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ESPECIFICACIN Y DISEO DE BANDAS TRANSPORTADORAS Andrs Acosta, Jorge Barrios, Csar Blanco, Hans Corts, Mara Fernanda Snchez

Manejo de slidos - Ing. PhD. Jorge Luis Pieres Mendoza Octubre 3 de 2014

En el presente trabajo se detallar el procedimiento a seguir para la determinacin de todas las

variables involucradas en el diseo de una banda transportadora; Para este diseo fue necesario

asumir y buscar informacin relacionada al tema; dicha informacin se obtuvo del Catlogo de

Rumelca para el diseo de bandas transportadoras. Para este caso de estudio, se desea

transportar carbn mineral (lignito) a una distancia de 100 metros, dicho carbn posee las

siguientes propiedades:

PROPIEDAD MEDIDA/CUALIDAD

Peso especfico aparente 1,3 Ton/m3

Tamao de partcula Granular de 3 o 76,2 mm

ngulo de reposo 30-33

Humedad 40% - 55%

Abrasividad Medianamente

Corrosin Medianamente

Volatilidad 40%

Fluidez Mediana Tabla 1. Propiedades del material a transportar

Algunos otros detalles del proceso son:

Capacidad de transporte: 360 TMH = lv

Capacidad de transporte volumtrica: 276,92 m^3/h = lM

Temperatura del medio = 20C

Las caractersticas de la instalacin de la banda son las siguientes:

Distancia entre ejes: 100 m

Banda plana de 2 rodillos (Inclinacin de la banda= 3,7)

Desnivel = 10 m (ascendente)

Condiciones de trabajo estndar

Tiempo de utilizacin: 18 horas

Alimentacin regular por tolvas

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Velocidad y ancho de la banda

Para obtener la velocidad mxima aconsejable de transporte del lignito a travs de la banda se

cuenta con los siguientes datos, consultados en la tabla 3 pg. 23

Dimetro de partcula entre 50 y 100 mm

Ancho mnimo de la banda: 400 mm

Velocidad mxima aconsejable: 2 m/s (Tabla 3)

Determ inacin del ancho de la banda

Para determinar el ancho mnimo de la banda se calcula como sigue la capacidad de transporte

volumtrica (a la velocidad de 1 m/s)

Dado el ngulo de reposo del material que se examina, de entre 30-33 aprox., de la tabla 1 pag 19

se deduce que el ngulo de sobrecarga se tiene que estabilizar alrededor de los 20.

De la figura 8, se tiene que el factor de inclinacin K es 1. Tambin se tiene que K1 para una

alimentacin regular es igual a 1.

De la tabla 5b pg. 27, el ngulo de apertura de los rodillos laterales ser 20 (est comprendido

entre 20 y 45), y adems para un lvt de 138,46 m3/h se busca el valor ms cercano que

corresponda al mismo ngulo de sobrecarga, este valor de lvt buscado es 165,9 m3/h que

corresponde a un ancho mnimo de banda de 650 mm.

Paso de las estaciones

El paso de las estaciones que garantizan un desplazamiento libre y regular bajo carga a las

condiciones de trabajo, segn la tabla 6 es de 1,5 m (estaciones de ida, a0) y 3 m (estacin de

retorno, au), valores que se toman en funcin del ancho de la banda y el peso especfico aparente

del material a transportar. Se debe tener en cuenta que la flecha de flexin no supere el 2% del

paso.

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Eleccin de los rodillos

De acuerdo al ancho de la banda y la velocidad mxima aconsejable se determina el dimetro de

los rodillos. Segn la tabla 16 pg. 49, para un ancho de banda de 650 mm, el dimetro ser 89

mm, y de la tabla 15, con el dato de dimetro y velocidad de la banda, se determina que los

rodillos girarn a una razn de 606 rpm.

Se determina el peso de la banda qb sumando el peso del ncleo de la banda y el peso de los

revestimientos superior e inferior. Suponiendo que la banda tiene una carga de rotura de 315

N/mm, con un revestimiento de espesor 4mm (con sobrediseo de 2 mm), se obtiene = 9,9

kg/m y la carga esttica de los rodillos de ida viene dada por:

Y la carga dinmica es:

Segn las tablas 18, 19 y 20 pg. 51, Los valores de las constantes son: Fs= 1,2 (tiempo de

operacin mayor a 16 horas diarias), Fd = 1 (tamao de partcula entre 0 100 m y velocidad de

banda de 2 m/s), Fm = 0,9 (Condiciones de operacin de mantenimiento regular y limpieza).

Entonces:

La carga sobre el rodillo central de las estaciones de ida viene dada por:

De la tabla 17 pg. 50, el factor de particin Fp del rodillo sometido a mayor tensin con estacin

de 20 es de 0,50.

La carga esttica para los rodillos de retorno es:

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La carga dinmica ser:

De la tabla 21 pg. 51 se encuentra que el factor de velocidad Fv vale 0,96 para rodillos de

dimetro entre 89-90 mm y velocidad de banda de 2 m/s.

De lo anterior:

Tomando la estacin de retorno plana la carga sobre el rodillo de retorno ser:

Con estos datos se puede escoger rodillos de ida y retorno con las siguientes especificaciones

(pgs. 7, 11. Grupo Rulmeca. Rodillos y componentes para la manipulacin a granel):

Ida Retorno

Tipo PSV 1 Tipo PSV 1

Diseo bsico N Diseo bsico NL, NC

Dimetro exterior 133 mm Dimetro exterior 133 mm

Espesor del tubo 3 mm Espesor del tubo

Espesor del cabezal 2,5 mm Espesor del cabezal

Dimetro del eje 20 Dimetro del eje 20

Tipo de rodamiento 6204 C3 Tipo de rodamiento 6204 Tabla 2. Especificaciones de los rodillos de ida y retorno.

Esfuerzo tangencial y potencia absorbida

El esfuerzo tangencial Fu en la periferia del tambor motriz se determina de la siguiente manera:

Donde:

Fa; es el esfuerzo tangencial para mover la banda en cada uno de los tramos de ida.

Fr; es el esfuerzo tangencial para mover la banda en cada uno de los tramos de retorno.

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Estos dos trminos se definen a su vez como:

Figura 1. Ecuaciones para el esfuerzo tangencial Fa y Fr.

Se tienen los siguientes datos:

Dimetro de los rodillos = 89 mm

De la tabla 9 pg. 38 se tiene que el coeficiente de rozamiento interior del material f y los

elementos giratorios es 0,0165 para una velocidad de banda de 2 m/s.

De la misma pgina, tabla 7, el valor del coeficiente de resistencias fijas Cq para una

distancia entre ejes de 100 m es 1,7.

qb = 9,9 kg/m

De la pg. 38 tabla 8, el coeficiente de resistencias pasivas debido a la temperatura es

igual a 1 para un ambiente a 20C.

De la tabla 11 pgina 39 el peso de las partes giratorias de los rodillos de las estaciones

superiores, tomando el ancho de banda de 650 mm es de 9,1, y el peso de las partes

giratorias de los rodillos de las estaciones inferiores (Ppri) es 6,5.

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Entonces

El peso del material por metro lineal qG se define como:

Entonces:

Ahora, para este caso, las frmulas de Fa y Fr vienen dadas por:

Con las anteriores frmulas se calculan los valores de estos esfuerzos sustituyendo todos los

valores anteriormente consultados y/o calculados:

Ct = 1, es el coeficiente de las resistencias pasivas debidas a la temperatura tomado de la tabla 8

(pg. 38).

Se tienen ahora:

Tomando una eficiencia hipottica del reductor y de eventuales transmisiones = 0,75, se calcula

la potencia necesaria para mover el motor (en kW) como sigue:

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Tensiones (T1 - T2 - T3 - T0 Tg).

Suponiendo que se proyecta la cinta transportadora accionada por un nico mototambor sin

revestimiento y situado en la cabeza, dotada de tambor de inflexin que permita un ngulo de

abrazamiento de 240 y dispositivo de tensin con contrapeso situado en la cola de la cinta

transportadora.

Segn la Tabla 12 (pg. 41) se determina el factor de abrazamiento Cw = 0,54.

La tensin despus del tambor motriz vendr dada por:

La tensin mxima despus del tambor motriz ser:

Mientras que la tensin despus del tambor de retorno es:

Para obtener la flecha de flexin mxima entre dos estaciones portantes consecutivas igual al 2%,

aplicaremos la siguiente frmula:

La tensin T3 es menor que la T0 por lo que habr que utilizar un contrapeso dimensionado para

obtener la tensin T0.

Hay que asumir por tanto que T3=T0 y como consecuencia, habr que calcular de nuevo las

tensiones T2 y T1

T2 = 537,21 [daN]

T1 = 1320,032 [daN]

Se determinara ahora la tensin Tg de la banda en el punto de situacin del dispositivo de

tensin.

El diseo de la instalacin prev un dispositivo de tensin de contrapeso, situado en la cola de la

cinta transportadora.

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La carga Tg del contrapeso necesario para mantener el sistema en equilibrio viene dado por:

Dimetro del eje del tambor motriz.

Supongamos que se utiliza un motorreductor para accionar la cinta transportadora que se est

estudiando.

Datos del tambor motriz:

D = 200 mm dimetro (segn Tab.13 pg. 45)

qT = 190 daN peso del tambor

n = 191 rev/min.

ag = 0,20 m distancia entre soporte y brida tambor

Determinamos la resultante Cp de las tensiones y del peso del tambor (supuesto para mayor

sencillez T e qT perpendiculares entre s)

Cp = [daN] = daN

El momento de flexin ser:

=

El momento de torsin ser:

Mt = x 954,9 [daNm] = 954,9 = 104,36 daNm

Se determina ahora el momento ideal de flexin:

Mif = [daNm] = = 213,886 d a N m

Tendremos como consecuencia que el mdulo de resistencia W vale, supuesto amm 12,2

daN/mm2 para acero 38 NCD

[mm3] = mm3

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De donde obtendremos el dimetro del eje del tambor motriz:

mm = 56mm

Eleccin de la banda:

Como se tiene la mxima tensin de trabajo del transportador , tenemos el

trabajo de la banda unitario:

Elegiremos una banda con una resistencia de 200 N/mm.

Dimetro de eje del contratambor

Datos del tambor

Clculos:

Momento de flexin

Mdulo de resistencia, tenemos un para acero C40

Dimetro

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Conclusiones

Se han obtenido as, con pasos sucesivos, los datos caractersticos correspondientes a los

componentes de la cinta transportadora que se resumen como sigue:

La velocidad de transporte del material definida es de v = 2 m/s

La estacin portante de 2 rodillos con = 20

Estacin inferior con rodillo plano

Ancho de la banda 650 mm con carga de rotura 200 N/mm

Paso de las estaciones portantes 1,35 m

Paso de las estaciones inferiores 3 m

Rodillos portantes de ida serie PSV1, 89 mm.

Rodillos para el retorno serie PSV1, 89 mm.

Potencia necesaria para accionar la cinta transportadora 20,92 kW

Flexin de la banda entre dos estaciones portantes < 2%

Tambor motriz:

D = 200 mm,

eje 60 mm (en correspondencia con los soportes)

Contratambor:

D = 160 mm,

eje 40 mm (en correspondencia con los soportes)

Se puede considerar el empleo de un cabezal motriz tradicional (tambor motriz + reductor +

rganos de contratambor) o de un mototambor.