, como alternativa, con mototambor.

Figura N° 27: Mototambor.


El mototambor se usa normalmente cada vez más en las motorizaciones de cintas

transportadoras gracias a sus características de compacidad, a las limitadas dimensiones

máximas, a la facilidad de instalación, al elevado grado de protección (IP67) de los

componentes interiores del tambor, así como al limitadísimo mantenimiento requerido

(cambio de aceite cada 10.000 horas de funcionamiento). La Fig.28 se evidencian las

diferentes dimensiones máximas de los dos sistemas de motorización.

Las cintas transportadoras que requieren potencias superiores a 132 kW utilizan

normalmente cabezales de mando tradicionales, incluso con dos o más motorreductores.

Figura N° 28: Accionamiento de polea motriz por motoreductor.


2.3.1.1.4.8.2 Diámetros de los tambores



El dimensionado del diámetro de los tambores de mando está en estrecha relación con

las características de resistencia de la pieza intercalada de la banda utilizada.

En la Tabla 13 se indican los diámetros mínimos recomendados en función del tipo de

pieza intercalada utilizada, a fin de evitar daños en la banda por separación de las telas o

desgarradura de los tejidos.

Tabla N° 13: Diámetros mínimos recomendados de los tambores


No hay que aplicar esta tabla en caso de cintas transportadoras que transportan

materiales con una temperatura superiora a +110°C o en caso de cintas transportadoras

instaladas en ambientes con una temperatura inferior a -40°C.

2.3.1.1.4.8.3 Dimensionado del eje del tambor motriz

El eje del tambor motriz está sujeto a flexiones con fatiga alterna y a torsión. Para

calcular el diámetro, habrá que determinar por tanto el momento de flexión Mf y el

momento de torsión Mt. El momento de flexión del eje está generado por la resultante

de la suma vectorial de las tensiones T1 y T2 y del peso del tambor qT Fig.29.



Figura N° 29: Tensiones en el Tambor Motriz.


El dimensionado del diámetro del eje requiere la determinación de algunos valores.

Éstos son: la resultante de las tensiones Cp, el momento de flexión Mf, el momento de

torsión Mt, el momento ideal de flexión Mif y el módulo de resistencia W. Actuando en

orden tendremos:

Donde:

P = potencia absorbida en kW

n = número de revoluciones del tambor motriz

De la combinación de las dos ecuaciones se obtendrá el diámetro del eje como sigue:



Tabla N° 14: Valores de s admisible


Figura N° 30: Distancia entre cargas sobre eje polea.


2.3.1.1.4.8.4 Dimensionado de los ejes para tambores de retorno/contra-tambor y

desviadores.

Es este caso el eje se puede considerar sometido a esfuerzo por simple flexión. Por

tanto, habrá que determinar el momento de flexión M f, generado por la resultante de la

suma vectorial de las tensiones de la banda al acuerdo y al alejarse del tambor y del

peso del tambor mismo. En este caso, tratándose de tambores locos, se puede considerar

Tx=Ty. En las Figs. 31 y 32, se indican algunas disposiciones de tambores locos.

Figura N° 31: Fuerzas sobre tambor de retorno




Figura N° 32: Fuerzas sobre tambores desviadores.


El momento de flexión vendrá dado por:

El módulo de resistencia se obtendrá de:

Siendo el módulo de resistencia:

El diámetro del eje se obtendrá:

2.3.1.4.1.8.5 Limitación de flecha y de rotación para tambor motriz y loco

Despues de haber dimensionado el diámetro del eje de los diferentes tambores, hay que

comprobar que la flecha y la inclinación del eje no superen determinados valores. En

particular, la flecha ft y la inclinación αt deberán cumplir con las relaciones:



Donde:

ag = expresada en mm

E = módulo de elasticidad del acero (20600 [daN/mm2])

J = momento de inercia de la sección del eje (0,0491 D4 [mm4])

Cpr = carga sobre el eje [daN]

Figura N° 33: Fuerzas sobre eje tambores.


2.3.1.1.4.9 Rodillos, función y criterios constructivos

La resistencia al arranque y a la rotación de los rodillos influye sobre la tensión de la

banda y, como consecuencia, la potencia necesaria para que se ponga en marcha y se

deslice. El cuerpo del rodillo y sus cabezales, la posición de los rodamientos y el

alojamiento del sistema de protección de los mismos, son los elementos de los que

dependen la duración y la fluidez de los rodillos.

Otros factores constructivos:

• El equilibrado y la resistencia al arranque;

• Las tolerancias;

• La tipología del tubo: sus características y espesor

- acoplamiento con los cabezales;

• La resistencia al desgaste y al impacto;

• La tipología de los rodamientos



- sistema de protección

- acoplamiento con eje y cabezales

- lubricación

- alineación;

• El eje: sus características y mecanizados.



2.3.1.1.4.9.1 Elección del diámetro de los rodillos en relación con la velocidad

Con la velocidad de la banda y el diámetro de los rodillos se establece el número de

revoluciones de los mismos según la fórmula:

Donde:

D = diámetro del rodillo [mm]

v = velocidad de la banda [m/s]

La Tabla 15 incluye la relación existente entre velocidad máxima de la banda, el

diámetro del rodillo y el correspondiente número de revoluciones. Al elegir el rodillo es

interesante notar que, aunque los rodillos con diámetros mayores comportan una mayor

inercia al arranque, estos proporcionan, con las mismas condiciones, muchas ventajas

como: menor número de revoluciones, menos desgaste de los rodamientos y de la

envoltura, rozamientos de rodamiento más bajos y limitada abrasión entre rodillos y

banda.

La elección correcta del diámetro tiene que considerar, además, el ancho de la banda, en

la Tabla 16 se indican los diámetros de los rodillos aconsejables.



Tabla N° 15: Velocidad máxima y número de revoluciones de los rodillos


Tabla N° 16: Diámetro recomendado de los rodillos


2.3.1.1.4.9.2 Elección en relación con la carga

El tipo y la dimensión de los rodillos a utilizar en una banda transportadora dependen

esencialmente del ancho de la banda misma, del paso de las estaciones y sobre todo de



la carga máxima que gravita sobre los rodillos sometidos a mayores esfuerzos, así como

a otros factores correctores.

El primer valor a definir es la carga que gravita sobre la estación. A continuación, en

función del tipo de estación (ida, retorno o impacto), del número de rodillos por

estación, de su inclinación, del tamaño del material y de los demás factores de

funcionamiento enumerados más abajo, se podrá determinar la carga que existe sobre el

rodillo sometido a mayor esfuerzo para cada tipo de estación.

Existen además algunos coeficientes correctores que tienen en cuenta el número de

horas diarias de funcionamiento de la instalación (factor de servicio), de las condiciones

ambientales y de la velocidad para los diferentes diámetros de rodillos. Los valores de

capacidad de transporte así obtenidos se tienen que comparar, por tanto, con las

capacidades de carga de los rodillos indicadas en el catálogo, válidas para una duración

de diseño de 30.000 horas.

Para una duración teórica diferente, la capacidad de carga se tiene que multiplicar por el

coeficiente incluido en la Tabla 22 correspondiente e la duración deseada.

Factores de funcionamiento principales:

Iv = capacidad de transporte de la banda t/h

v = velocidad de la banda m/s

ao = paso de las estaciones de ida m

au = paso de las estaciones de retorno m

qb = peso de la banda por metro lineal Kg/m

Fp = factor de participación del rodillo sometido a mayor esfuerzo véase Tabla 17

(Dependiente del ángulo de los rodillos en la estación)

Fd = factor de choque véase Tab.20 (depende de las dimensiones del material

transportado)

Fs = factor de servicio véase Tab.18

Fm = factor ambiental véase Tab.19

Fv = factor de velocidad véase Tab. 21



Tabla N° 17: Factor de participación Fp


Tabla N° 18: Factor de servicio Fs


Tabla N° 19: Factor de condiciones ambientales Fm




Tabla N° 20: Factor de choque Fd


Tabla N° 21: Factor de velocidad Fv


Tabla N° 22: Coeficiente de duración teórica de los rodamientos




2.3.1.1.4.9.3 Determinación de la carga

Una vez definido el diámetro del rodillo en relación con la velocidad y con el número

de revoluciones, hay que determinar la carga estática en las estaciones de ida, que se

determina con las siguientes fórmulas:

Multiplicando luego por los factores de funcionamiento, obtendremos la carga dinámica

en la estación:

Multiplicando luego por el factor de participación, se obtendrá la carga sobre el rodillo

sometido a mayor esfuerzo (rodillo central en el caso de estaciones con tres rodillos de

igual longitud):

La carga estática en las estaciones de retorno, al no estar presente el peso del material,

se determina con la siguiente fórmula:

La carga dinámica en la estación de retorno será:

Y la carga en el rodillo de retorno, individual o por pareja, será:

Una vez establecidos los valores de “ca” y “cr”, se buscarán en el catálogo los rodillos

(con el diámetro elegido anteriormente) que tengan una capacidad de carga suficiente.

Figura N° 35: Descarga típica sobre faja.




2.3.1.1.4.10 Alimentación de la cinta transportadora y rodillos de impacto

El sistema de alimentación de una cinta transportadora tiene que estar predispuesto de

tal manera que se eviten los efectos perjudiciales provocados por la energía de caída

(impacto) del material contra la banda: en especial si esto se produce desde una altura

relevante y si se trata de materiales de gran tamaño, con cantos vivos. Para sostener la

banda en las zonas de carga, se instalan normalmente rodillos de impacto (con anillos de

goma), montados en estaciones con paso muy próximo, a fin de constituir un soporte

elástico para la banda.

También está muy difundido el uso de estaciones suspendidas de guirnalda Fig.37-38

que, gracias a las características de flexibilidad intrínsecas, absorben con mayor eficacia

los efectos del impacto del material contra la banda y se adaptan a las diferentes

conformaciones de la carga.

Figura N° 36: Descarga entre fajas.


Figura N° 37: Adaptación de rodillos de impacto con guirnalda a variación del

desplazamiento de la carga.




Figura N° 38-a: Rodillos desplazados por impacto de carga sobre faja.


Hay que prestar por tanto particular atención en el diseño del sistema de alimentación y

de las estaciones de impacto. Habrá que tener en cuenta además que:

- el impacto del material contra la banda tiene que producirse en la dirección y a la

velocidad más próximas a las de la propia banda;

Figura N° 38-b: Fuerzas sobre eje tambores.


- hay que proyectar las tolvas de carga de manera que el material se deposite en la banda

lo más centralmente posible;



- la altura correcta de caída del material Hc tiene que ser la mínima posible, compatible

con las exigencias de las instalaciones.



2.3.1.1.4.10.1 Cálculo de las fuerzas que actúan sobre los rodillos de impacto

Se define la altura correcta de caída Hc del material con la siguiente fórmula:

Donde:

Hf = altura de caída libre desde el borde de la banda superior hasta el punto de contacto

del material con la tolva;

Hv = altura desde el punto de contacto del material con la tolva hasta el borde de la

banda inferior;

γ = ángulo de inclinación de la tolva.

Se proponen a continuación dos casos significativos de elección de los rodillos de

impacto.

- con carga constante de material fino uniforme

- con carga de material en bloques de gran tamaño.

Figura N° 40: Alturas consideradas para el diseño.


2.3.1.1.4.10.2 Carga constante de material fino uniforme.

Los rodillos de impacto tienen que soportar, además de la carga del material ya

depositado en la banda (como en una estación normal de ida), también el impacto del

material que cae.

Para material a granel, homogéneo fino, la fuerza de impacto pi, dada la altura correcta

de caída Hc, se calcula con la siguiente fórmula



Donde:

IV = flujo de material en t/h (capacidad de transporte de la banda)

La fuerza que actúa sólo contra el rodillo central p ic, claramente es el que está sometido

a mayor esfuerzo, se obtiene introduciendo el llamado factor de participación Fp. Dicho

factor depende principalmente del ángulo λ de inclinación de los rodillos laterales:

Normalmente se toma:

Fp = 0.65 por λ = 30°

Fp = 0.67 por λ = 35°

Fp = 0.72 por λ = 45°

Ejemplo:

Calculemos la carga sobre el rodillo central de una estación, determinada por la carga

del material sobre la banda, supuestos:

Sumando a este valor la carga debida al transporte horizontal del material, obtendremos

la carga total que gravita sobre el rodillo central de la estación. Se hace referencia al

apartado “Elección de los rodillos” para la determinación del rodillo más idóneo.

2.3.1.1.4.10.3 Carga de material en bloques de gran tamaño.

Para carga de material constituido por grandes bloques de peso individual Gm se calcula

la fuerza de caída dinámica pd contra el rodillo central, que tendrá en cuenta también la

elasticidad Cf de soportes y rodillos.

Donde:

Gm = peso del bloque de material [Kg]

Hc = altura correcta de caída [m]

Cf = constante elástica del bastidor /rodillo de impacto [Kg/m].



La fuerza de impacto se tiene que considerar distribuida contra los dos rodamientos del

rodillo central portante.

El peso del bloque se puede sacar a título aproximado del gráfico de la Fig.41: nótese

como con igualdad de longitud el peso depende de la forma del bloque mismo. El

gráfico de la Fig.42 indica, por el contrario, las constantes elásticas de los sistemas más

comunes de soporte y amortiguación (estaciones fijas de rodillos de acero, estaciones

fijas de rodillos con anillos de goma, estaciones de guirnalda con soportes de diferente

constante elástica) y la fuerza de impacto que resulta contra el rodillo para las diferentes

energías de caída Gm x Hc. El gráfico indica, además, la carga estática requerida para los

rodamientos al aumentar Gm x Hc, con factor de seguridad 2 y 1.5

El coeficiente de elasticidad depende de diferentes factores como dimensiones y tipo de

goma de los anillos, longitud y peso de los rodillos, número de articulaciones de las

guirnaldas, tipo y elasticidad de los elementos flexibles de los soportes de

amortiguación. El cálculo de la fuerza de caída dinámica pd tendrá que prever una

evaluación minuciosa de estos factores.

Ejemplo:

Una carga de 100 Kg cae desde una altura Hc de 0,8 m sobre estaciones de guirnalda

con rodillos de acero normal (coef. Cf hipotético 20.000 Kg/m = 200 Kg/cm).

Cálculo de la energía de caída:

Gm x Hc = 100 x 0.8 = 80 Kgm

Cálculo mediante la tabla de la fuerza de caída dinámica:

pd = 1800 Kg.

Por tanto, con factores de seguridad 2 se tendrá que disponer rodamientos con una carga

estática de 1800 Kg, es decir, rodillos PSV7 (rodamientos 6308; Co = 2400 Kg).



Figura N° 41: Peso del bloque del material




Figura N° 42: Constante elástica Cf


2.3.1.1.4.11 Otros accesorios

2.3.1.1.4.11.1 Dispositivos de limpieza

Quedan ampliamente demostrados los ahorros que se derivan del uso de sistemas de

limpieza eficaces de la banda, que se refieren principalmente a una reducción de los

tiempos de mantenimiento de la banda y a una productividad aumentada, proporcional a

la cantidad de material recuperado y a una mayor duración de las partes en movimiento.

Los dispositivos adoptados para la limpieza de la banda son diferentes. Los más

difundidos se pueden dividir en dos grupos: estáticos y dinámicos.



Figura N° 44: Limpiadores de banda.


Los sistemas estáticos son de uso más difundido porque se pueden utilizar en todas las

posiciones a lo largo del lado sucio de la banda. Ejercen una acción directa sobre la

banda transportadora con cuchillas segmentadas. Fig. 44.

Figura N° 33: Posiciones para instalación de limpiadores de faja.


Los sistemas del tipo dinámico accionados por motor, menos difundidos y más costosos

en términos de compra, instalación y puesta en servicio, están constituido por tambores

o mototambores en los cuales están montados unos cepillos especiales que entran en

contacto directo con la banda. Fig.45.



Figura N° 45: Limpiador de cepillos.


Otros limpiadores son los de reja o con desviador, que actuán por el lado interior del

tramo de retorno de la banda.

Figura N° 33: Limpiador de banda inferior.


Se utilizan para eliminar el material depositado antes de los tambores de abrazamiento y

contra-tambor o de cualquier otro punto donde el material, intercalándose entre banda y

tambor, puede influir negativamente la marcha rectilínea de la banda. Fig.46.

Figura N° 47: Inversor de banda.




2.3.1.1.4.11.2 Inversión de la banda

Para evitar fenómenos de adherencia de los residuos de material en los rodillos y en la

base de las estaciones, por el tramo de retorno de la banda en las largas instalaciones de

transporte, la banda se invierte o voltea 180° inmediatamente después del tambor motriz

y a continuación se pone de nuevo en su posición originaria, antes del contra-tambor. La

inversión se efectúa generalmente por medio de una serie de rodillos orientados

idóneamente. La longitud mínima del tramo de inversión de la banda generalmente es

igual a 14/22 veces su longitud, en función del tipo de elementos intercalados

resistentes de la banda (textil o metálica) y del sistema mecánico de inversión utilizada.

Los rodillos de las estaciones de retorno, gracias a este dispositivo, ya no entran en

contacto con el lado portante incrustado con residuos de material.

2.3.1.1.4.11.3 Cubierta de la cinta transportadora

La necesidad de proteger las cintas transportadoras puede estar dictada por el clima, por

las características del material transportado (seco, ligero, “volátil”) y por el tipo de

elaboración.

2.6.2 Marco Conceptual:

2.6.2.1 PRINCIPALES PARAMETROS DE OPERACIÓN DE UNA FAJA

TRANSPORTADORA

2.3.2.1.1 Características Generales de los Materiales

Las características de los materiales son esencialmente determinantes para el diseño del

sistema de transporte, puesto que la cinta seleccionada debe cumplir con los requisitos

confiables de vida útil para el tipo de material a transportar. Se debe tener en cuenta las

siguientes propiedades para realizar un buen diseño; el peso específico a granel, el

tamaño, forma, fluidez, temperatura, abrasividad, corrosividad, adhesividad, etc.

2.3.2.1.1.1 Peso específico a granel.

Relaciona el peso en toneladas métricas con el volumen en metros cúbicos del material,

se expresa en T/m3.

2.3.2.1.1.2 Tamaño.



El tamaño del trozo del material se define por la mayor dimensión del paralelepípedo en

el cual puede inscribirse.

2.3.2.1.1.3. Fluidez.

Como definición de Fluidez, C.E.M.A. da lo siguiente: “Propiedad de los materiales a

granel, caracterizada por la libertad de la partícula o grupos de ellas para moverse

libremente, cuando el material se pone en movimiento por la fuerza dela gravedad u otra

cualquiera.

2.3.2.1.1.4 Cohesión.

Puede decirse que la cohesión es la inversa de la fluidez; cuando mayor es esta, menor

es la cohesión.

2.3.2.1.1.5 Abrasividad.

Propiedad de materiales como el coke, cuarzo, escorias de horno. Dependiendo de su

mayor o menor grado, puede provocar el rápido desgaste de las chapas de contacto en

los tolvines de transferencia, en las bandas y en las guías de carga.

2.3.2.1.1.6 Adhesividad.

Propiedad de materiales tales como arcilla humedad. Es consecuencia del grado de

humedad, Requiere la instalación de rascadores especiales para lograr la limpieza de la

banda; si la limpieza de la banda no es buena, el material se pega a los rodillos de

retorno produciendo descentramientos de la banda.

2.3.2.1.1.7 Temperatura.

Se debe tener en cuenta si la temperatura del material a transportar para así seleccionar

un recubrimiento adecuado.



2.3.2.1.2 Tensión en una correa.

Es una fuerza actuando a lo largo de la cinta, tendiendo a elongarla. La tensión de la

correa es medida en Newtons. Cuando una tensión es referida a una única sección de la

cinta, es conocida como una tensión unitaria y es medida en Kilonewtons por metro

(kN/m).

2.3.2.1.3 Torque

Es el resultado de una fuerza que produce rotación alrededor de un eje. El torque es el

producto de una fuerza (o tensión) y de la extensión del brazo que se esté utilizando y es

expresado en Newton por metro (N*m).

2.3.2.1.4 Energía y trabajo

Están relacionados muy cercanamente debido a que ambos son expresados en la misma

unidad. El trabajo es el producto de una fuerza y la distancia a recorrer. La energía es la

capacidad de ejecutar un trabajo. Cada uno es expresado en Joules, en el que un Joule

equivale a un Newton-metro. La energía de un cuerpo en movimiento es medida en

Joules.

2.3.2.1.5 La potencia

Es la relación entre la realización de un trabajo o transmisión de energía. La unidad

mecánica de potencia es el watt, que es definido como un Newton-metro por segundo.

La potencia empleada en un periodo de tiempo produce trabajo, permitiendo su

medición en kilowatt-hora.



2.7 HIPÓTESIS

La instalación de una Faja Transportadora Inclinada Móvil para continuar el despacho

de cemento con un flujo de 28 bolsas/minuto, aun cuando no haya energía, a los

camiones de los clientes de Cementos Pacasmayo S.A.A. es factible operativa,

económica y técnicamente.

2.8 VARIABLES

2.5.1 Variables Independientes:

Material que es transportado por la Faja Transportadora

2.8.2 Variables Dependientes:

Tensiones en la banda

Torque sobre el eje de las poleas y polines

Energía y trabajo desarrollados por y sobre la Faja Transportadora

respectivamente.

La potencia requerida para el movimiento de la Faja Transportadora.

Vida útil de los componentes de la Faja Transportadora

Conocimiento del personal involucrado en el proyecto y operadores.

2.9 DISEÑO DE EJECUCIÓN

2.6.1 Metodología

2.6.1.1 Tipo de Estudio

2.6.1.1.2 Nivel de Investigación

En el presente Proyecto realizamos una descripción de manera correlativa y explicativa

de cada uno de los pasos a seguir en la investigación: investigando primero las

necesidades para de acuerdo a estas identificar el problema y en base a consultas

bibliográficas fundamentamos los conceptos que nos llevarán a la solución del mismo.



2.6.1.2 Diseño de la Investigación

El método a seguir en el desarrollo del Proyecto de Tesis consistirá en las siguientes

etapas:

En primer término se investigarán las necesidades de la empresa Cementos

Pacasmayo S.A.A. en la continuidad de su proceso de ventas de bolsas de

cemento y los factores de los cuales depende esto.

Se tomarán en cuenta los materiales existentes en el mercado.

Se realizará la consulta bibliográfica (libros, manuales, etc.).

Para una mejor exposición del tema se utilizarán tablas y figuras.

2.6.2 Población y Muestra

El desarrollo de esta investigación se realizará en la Empresa Cementos Pacasmayo

S.A.A., ubicada en la localidad de Pacasmayo. El estudio se ejecutará específicamente

al Sistema de Despacho, como población se tomarán todos los equipos y componentes

del sistema, mientras que la muestra estudiada está representada por los componentes

críticos. Cabe destacar que el estudio abarcará como población humana a todo el

personal que interviene en el área de despacho de bolsas de cemento a los camiones.

2.6.3 Técnicas de Investigación, Recolección y Análisis De Datos.

Entre las técnicas empleadas en la recolección de datos se encuentran:

2.6.3.1 Observación Directa.

Se utilizará como técnica para identificar y describir los equipos que operan en el

proceso de despacho de bolsas de cemento a los camiones de los clientes, con ayuda del

personal de operaciones y mantenimiento.

2.6.3.2 Entrevistas con el Personal.

Dialogo o conversación, donde la información suministrada por parte de los

entrevistados tanto en el área de mantenimiento y operaciones, permitirá conocer el

funcionamiento de los equipos, las fallas de los equipos, las actividades que se realizan,

las opiniones para la toma de decisiones, entre otros.



2.6.3.3 Encuestas.

Se elaboraran una serie de formularios con la finalidad de que el personal pudiera

expresar sus ideas, opiniones de forma precisa para contribuir con el logro de los

objetivos propuestos.

2.6.3.4 Descripción.

Se detallan los resultados de las observaciones realizadas, para analizar el diseño en

estudio tanto en el área operacional como en el de mantenimiento, con miras a la

resolución de los objetivos.

2.6.3.5 Gráficas.

Se realiza el análisis e interpretación de los datos y resultados. Para ello se utilizaron

Tablas, Gráficas y Figuras

.

2.6.3.6 Explicación.

Esclarece el porqué de la importancia de las variables dependientes durante su análisis

para el desarrollo del Proyecto de Tesis.

2.6.3.7 Análisis de Criticidad.

Se analizan los activos más importantes y donde es necesario mejorar los índices

registrados.

2.6.3.4 Análisis e Interpretación de Resultados

- Tratamiento de Datos: Se aplicará el siguiente diseño de comparación simple con los

siguientes datos:

Material:

- clinker de cemento (Tab. 2 Pág. 20)

- peso específico: 1.2 t/m3

- tamaño de 80 a 150 mm

- abrasividad: muy abrasivo

- ángulo de reposo: aproximadamente: 30°



Capacidad de transporte requerido:

IV = 1000 t/h correspondientes a un capacidad de transporte volumétrica

IM = 833 m3/h

Características de la instalación:

- distancia entre ejes: 150 m

- desnivel H = + 15 m (ascendente)

- inclinación = 6°~

- condiciones de trabajo: estándar

- utilización: 12 horas al día.

2.6.4 Diseño de contrastación o validación

- Debido al procesamiento de la información, es bibliográfica.

- Simulación

3 ADMINISTRACIÓN DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

3.1 Recursos:

3.1.1 Humano:

La tesis será desarrollada por Jhonny Lyndon Castañeda García estudiante de la Facultad de

Ingeniería la Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica – Universidad César Vallejo.

3.1.2 Materiales

01 (una) Laptop

01 (una) Computadora de escritorio

01 (una) Impresora

1000 (mil) Hojas bond A4

Conexión para internet

Catálogos de Fabricantes de Fajas Transportadoras

Manuales de Fajas Transportadoras

Tesis Relacionadas a Fajas Transportadoras



Publicaciones referidas a Diseño y Fabricación de Fajas Transportadoras.

3.2 PRESUPUESTO DEL PROYECTO

PARTIDA CANTIDADCOSTO

UNITARIO(S/.)COSTO

PARCIAL(S/.)1. EQUIPOSComputadora 01 150 150.002. BIENESPlanos 02 30 60.00Material de escritorio 01 50 50.00Libros y copias 04 70 280.00Materiales de impresión 03 40 120.00Servicio de anillado 05 10 50.003. SERVICIOSInternet 01 60 60.00Servicio de telefonía fija y móvil

01 7070.00

Otros servicios terceros 01 100 100.00

Total S/. 940.00

3.3 FINANCIAMIENTO DEL PROYECTO

El desarrollo del presente proyecto de tesis no estará patrocinado por ninguna

institución, así mismo no tendrá entidades cooperantes, es por ello que será

autofinanciado a lo largo de todo su desarrollo por EL ESTUDIANTE.



3.4 CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN

Nº ACTIVIDADES

TIEMPO (MESES)

Junio Julio Agosto Septiembre

Semanas Semanas Semanas Semanas

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1 Reunión de coordinación

2Determinación del nombre del proyecto

3Planteamiento del problema

4 Justificación

5 Antecedentes y objetivos

6 Marco teórico

7

Metodología de investigación. Tipos y diseño de investigación. Hipótesis

8Población, muestra y muestreo

9Técnicas de recolección de datos

10 Aspectos administrativos

11Presentación del proyecto

12 Revisión del proyecto

13Entrega proyecto corregido

14Sustentación del proyecto



4. Referencias Bibliográficas

4.1 Libros:

Autor: Fitzgerarld

Libro: Mecánica de Materiales

Editorial: Alfa Omega

Edición: 1996

Autor: Shigley

Libro: Diseño de Elementos de Máquinas

Edición : 4a 1985

Autor: Sports

Libro: Diseño de Elementos de Máquinas

Edición: 6a 1990

4.2 Manuales:

Autor: Marks

Manual: Manual del Ingeniero Mecánico

Edición: 1990

Manual: Gates

Edición: 1991

Manual: Martín

Edición: 1998

Manual: Manual de (a Compañía Vickers.

Edición: 1985



4.3. Páginas web.

www.wikipedia.org/

www.mantenimiento mundial.com

www.plant-maintenance.com


http://www.mantenimiento/


Ejemplo de diseño de una cinta transportadora

Para aclarar el argumento relativo a las tensiones críticas de la cinta en las diferentes

secciones de la cinta transportadora se propone un ejemplo de diseño.

Los datos relativos al material a transportar y sus características físico/químicas son los

siguientes:

Material:

- clinker de cemento (Tab. 2 Pág. 20)

- peso específico: 1.2 t/m3

- tamaño de 80 a 150 mm

- abrasividad: muy abrasivo

- ángulo de reposo: aproximadamente: 30°

Capacidad de transporte requerido:

IV = 1000 t/h correspondientes a un capacidad de transporte volumétrica

IM = 833 m3/h

Características de la instalación:

- distancia entre ejes: 150 m

- desnivel H = + 15 m (ascendente)

- inclinación = 6°~

- condiciones de trabajo: estándar

- utilización: 12 horas al día.

A la luz de los datos proporcionados, calcularemos: velocidad, ancho de la banda, forma

y tipología de la estaciones de la banda transportadora. Definiremos además: las

tensiones de la banda en las diferentes secciones críticas, la potencia absorbida y el tipo

de banda.



Velocidad y ancho de la banda

De la Tab. 3 (pág. 23) se deduce que el material en cuestión forma parte del grupo B y

dado su tamaño 80/150 mm se deriva que la velocidad máxima aconsejada resulta ser de

2,3 m/seg.

Según la Tab. 5 (pág. 26-30) se evalúa cuál es la forma de estación portante, dada la

velocidad acabada de determinar, que cumpla con el capacidad de transporte

volumétrica IM requerida de 833 m3/h.

Para obtener este resultado se calcula la capacidad de transporte volumétrica IVT (para la

velocidad v = 1 m/s) dada la inclinación de la banda transportadora δ = 6°.

En donde:

IM = capacidad de transporte volumétrica

v = velocidad de la banda

K = coeficiente de corrección debido a la inclinación 6°: 0,98 (diagrama Fig. 8 pág. 31).

K1 = coeficiente de corrección para la irregularidad de alimentación: 0,90 (pág. 31)

Sustituyendo tendremos:

Dado el ángulo de reposo del material que se examina de 30° aprox., de la Tab. 1 pág.

19 se deduce que el ángulo de sobrecarga se tiene que estabilizar alrededor de los 20°.

Por tanto, eligiendo en la Tab. 5 una estación portante de tres rodillos con ángulo de

apertura de los rodillos laterales λ = 30°, el ancho de la banda que cumple con una

capacidad de transporte IVT de 410 m3/h a 1 m/s, resulta ser de 1000 mm.

Paso de las estaciones



El paso se elige en función de la flexión de la banda entre dos estaciones portantes

consecutivas.

La Tab. 6 pág 34 permite determinar el paso máximo de las estaciones, en función del

ancho de la banda y del peso específico del material a transportar.

Habrá que controlar luego que la flecha no supere el 2% del paso.

Una flecha de flexión mayor originaría durante el movimiento de la banda

deformaciones de la masa del material, y por tanto rozamientos más elevados.

Esto determinaría un mayor trabajo: por tanto una mayor absorción de potencia,

esfuerzos anómalos tanto por parte de los rodillos como de la banda así como un

desgaste prematuro de su revestimiento.

En nuestro ejemplo, dado un ancho de la banda de 1000 mm con peso específico del

material 1,2 t/m3, 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 3,0 m.

Elección de los rodillos

De la Tab. 16 pág. 49 con una banda de 1000 mm y una velocidad de 2,3 m/seg.

elegimos rodillos con un diámetro 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 estática será:



La carga dinámica será:

donde:

Fd = 1,03 según tabla 20, pág. 51

Fs = 1,10 según tabla 18, pág. 51

Fm = 1 según tabla 19, pág. 51

La carga sobre el rodillo central de las estaciones de ida viene dada por:

donde según la Tab. 17 pág. 50 el factor de participación con estación 30°

Fp = 0,65

- para los rodillos de retorno la carga estática será:



La carga dinámica será:

donde:

Fv = 0,97 factor de velocidad (se ha considerado el correspondiente a 2,5 m/seg. véase

Tab. 21, pág.51)

Eligiendo la estación de retorno plana tendremos que la carga sobre el rodillo de retorno

será:

donde según la Tab. 17 el factor de participación con estación plana Fp = 1.

Podremos luego elegir para una banda de 1000 mm los rodillos de ida y de retorno:

(véase cap. 2)

- rodillos portantes para la ida tipo PSV/1, Ø 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 PSV/1, Ø 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 and qG.

Dados:

D =108 diámetro de los rodillos

f =0,017 coeficiente de rozamiento interior del material y de los elementos giratorios

(Tab. 9 pág. 38)

Cq = 1,5 coeficiente de las resistencias fijas (Tab. 7 pág. 38)

qb = 9,9 Kg/m

( Utilizamos una banda clase de resistencia 315 N/mm con revestimiento de espesor

4+2) (Tab. 10 pág. 39)

Ct = 1 coefficient of passive resistance given by the temperature

(para qRO - qRU véase Tab. 10 pág. 39)

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 .

Hipotéticamente una eficacia del reductor y de eventuales transmisiones η = 0,86.

La potencia necesaria para el motor en kW será :

Tensiones T1 - T2 - T3 - To -Tg

Suponiendo que se proyecta la cinta transportadora accionada por un único mototambor

revestido de goma y situado en la cabeza, dotada de tambor de inflexión que permita un

ángulo de abrazamiento de 200° y dispositivo de tensión con contrapeso situado en la

cola de la cinta transportadora.

Según la Tab. 12 (pág. 41) se determina el factor de abrazamiento Cw = 0,42.

La tensión después del tambor motriz vendrá dada por:

T2 = Fu x Cw [daN]

T2 = 2377 x 0,42 = 998

La tensión máxima después del tambor motriz será:

T1 = Fu + T2 [daN]

T1 = 2377 + 998 = 3375

Mientras que la tensión después del tambor de retorno es:

T3 = T2 + Fr [daN]

T3 = 998 - 92 = 906

Para obtener la flecha de flexión máxima entre dos estaciones portantes consecutivas

igual al 2%, aplicaremos la siguiente fórmula:

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 tensión T3 es menor que la T0 por lo que habrá que utilizar un contrapeso

dimensionado

para obtener la tensión T0.

Hay que asumir por tanto que T3=T0 y como consecuencia, habrá que calcular de nuevo

las tensiones T2 y T1:

T2 = 1053 [daN]

T3 = 3430 [daN].

Determínese ahora la tensión “Tg” de la banda en el punto de situación del dispositivo

de tensión.

El diseño de la instalación prevé un dispositivo de tensión 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

Elección de la banda

Dada la máxima tensión de trabajo del transportador T1 = 3375 daN.

La tensión unitaria de trabajo de la banda

“TUmax” por mm de ancho viene dada por:



La carga de rotura de la banda corresponderá a la carga de trabajo multiplicada por un

factor de seguridad “8” para bandas reforzadas con elementos metálicos 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 cálculo (315 N/mm), el peso de la banda es también 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 harán los siguientes cálculos utilizando

T2 = 1053 [daN]

T3 = 3430 [daN].

Diámetro del eje del tambor motriz

Supongamos que se utiliza un motorreductor para accionar la cinta transportadora que

se está estudiando.

Datos del tambor motriz:

D = 400 mm diámetro (según 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 sí)

El momento de flexión será:

El momento de torsión será:



Se determina ahora el momento ideal de flexión:

Tendremos como consecuencia que el módulo de resistencia W vale, supuesto σamm

7,82 daN/mm2 para acero C40 Templado

De donde obtendremos el diámetro del eje del tambor motriz:

El diámetro del eje en los asientos del rodamiento se calculará de acuerdo con la

fórmula arriba indicada, o el inmediatamente superior disponible para los rodamientos.

El diámetro del eje dentro del soporte y/o dentro del tambor (normalmente el diámetro

del eje sin mecanizar) se determina mediante las fórmulas descritas en el párrafo

“Límites de deflexión y ángulos para tambores motores y de retorno” en la página 47, y

en este caso el diámetro del eje sin rebajar es 120 mm.

Diámetro del eje del contra-tambor

Datos del tambor:

D = 315 mm diámetro (según Tab. 13)

qR = 170 daN peso del tambor

ag = 0,180 m distancia entre soporte y brida tambor

Determinamos la resultante Cpr de la tensión y del peso del tambor (supuesto para mayor

sencillez T3 e qT perpendiculares entre sí)



El momento de flexión será:

Tendremos como consecuencia que el módulo de resistencia W vale, supuesto σamm 7,82

daN/mm2 para acero C40 Templado

de donde obtendremos el diámetro del eje del tambor motriz:

El diámetro del eje en los asientos del rodamiento se calculará de acuerdo con la

fórmula arriba indicada, o el inmediatamente superior disponible para los rodamientos.

El diámetro del eje dentro del soporte y/o dentro del tambor (normalmente el diámetro

del eje sin mecanizar) se determina mediante las fórmulas descritas en el párrafo

“límites de deflexión y rotación”, y en este caso el diámetro del eje sin rebajar es 95

mm.

Conclusiones

Se han obtenido así, con pasos sucesivos, los datos característicos 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 estación portante de tres rodillos con λ = 30°

- estación 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 PSV/1 Ø 108 mm C=388 mm

- rodillos para el retorno serie PSV/1 Ø 108 mm C=1158 mm

- potencia necesaria para accionar la cinta transportadora 64 kW

- flexión de la banda entre dos estaciones portantes < 2%

- tambor motriz

D = 400 mm,

Ø eje100 mm (en correspondencia con los soportes)

- contra-tambor

D = 315 mm,

Ø eje 65 mm (en correspondencia con los soportes)

Se puede considerar el empleo de un cabezal motriz tradicional (tambor motriz +

reductor + órganos de contra-tambor) o de un mototambor. En este último caso se podrá

elegir, en el catálogo específico, el tipo TM801 de 75 kW con un eje de 120 mm de

diámetro


proyecto de tesis - presentacion jhonny castañeda garcía

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