METODOLOGIA PARA MEJORAR LOS PROGRAMAS DE...
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C., c: .t REPUBLICA BOLlVARlANA DE VENEZUELA LA UNIVERSIDAD DEL ZULlA FACULTAD DE INGENIERIA DlVlSlON DE ESTUDIOS PARA GRADUADOS MAESTRIA EN GERENCIA DE MANTENIMIENTO METODOLOGIA PARA MEJORAR LOS PROGRAMAS DE OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CINTAS 'CRANSPORTADORAS Trabajo Especial de Grado para optar al título de Magister Scientiarum en Gerencia de Mantenimiento MARACAIBO, 2000
Transcript of METODOLOGIA PARA MEJORAR LOS PROGRAMAS DE...
C., c: .t
REPUBLICA BOLlVARlANA DE VENEZUELA LA UNIVERSIDAD DEL ZULlA FACULTAD DE INGENIERIA
DlVlSlON DE ESTUDIOS PARA GRADUADOS MAESTRIA EN GERENCIA DE MANTENIMIENTO
METODOLOGIA PARA MEJORAR LOS PROGRAMAS DE OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CINTAS
'CRANSPORTADORAS
Trabajo Especial de Grado para optar al título de Magister Scientiarum en Gerencia de Mantenimiento
MARACAIBO, 2000
Este jurado examinador, aprueba el trabajo de grado "METODOLOGIA
PARAMEJORAR LOS PROGRAMAS DE OPERACION Y MANTENIIflIENTO DE
CINTAS TRANSPORTADORAS, presentado por el Ing. Saavedra C., Richard
A., al Consejo de la Facultad de Ingeniería, División de Esti~dios para
Graduados, en cumplimiento de los requisitos señalados en la Sección
I I del Capítulo III de la Facultad de Ingeniería de La Universidatl del Zulia,
para optar al título de Magister en Gerencia de Mantenimierito.
JURADO
Prof. Oscar Mora
Prof. Ana lrene RivW
Jurado
Jurado
RESUMEN
SAAVEDRA C., Richard A. "METODOLOGIA PARA MEJORAR LOS PROGRAMAS DE OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CINTAS TRANSPOR- TADORAS. La Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería. División de Estudios de Estudios para Graduados. Trabajo Especial de Grado para optar al título de Magister en Gerencia de Mantenimiento. Maracaibo, 2000.
Este trabajo presenta el resultado de la aplicación de las consicieracio- nes de diseño en el estudio de la operatividad y el mantenimiento de equipos de transporte de materiales a través de cintas transporladoras, las cuales son ajustadas a todas aquellas empresas que posean activos similares a los estudiados en esta investigación. Analizar~do Ics características básicas de disetio según la normativa internacional, se seleccionaron los procedimientos que se ajustan al equipo en estudio, como son: las propiedades del material transportado, el comportamien- to del equipo bajo condiciones particulares de operatividad, entre otros. Se estudia la política de mantenimiento y operación de la empresa determinada, se analiza la aplicación de los programas de manteni- miento, así como la forma de operación del equipo, para definir un promedio de comportamiento de los equipos envueltos en el cinálisis y establecer los correctivos y recomendaciones al respecto. En este estudio se muestra lo importante del soporte de prograrnas de computación que permiten así simular las condiciones de operación de cintas transportadoras, que a la larga permitirán evaluar la vida útil de los componentes y por ende la disponibilidad y confiabilidad de la instalación.
INDICE GENERAL
PAGINA
... VEREDICTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
RESUMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv
LISTA DE FIGURAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v
INDICE GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi
INTRODUCCION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
ESPEClFlCOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
CAPITULO I
REVlSlON BlBLlOGRAFlCA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1 . CARACTERISTICAS Y TRANSPORTE DE LOS
MATERIALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.1 CARACTERIS'I'ICAS DE LOS MATERIALES . . . . . . . . . . . 6
1.2 COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES SOBRE
LA CINTA TRANSPORTADORA . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3 EFECTO DE LA INCLINACION Y DECLlNAClON . . . . . . . 8
2 . CAPACIDADES. ANCHO DE BANDA Y VELOCIDAD . . . . . . . . 8
2.1 ANCHO DE BANDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2 CONSIDERACIONES DELTAMANO DE PIEDRA . . . . . . . 12
2.3 VELOCIDAD DE LA BANDA . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.4 CAPACIDAD DE LA BANDA TRANSPORTADORA . . . . . . 13
3 . ESTACIONES DE BANDAS TRANSPORTADORAS . . . . . . . . . . 17
3.1 REQUERIMIENTOS Y CLASlFlCAClON . . . . . . . . . . . . 17
3.2 TIPOS DE ESTACIONES PARA BANDAS TRANSPOR-
TADORAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.3 ESPACIAMIENTO DE ESTACIONES . . . . . . . . . . . . . . 20
3.4 SELECCION DE ESTACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.5 PROCEDIMIENTO DE SELECCION DE ESTACIONES . . . . 27
3.6 CAPACIDAD DE LAS ESTACIONES . . . . . . . . . . . . . 31
3.7 ALlNEAClON DE LA BANDA . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4 . TENSION. POTENCIA E INGENIERIA DE TRANSMISION . . . . . . 33
4.1 REQUERIMIENTOS BASICOS DE POTENCIA . . . . . . . . . 33
4.2 CALCULOS DE TENSION DE LA BANDA . . . . . . . . . . . 34
. . . 4.2.1 FACTOR DE CORRECCION DE TEMPERATURA 36
4.2.2 FACTOR DE FRlCClON . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.2.3 FACTOR PARA CALCULAR LA FUERZA Y LA
CARGA DE FLEXION SOBRE LAS ESTACIONES . . . 38
4.3 COMPlLAClON DE LOS COMPONENTES DE LA
TENSION EFECTIVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.4 RELACIONES DE TRANSMlSlON EN EL RODILLO
MOTRIZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.5 TENSIONES MAXIMAS Y MINIMAS DE LA BANDA . . . . . . 50
4.6 RELACION DE TENSION Y PANDEO DE LA BANDA
ENTRE ESTACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.7 METODO GRAFICO PARA DETERMINAR LA POTENCIA
DEL TRANSPORTADOR . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.8 EQUIPOS DETRANSMISION DE BANDA . . . . . . . . . . . 54
4.9 UBlCAClON DE LA TRANSMlSlON . . . . . . . . . . . . . . 54
4.10 ARREGLO DE LA TRANSMISION DE UNA CINTA
TRANSPORTADORA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.1 1 MECANISMOS DE REDUCCION DE VELOCIDAD . . . . . . 55
4.1 2 SELECCION DE LA BANDA TRANSPORTADORA . . . . . . 55
5 . OPERACION Y MANTENIMIENTO DE BANDAS
TRANSPORTADORAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
CAPITULO II
METODOLOGIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
1 . DESCRlPClON DEL EQUIPO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
2 . ORGANIZACION DEL DEPARTAMENTO DE MANTENIMIENTO . . 73
3 . JORNADAS DE TRABAJO Y CONFORMACION DE GRUPOS . . . 74
4 . ANALlSlS DEL MANTENIMIENTO ACTUAL . . . . . . . . . . . . . . 74
5 . APLlCAClON DE LA METODOLOGIA . . . . . . . . . . . . . . . . 74
CONCLUSIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
RECOMENDACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
BIBLIOGRAFIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
ANEXOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
LISTA DE FIGURAS
PAG. No.
1 Nomenclatura de los componentes de una típica cinta transportadora. . . . . . . . . . . . . . . . . . Fluidez- Angulo de Carga - Angulo de Reposo . .
. . . . . . . . . . . . . . . Descripción del Material.
Características de los materiales y peso por pie cúbico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ancho de banda necesario para un tamaño de piedra dado. Finos no mayores de 1/10 el máximo de tamaño de piedra . . . . . . . . . . . . . . . . .
Velocidades de bandas máximas recomendadas
Area de sección transversal de carga. . . . . . . . Banda acanalada de 10" - Rodillos en V = 0.055b + 0.9 pulg.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Banda acanalada de 35" - Rodillos en V = 0.055b + 0.9 pulg. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Banda acanalada de 45" - Rodillos en V = 0.055b +
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.9 pulg..
Banda plana - C = 0.055b + 0.9 pulg. . . . . . . . . Clasificación de Estaciones . . . . . . . . . . . . . .
Estación en V de 20". . . . . . . . . . . . . . . . . . Estación en V de 35" offset . . . . . . . . . . . . . .
Estación en V de 20" extensible . . . . . . . . . . . Espaciamiento normal sugerido de estaciones (Si].
Distancia de transición mínima recomendada. . .
Factor de ajuste de piedra K1 . . . . . . . . . . . . Factores Ambientales y de Mantenimiento. . . . .
Factor de Servicio K3. . . . . . . . . . . . . . . . . .
No.
2 1
22
23
2 4
25
26
27
PAG.
27
28
29
29
29
30
Factor de Velocidad de Banda . . . . . . . .
. . . . Rata de Carga para CEMA Estación A (lbs).
Rata de Carga para CEMA Estación B (lbs]. . . . . Rata de Carga para CEMA Estación C (lbs) . . . Rata de Carga para CEMA Estación D (lbs). , , . , Rata de Carga para CEMA Estación E (lbs). . . . . Peso promedio de banda estimada para bandas de capas múltiples y reducidas (Ibs/pies) . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . Valores para el Factor Ky
Factor Ky para otros valores de espaciamiento de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . estación utilizados
Valores de A y B para la ecuación Ky = Wm + Wb) x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A X 1u4+ B X lo-'
Potencia requerida en la transmisión para un transportador en vacío . . . . . . . . . . . . . . . . Variación del factor de corrección K1 con la temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . Efecto de la tensión de banda sobre la resistencia del material a flexar sobre los rodillos de avance .
Tensión efectiva requerida para acelerar el material cuando es alimentado a la cinta transportadora .
. . . . Potencia requerida para elevar el material
Potencia requerida para transportar el material horizontalmente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transmisión conectada directamente a través de un acople flexible al motor. . . . . . . . . . . . . . . . Transmisión combinada con polea en cadena . . Reductor de velocidad acoplado al motor y a la
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . transmisión
No.
40 Reductor de velocidad con arreglo de polea de cadena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Máxima flexibilidad para bandas de múltiples capas de vacío. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ajuste correcto e incorrecto de la banda. . . . . . Ajuste de banda de capas reducidas. . . . . . . .
Rata de tensión de bandas de múltiples capas . . Diametro mínimo del rodillo motriz para bandas de capas reducidas en pulgadas . . . . . . . . . . . . Diametro mínimo de rodillo para bandas de múltiples capas; pulgadas . . . . . . . . . . . . . . Diametro mínimo de rodillo para bandas de cables de acero en pulgadas . . . . . . . . . . . . . . . . Capas mínimas para soporte de carga para estaciones de 20" y bandas de múltiples capas . . Rata de impacto para carcazas de bandas de múltiples capas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Factor de peso de piedra. . . . . . . . . . . . . . .
Equipo Sistema de Cintas Transportadoras . . . . . Distancias de transición mínimas recomendadas .
Porcentaje de pandeo para varias condiciones de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Takeup on return or at tail pulley. . . . . . . . . . . Peso estimado promedio de banda para capas reducidas y capas múltiples (libras/pie) . . . . . . .
Actualmente a niveles de industrialización medio y alto, cada vez
más los requerimientos de control y aseguramiento de la calidad son
exigidos con la finalidad de procedimentar las operaciones a nivel
administrativo en las áreas de proyecto, producción y mantenimiento.
Esta investigación está basada en un área de proceso la cual no
ha sido lo suficientemente "explotada" en el área ac:adémico-
universitaria, la cual es de especial interés en este momento para todas
las empresas las cuales han presentado balances negativos referidos al
mantenimiento de estos equipos.
Realmente son numerosos los factores en los que se sustenta este
trabajo, siendo los más trascendentes la carencia de mefodologías
adecuadas basadas en el diseño de los equipos, inclinadas hacia los
procesos de operación y mantenimiento de cintas transportadoras, lo
que involucro deficientes controles de calidad en dichos procesos y altos
costos de mantenimiento.
En la actualidad los programas de mantenimiento de si:;temas de
transporte de materiales cuentan con planificación y programación de
actividades, las cuales son llevadas a cabo por personal que normal-
mente labora en turnos de trabajo bajo criterios diferentes de grupo, de
acuerdo a la experiencia que tienen con dichos equipos. En el área de
mantenimiento esta demostrado por años que es típica la aplicación de
los programas de mantenimiento preventivo, mas por rutina de trabajo.
que por un seguimiento detallado de una metodología elaborada
cuidadosamente, la cual puede que sea más "pesada" de ejecutar, pero
al final sera el método más efectivo para mejorar el mantenimiento y la
operación de la instalación, siendo el objetivo principal de esta
investigación.
OBJETIVOS
GENERAL
El objetivo de esta investigación es establecer una metodología
dirigida al estudio de la operatividad de los equipos y aplicarle los
conocimientos de diseño para mejorar los programas de mantenimiento
ya elaborados por las empresas involucradas, en donde se especifiquen
procedimientos para operar, mantener y reparar los equipos típicos
instalados en un sistema de manejo de materiales, adecuan~do dichos
procedimientos a normalizaciones internacionales utilizadas en la
industria cementera, minera, petroquímica y petrolera naciorial.
Utiluar las consideraciones de diseño en la dinámica de operación
de la cinta transportadora, como un componente del sistema.
@ Determinar cómo influye la tensión de la cinta en la vida Útil de los
componentes del sistema.
Calcular cómo influye la alineación de la cinta transportadora
como factor determinante del consumo de potencia del motor y
el desempeño del reductor de velocidad.
O Desarrollar una metodología mejorada para efectuar las labores
de mantenimiento de acuerdo al estudio operacional resultante.
Establecer los factores principales que influyen en elevar los costos
de operación y mantenimiento.
1. CARACTERISTICAS Y TRANSPORTE DE MATERIALES
1.1 CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES
Angulo de Reposo
Es el ángulo que forma la superficie de una pila libremente
formada con un plano horizontal.
Angulo de Carga
Es el ángulo que forma la superficie de una pila con un plano
horizontal cuando está ubicada en una cinta transportadora en
movimiento. Este ángulo es usualmente 5" a 15" menor al cingulo de
reposo.
Fluidez de Materiales
Es medida por el ángulo de reposo y el ángulo cle carga.
Determina la sección transversal del material de carga, el cual puede ser
llevado por la cinta de manera segura. Asimismo, es un índice del ángulo
de inclinación seguro de la cinta transportadora.
La fluidez de un material está determinada por carac:terísticas,
tales como: tamaño y forma de las partículas finas y piedras, proporción
de finos y piedras presentes, contenido de humedad, etc. (ver figura 2).
1.2 COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES SOBRE LA CINTA
TRANSPORTADORA
Debe prestarse especial atención al hecho de que las característi-
cas de los materiales son considerablemente influenciadas por el
movimiento, inclinación y velocidad de la cinta que los transporta.
Cuando la cinta transportadora pasa constantemente sobre cada
estación, el materidl es agitado constantemente. Esta agitación tiende
a ubicar piezas grandes en la superficie de la carga y las partículas
pequeñas o finos en la parte inferior. Esto tiende a "aplanar" el material
en superficies inclinadas, lo que explica porqué el ángulo de carga es
menor que el ángulo de reposo.
Cualquier diferencia entre la velocidad del material cuando éste
es cargado y la velocidad de la cinta, debe ser ecualiza'da por la
aceleración del material. Esta aceleración causa turbulencia en el
material.
Cualquier velocidad vertical del material cuando es cargado
debe ser absorbida en las estaciones de impacto y la banda uiilizada en
los puntos de carga (ver figuras 3 y 4).
1.3 EFECTO DE LA INCLINACION Y DECLINACION
La sección transversal nominal de un material sobre una cinta
transportadora horizontal es medida en un plano normal a ICI cinta. En
una cinta transportadora inclinada o declinada, el efecto de la
gravedad requiere que la sección transversal de la carga sea
considerada en un plano vertical. Para mantener el ancho total del
material cargado sobre la cinta y para mantener invariables los cambios
de los ángulos de carga, la sección transversal de carga de una
instalación inclinada o declinada debe ser menor que la que se observa
en un transportador horizontal; según estudios, la sección disminuye en
función del coseno del ángulo de inclinación o declincición del
transportador.
2. CAPACIDADES, ANCHO DE BANDA Y VELOCIDAD
2.1 ANCHO DE BANDA
Los anchos de las bandas normalmente son expre:ados en
pulgadas, las cuales están disponibles para fabricantes norteaniericanos
en 18, 24.30. 36, 42, 48, 54, 60, 72-84 y 96 pulgadas.
Figura i. Nomenciatura de íos componentes de una iípica cinta transporradora
Tolva de Descarga
Cola
Rodillo de Ajuste
1 I I I
Caracterisiicas del Material --
Figura 2. Fluidez - Angulo de Carga - Angulo de Reposo
ANGULO DE CARGA 30"
40" SOBRE ANGULO DE REPOSO
ANGULO DE CARGA 25"
& 4 . ,
ANGULO DE REPOSO 135-39")
ANGULO DE CARGA 5"
-4 b . .: ~%
ANGULO DE REPOSO (0-19")
Irregular, fibroso. tales como aserrin, arena de fundición. etc.
Materiales comunes tibios. tales como cabón bitumi- noso. rocas, etc.
Tamaño uniforme muy pequeño con partículas muy húmedas o muy secas. tales como arena silica, cemento concreto húme-
ANGULO DE CARGA 10"
wn ... -: J
ANGULO DE REPOSO (20-29")
ANGULO DE CARGA 20'
ANGULO DE REPOSO (3034")
Particulas de peso mediano tales como granos
Forma irregular o piedra de peso mediano, tales como carbón. antracita, etc.
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OSOd31130 Oln3NV
Generalmente, para una velocidad dada, el ancho de banda y
la capacidad de la cinta transportadora se incrementan juntas. Sin
embargo, el ancho de las bandas puede ser gobernado por el tamaño
de piedra a ser manejado. Las bandas deben ser suficientemente
anchas para que cualquier combinación de piedras y finos sea cargada
lo más retirado posible del borde de las mismas (ver figura 5) .
Figura 5. Ancho de Banda necesario para un tamaño de piedra dado. Finos: no mayores de 1/10 el máximo de tamaño de piedra
Ancho de Banda
Asimismo, las dimensiones interiores de las tolvas de carga deben
ser suficientes para pasar varias combinaciones de piedras sin in terferen-
2.2 CONSIDERACIONES DEL TAMAÑO DE PIEDRA
El tamaño de piedra influye sobre las especificaciones de la
banda y la selección de las estaciones de transporte. Hay asimismo, una
relación entre el tamario de piedra y el ancho de banda.
El máximo tamaño de piedra para varios anchos es coino sigue:
para 20" de ángulo de carga, con 10% de piedras y 90% de fino, el
tamaño de piedra es 113 el ancho de banda (bl3). Con únicamente
piedras, sin fino, el máximo recomendado de tamaño de piedra es 115
el ancho de banda (b/5), donde b es el ancho de banda en pulgadas.
Para 30" de ángulo de carga, con 10% de piedras y 907 o f' ino,
resulta 116 el ancho de banda (b16).
2.3 VELOCIDAD DE LA BANDA
Las velocidades de una cinta transportadora dependen
ampliamente de las características del material transportado, la
capacidad deseada y la tensión de banda empleada.
Materiales polvorientos serán transportados a velocidades lo
suficientemente bajas para minimizar el polvo, particularmerite en los
puntos de carga y descarga. Materiales frágiles también limitan las
12
velocidad de banda. Son requeridas bajas velocidades paro que la
degradación de materiales frágiles no ocurra en puntos de carga y
descarga [ver figura 6).
2.4 CAPACIDAD DE LA BANDA TRANSPORTADORA
Para una velocidad dada, la capacidad de la cinta transportado-
ra aumenta cuando el ancho se incremento. Asimismo, la c~~pac idad
depende del ángulo de carga y de la inclinación de los rodillos de las
estaciones. La sección transversal nominal del material sobre la banda
es medida en un plano normal a la banda. Asumiendo una alimentación
uniforme en el transportador, el área transversal de carga de un
transportador es determinante de la capacidad del mismo. El área
transversal está basada en las dos siguientes condiciones: prirnero que
el material sobre la banda no se extienda hacia los extremos, y segundo
que la distancia del borde del material al borde de la banda se
establezca como una distancia estándar, la cual está definida como
O.055b + 0.9 pulgadas [ver figuras 7-1 1).
Figura 6. Velocidades de bandas máximas recomendadas
MATERIAL TRANSPORTADO
Granos o materiales no abrasivos
Carbón
Pesado, duro, cortante 350 500 24-36 600 Sobre 36
Arena de fundición 350 Cualquier cincho 1 1 I
1 Arena de fundición preparada, 1 200 1 Cualquier cincho /
Figura 7. Area de sección transversal de carga
Materiales no abrasivos
No abrasivos, finos, media- namente abrasivos
a: P: A,:
A,: L:
200
500 100
L,: j: m: r: f:
Cualquier cincho
Cualquier cincho 7
ángulo de carga, grados ángulo del rodillo de la estación ángulo de carga, pulgcidas cua- dradas, plg2 área de base trapezoidal longitud menor, plg longitud mayor, plg altura del trapecio. plg longitud lateral. plg arco del radio de carga, plg proyección de longitud lateral en Plg distancia de borde, plg ancho de banda, plg
distancia estándar de borde c = .055b + 0.9. plg
Cdpacfdad a 100 pielmln en (plea/U) Angulo de Carga
O" 5" 10" 15" 20" 25" 30"
537 653 769 886 1005 1 128 1254
1041 1258 1477 1698 1924 2155 2394
1708 2060 2414 2772 3137 351 1 3897
2538 3057 3579 4107 4645 5196 5765
3533 4250 4972 5703 6447 7210 7997
4691 5640 6594 7560 8544 9552 10592
6013 7225 8444 9678 10935 12223 13552
7498 9006 10522 12057 13621 15223 16876
10961 13155 15364 17599 19876 22210 24617
15079 18089 21119 24186 27309 30511 33813
19850 23806 27787 31816 35921 40128 44466
: 0 A A A n D-A;II-~ en 11 - n nTiTih + n O i~ririrlnr 'Y"," Y. Y", ,U" "L", ,","U" "U 8 " I\""III"a u 1 I 7 - "."II" V., ,d"I~"U".,
Figura 9. Banda acanalada de 35" - Rodillos en V = 0.055b + 0.9 pulgadas Ancho de Banda Sección Transvenal de Carga (pie) 1 Capacidad a 100 pie/mln en Ipie3/U)
en Pulgadas Angulo de Carga Angulo de Carga
Ancho de Banda en Pulgadas
Sección Transversal de Carga (pie
Angulo de Carga
:¡gura 11. Banda plana - C = 0.055b + 0.9 pulgadas Anchodebanda
en Pulgadas
18 24 30 36
42 48 54
60
72
84 96
Sección Transversal de Carga (pie) Angulo de Carga
O" 5" 10" 15" 20" 25" 30"
,020 .O41 ,062 ,083 ,105 127 ,039 ,077 .117 ,157 ,198 ,241 ,063 ,126 190 ,255 .321 ,390 ,092 ,185 ,280 ,376 ,474 ,575 1 3 0 ,257 ,387 ,520 ,656 ,796 ,169 ,340 ,512 ,688 ,868 1.053 216 .434 654 879 1 109 1 346 ,269 ,540 ,814 1.093 1.380 1.675 ,392 ,786 1.186 1.593 2.010 2.440 ,538 1.080 1.628 2.186 2.758 3.349 ,707 1.419 2.139 2 873 3.625 4.400
Capacldad a 100 ple/mln en [pleS/H) Angulo de Carga
O" 5" 10" 15" 20" 25" 30"
123 246 372 498 630 762 232 466 702 942 1190 1444
376 756 1137 1527 1928 2340
555 11 13 1677 2253 2844 3450 768 1540 2322 3120 3936 4776
1016 2037 3072 4126 5208 6318 1298 2604 3927 5273 6654 8076
1614 3240 4885 6560 8278 1005C
2353 4720 71 16 9558 12060 1464C 3229 6478 9767 131 17 16550 20091 4243 8514 12835 17238 21 750 26404
3. ESTACIONES DE BANDAS TRANSPORTADORAS
3.1 REQUERIMIENTOS Y CLASIFICACION
Las estaciones para bandas transportadoras están diseñadas para
incorporar rodillos de varios diámetros. Los rodillos son ensamblados con
sellos y rodamientos antifricción y están montados en un eje.
La resistencia friccional de los rodillos de las estaciones influye en
la tensión de la cinta y en los requerimientos de potencia. El diámetro de
los rodillos, el diseño del rodamiento y los requerimientos de sello,
constituyen los principales componentes que afectan la rttsistencia
friccional.
La selección de un diámetro de rodillo apropiado y el tarnaño del
rodamiento y su eje está basado en el tipo de servicio, condición de
operación, manejo de la carga y velocidad de la carga.
3.2 TIPOS DE ESTACIONES PARA BANDAS TRANSPORTADORAS
Existen dos (2) tipos de estaciones de transporte, I<YS cuales
soportan la carga que se maneja en la banda y las estac:iones de
retorno las cuales soportan el regreso en vacío de la banda.
Estaciones de Transporte
Tienen dos configuraciones generales, una es usada pcira cintas
acanaladas y usualmente consiste en tres (3) rodillos, dos (2) inclinados
en "V" y otro en el medio de forma horizontal. Otra configuración es
usada para soportar bandas planas.
Esta estación generalmente es de un simple rodillo horizontal
posicionado entre soportes apernados directamente a la estructura del
transportador (ver figuras 13-1 5) .
Estaciones de Retorno
Usualmente son rodillos horizontales posicionados entre soportes,
los cuales normalmente son apernados debajo de la estructura sobre la
cual están montadas las estaciones de transporte.
Estaciones de Transporte Acanaladas
Como se ha indicado, las bandas de transporte acaiialadas.
manejan toneladas mayores de material que las bandas del tipo plano
para un mismo ancho de banda y velocidad. Lo que significa que este
tipo de estaciones son un componente importante del sistema en total.
Figura 12. Clasificación de Estaciones -
No. DE SERIE DIAMRRO DE DESCRIPCION RODILLO (plg) -
uso ligero uso ligero uso ligero uso ligero uso medio uso medio uso medio uso medio uso medio uso pesado
Figuro 13. Estación en "V" de 20"
Figura 14. Estación en "V" 35" "ofker'
Figuro 15. Estación en 'Y" 20" - Extensible
Los rodillos ubicados en ángulos de 35" y 45". soportan grandes
capacidades para un ancho dado y requieren gran flexibilidad
transversal en la banda utilizada. Estas estaciones tienen una corta
historia de aplicación, que las estaciones ubicadas a 20". Sin embargo,
el mejoramiento en el diseño de la carcaza de las bandas, actiialmente
ha contribuido a la amplia utilización de estaciones de 35" y 4.5".
Las estaciones acanaladas son hechas en dos estilos generales, en
línea y "OFFSET'. Las más comunes están compuestas de tres rodillos de
igual longitud para un ancho dado de banda donde es posible
transportar máximas secciones transversales de carga.
3.3 ESPACIAMIENTO DE ESTACIONES
Los factores a considerar cuando se selecciona el espaciamiento
son el peso de la banda, el peso del material, la rata de estación, el
pandeo, la vida de la estación, la rata de la banda y la tensión de la
banda.
Si el pandeo entre estaciones es muy elevado, el material puede
sobrepasar los límites de la banda y eventualmente "salirse" del
transporte. En este sentido, para transportadores largos de bandas
acanaladas, el pandeo entre estaciones es limitado al ancho de banda
20
y peso del material como factores principales; asimismo, el espacia-
miento puede ser limitado por la rata de carga de la estación.
Algunos sistemas transportadores han sido diseñados iitilizando
espaciamiento extendido de las estaciones y10 espaciamiento
graduado de las mismas.
El espaciamiento extendido es simplemente más grancle que el
espaciamiento normal; en estos casos algunas veces se aplict~, donde
la tensión de la banda, pandeo y la capacidad de la estación lo
permite.
El espaciamiento graduado de estaciones es mayor que el
espaciamiento normal de las secciones de alta tensión de lo banda.
Usualmente este tipo de espaciamiento ocurre cerca del punto de
descarga del material (ver figura 16).
Espaciamiento de las Estaciones de Retorno
El espaciamiento normal para transportadores en general esta
determinado por el ancho de banda y el peso del material. Para cintas
transportadoras con carcazas pesadas y con anchos de banda de 48
pulgadas o más, es recomendado que el espaciamktnto sea
determinado por la rata de carga de la estación y considerac:iones de
pandeo.
Espaciamiento de las Estaciones de Transporte en los Puntos de
Carga
En los puntos de carga, las estaciones de transporte deben ser
espaciadas apropiadamente para mantener la banda estacionaria y al
mismo tiempo minimizar el desgaste abrasivo en la cubierta de lo banda.
Normalmente las estaciones de transporte en las zonas <le carga
son espaciadas a la mitad (o menor) del espaciamiento normal sugerido
para diseño. Precaución: si estaciones de impacto son utilizadas en zonas
de carga. la rata de carga de impacto no será mayor que las ratas de
estaciones estándar.
Espaciamiento de Estaciones Acanaladas Adyacentes al Rodillo
Motriz o de Cola
En el espacio que existe luego de la Última estación al rodillo
motriz, normalmente la banda es "estrechada" y sometida a un
incremento de tensión en sus bordes. Si dichos esfuetzos exceden el
límite elástico de la cubierta de la banda, la misma será deformada
permanentemente y causará problemas de ajuste. Por otra parte, si la
última estación se encuentra muy alejada del rodillo motriz puede ocurrir
derramamiento de la carga constante.
La distancia es importante en la transición de la forma acanalada
a la plana. Esto es especialmente significante cuando estaciones
acanaladas son instaladas.
Dependiendo de la distancia de transición, uno, dos o rnás tipos
de estaciones, pueden ser usadas para soportar la banda entre la última
estación acanalada estándar y el rodillo motriz. Por diseño existen
distancias recomendadas de transición para varios ángulos de canal,
tensión de banda y tipos de banda (ver figura 17).
3.4 SELECCION DE ESTACIONES
Esta selección está gobernada por tres condiciones conocidas: el
tipo de servicio. las características del material a ser manejado y la
velocidad de la banda.
Tipo de Material Manejado
Las características del material a ser manejado tienen una
influencia directa sobre la selección de la estación. El peso del material
23
gobierna la carga de la estación y el espaciamiento, y el tainaño de
piedra modifica el efecto del peso introduciendo un factor de impacto.
La figura 18 combina el peso y el tamaño de piedra en un grupo de
factores empíricos. Note que en la figura el "Lump Size" mide el tamaño
de piedra el cual algunas veces puede ser transportado en una
dimensión por encima del promedio.
La apropiada selección de las estaciones de retorno es tan
importante como la selección de las estaciones de transporte, de hecho
las condiciones de operación son frecuentemente más severa:; para las
anteriores. Las estaciones de retorno entran en contacto con el lado
"sucio" de la banda, lo que resulta en un desgaste por abraz.ión en la
superficie de los rodillos de la misma. Debido a que el material se
deposita sobre la superficie de los rodillos en forma no-uniformc?, genera
un aceleramiento de desgaste tanto de la banda como de la iuperficie
de los rodillos, por lo tanto, la vida de la cubierta de un rodillo en un
sistema de transportación es usualmente más corta en un rodillo de
retorno donde el Único "material" es la banda misma, su peso W b es muy
importante considerarlo.
Figura 16
DE BANDA 1 :;:; 5.0 pies 4.5 pies 4.0 pies 4.0 pies 3.5 pies 3.5 pies 4.5 pies 4.5 pies 4.0 pies 3.5 pies 3.0 pies 3.0 pies 4.5 pies 4.0 pies 4.0 pies 3.5 pies 3.0 pies 3.0 pies
Figura 17. Distancia de transición mínima recomendada
Minima distsicia de msic iá i ' Pdea temind do cercana a 1R batea proiufunda
Pdea temirial
1 1 Sobre 90 1 .9 b 1 2.C'b 1
% RATA DE TENSION BANDA FABRICADA
20"
35"
Figuro 18. Factor de ajuste de piedra K,
60 a 90 Menor que 60
45"
Sobre 90 60 a 90 Menor que 60
.8b
.6b
Sobre 90 60 a 90 Menor que 60
1.0b
1.6b 1.3b 1.0b 1 .eb 2.0b 1.6b 1.3b
4.Cb 3.2 b
Cuando una estación está sometida a material corrosivo, como sal
o químicos, debe tenerse espacial cuidado con la selección de la
estación. Los rodillos pueden ser fabricados de acero cubksrtos con
goma o de acero cubiertos con cualquier material resistente a la
corrosión. Normalmente la parte estructural debe ser cubierta con
materiales resistentes; para estas aplicaciones es recomendable
consultar a fabricantes de transportadores.
Tipo de Servicio
Los factores a considerar en la condición de operación bajo las
cuales una estación será utilizada incluye, las horas de oper'oción por
día. la vida esperada del sistema de transportación y el ambiente en el
cual las estaciones operarán. La lista de factores de servicio basado en
experiencias de campo recolectadas está dada en las figuras 19-21.
Seco 1 .O0 1 .O8 Moderado 1 .O6 1.10 Húmedo 1 .O9 1.12 1.15
3.5 PROCEDIMIENTO DE SELECClON DE ESTACIONES
Figura 20. Factor de Servicio K3
Para seleccionar la clasificación apropiada de la estación, es
OPERACION Menor 6 horasldía 6 a 9 horas / día 10 a 16 horasldía Mayor a 16 horasldía
necesario primero determinar la carga ajustada de la estación, esto es
FACTOR 0.8 1 .O 1.1 1.2
la carga manejada por la estación pero multiplicando por factores para
el tamaAo de piedra, ambientales y factores de servicio.
Carga actual de la estación = IL = (Wb + Wm) x Si
Carga ajustada = AL
Donde:
Wb = peso de la banda [Ibslpie]
Wm = peso del material [Ibslpie]
Si = espaciamienta de la estación (pie]
K 1 = factores de ajuste de piedra
K2 = factor ambiental y de mantenimiento
K3 = factor de servicio
K4 = factor de corrección de velocidad de banda
IML = fuerza generada par la desviación en altura de la estación.
Calculando la carga ajustada (AL) de la información ant'erior, si AL
es menor que la carga actual de la estación (IL), tomamos (AL) igual a
(IL), luego usando AL seleccionamos la apropiada estación de las tablas
de rata de carga según CEMA, figuras 22 y 26. Si el producto de K1 x K2
x K3 x K4 es menor que 1. se debe utilizar un valor de 1 en el cálculo de
la estación.
gura 26. Rata ANCHO DE
BANDA
IML: carga de desalineación de estación, lbs
T: tensión de banda, lbs d: desalineación, plg Si: espaciamiento de estación, pie
d x T IML = - -- 6 x Si
Nota: IML no incluye el peso del material o la banda.
Cómo calcular IML:
Cuando una estación está más alta que una estación adyacente.
una tensión adicional se sumará a la carga sobre la esttrción. La
cantidad de desviación de altura puede variar con la instalación y tipo
de estación. Estas fuerzas adicionales serán consideradas en la :;elección
de la estación.
IML = (d x T)/(6 x Si]
Donde:
IML = carga de desalineación de la estación (lbs]
T = tensión de la banda (lbs)
d = desalineación (plg)
Si = espaciamiento de la estación (pie)
IML no incluye material o peso de la banda.
3.6 CAPACIDAD DE LAS ESTACIONES
La vida de una estación es determinada por la combiriación de
muchos factores, tales como: sellos, rodamientos, espesor de carcaza,
mantenimiento, ambiente y densidad de carga. Mientras que 111 vida del
rodamiento es frecuentemente usada como un indicador de la vida de
la estación, se debe reconocer que el efecto de otras variables como
la efectividad del sellado, puede ser más importante en la determina-
ción de la vida de la misma.
Las figuras 22 hasta la 26 muestran las ratas de carga por CEMA
para rodillos de estaciones A, B, C. D y E. Esas ratas están bcisadas en
90.000 horas mínimas según la vida del rodamiento a 500 rpri (las ratas
de carga suministradas por los fabricantes pueden ser más altas).
3.7 ALlNEAClON DE LA BANDA
Una cita transportadora debe ser diseñada, construida y
mantenida para que la banda se desplace de manera centrada sobre
su sistema mecánico de estaciones y rodillos principales, para lograr esto
las siguientes condiciones deben prevalecer:
e Todas las estaciones deben estar en Iínea, cuadradas y iniveladas
transversalmente.
e Los rodillos principales [cola y cabeza) deben estar en Iínea de tal
manera que sus ejes formen 90" con la Iínea central de la banda.
El material debe ser cargado centralmente sobre la banda.
La banda debe estar recta y empalmada apropiadamente.
La estructura de apoyo debe estar recta y nivelada tronsversal-
mente.
Si luego de reunir las condiciones anteriores, la banda trcinsporta-
dora persiste en desplazarse hacia un lado en particular, deben tomarse
las medidas correctivas para centrarla.
Algunas de las estaciones deben estar sesgadas con rt?specto a
la Iínea central de la banda. los apoyos estructurales de los rodillos de las
estaciones presentan orificios los cuales permiten ajustar el conjunto
tomando en cuenta no formar un ángulo mayor de 2" con la vertical en
el sentido de viaje de la banda.
4. TENSION, POTENCIA E INGENIERIA DE TRANSMlSlON
4.1 REQUERIMIENTOS BASICOS DE POTENCIA
La potencia [HP) requerida en la transmisión de una cita
transportadora, es derivada de las libras de tensión efectiva [Te],
requeridas en el rodillo motriz para propulsar o frenar la carga del
transporte a la velocidad de diseño de la banda (V) en fpm (pieslmin).
Para determinar la tensión efectiva, Te, es necesario identificar y
evaluar cada una de las fuerzas individuales que actúan sobre la banda
y que contribuyen a la tensión requerida en la transmisión. Te es la suma
final de las tensiones sobre la banda producidas por:
La carga gravitacional para elevar o bajar el material transporta-
do.
La resistencia friccional de los componentes del transportador,
transmisión y todos los accesorios mientras operan a la capacidad
33
del diseño.
La resistencia friccional del material cuando es transportado.
La fuerza requerida para acelerar el material contiriuamente
cuando es alimentado en el transportador por una tolva o un
triturador-alimentador.
4.2 CALCULOS DE TENSION DE LA BANDA
La fórmula básica para calcular la tensión efectiva Te, es:
Los siguientes símbolos serán usados para la identificación y
evaluación de las fuerzas individuales que acumulativamente
contribuyen a Te y que son por lo tanto componentes de la terisión total
de impulso de banda requerida en el rodillo motriz.
Donde:
L = longitud del transporte (pie)
Kt = factor de corrección de temperatura ambiente
Kx = factor de fricción de estación
Ky = factor para calcular la fuerza de la banda y la carga de flexión
sobre las estaciones
Wb = peso de la banda en libraslpie de longitud de bandci (cuando
el peso de banda no es conocido se debe utilizar el promedio
en la figura 27).
Wm = peso del material Ibslpie de longitud de banda
Figura 27. Peso promedio de banda estimado para bandas de capas . - - . - - - - . - - - , - - , . -
ANCHO DE BANDA 1 MATERIAL ~ANSPORTADO ( ~ l n / p i ~ r ]
W r n = Q * 2000 - 33.33 * Q 60 * V
Donde:
Q = toneladas por hora transportadas
V = velocidad de diseño de banda fpm [pieslmin]
H = distancia de elevación o descenso del material (pie)
Tp = tensión resultante de la resistencia de la bandci a flexar
alrededor de los rodillos principales y la resistenc:ia de los
mismos para rotar sobre los rodamientos (lbs).
Tam = tensión resultante de la fuerza para acelerar el material
continuamente cuando es alimentado en la bandci (lbs]
Tac = total de las tensiones de los accesorios en (lbs).
4.2.1 FACTOR DE CORRECCION DE TEMPERATURA (Kt)
La resistencia rotacional de las estaciones y la resistencia a la
flexión de la banda se incremento en operaciones en climos fríos. En
climas extremadamente fríos la apropiada lubricación de las ctstaciones
debe ser aplicada para prevenir la resistencia excesiva de los rodillos
que conforman la estación.
4.2.2 FACTOR DE FRlCClON (Kx]
La resistencia fnccional de los rodillos de las estaciones a rotar y la
resistencia deslizante entre la banda y los rodillos de las ctstaciones
puede ser calculado usando el factor multiplicador Kx. Kx representa una
f u e ~ a en libras por pie de transportador para la rotación de los rodillos,
tanto de transporte como de retorno, así como la resistencia deslizante
de la cubierta de la banda.
La resistencia de las estaciones a la rotación es primciriamente
función de los rodamientos, grasa y la capacidad de sellado de los
rodillos. Un típico rodillo de una estación equipado con rodamientos
antifricción y soportando una carga de 1000 libras requerirá una fuerza
de rotación en el rodillo perimetral de 0.5 a 0.7 lbs, para superar la
fricción en el rodamiento.
Bajo condiciones normales la fricción de la grasa y el sello de una
estación bien lubricada variará de 0.1 a 2.3 lbs por estación, dependien-
do del tipo de estación, los sellos y la condición de la grasa.
La resistencia deslizante entre la banda y los rodillos es generada
cuando los mismos no están exactamente a 90" en el sentido de
movimiento de la banda. Luego de una instalación inicial, una
deliberada desalineación de la estación frecuentemente ocunc? cuando
hay desplazamiento de la banda.
Los valores de Kx pueden ser calculados de la ecuación: Kx =
0.00068 (Wb + Wm) + Ai, libras de tensión por pie de longitud de banda.
Si:
Ai = 1.5 para rodillos de 6" (CEMA C6,D6]
Ai = 1.8 para rodillos de 5" (CEMA AS, 65, C5, D5)
Ai = 2.3 para rodillos de 4" (CEMA A4, 84, C4)
Ai = 2.4 para rodillos de 7" [CEMA E7)
Ai = 2.8 para rodillos de 6" (CEMA E6)
Para transportadores regenerativos declinados, Ai = O
Los valores de Ai anteriores son promedios e incluyen la resistencia
friccional tanto para estaciones de transporte como de retorno. Las
estaciones de retorno están basadas en rodillos de tipo simple. Si las
estaciones de retorno están conformadas por rodillos dobles en forma
de 'Y" se debe incrementar el valor de Ai en 50%.
4.2.3 FACTOR PARA CALCULAR LA FUERZA Y LA CARGA Dlf FLEXION
SOBRE iAS ESTACIONES (Ky)
Este factor está referido a la resistencia de la bando a flexar
cuando se mueve sobre las estaciones como la resistencia del material
o la carga a flexar sobre las mismas. Ky es el factor multiplicador usado
en el cálculo de estas tensiones.
La figura 28 muestra valores de Ky para estaciones de transporte
las cuales varían en el peso por pie de banda, Wb; ccirga Wm,
espaciamiento entre estaciones Si y el porcentaje de inclinación o
ángulo que hace el transporte con la horizontal.
Los valores de Ky en las figuras 28 y 29 son aplicables a trcinsporta-
dores sobre los 3000 pies de longitud con inclinación sencilla y máximo
de 3% de pandeo en las estaciones de transporte y de retorno. El
espaciamiento en las estaciones de retorno es para 10 pies noniinal. y el
cargado de la banda se considera uniforme y continuo.
La ecuación anterior es aplicable a transportadores en los cuales
el promedio de tensión de banda es de 16.000 lbs o merios. Para
determinar el factor Ky, es necesario primero asumir un valor tentativo
para la tensión de banda promedio. El método gráfico para determinar
la potencia de un transportador, figura 31, puede asistir en la estimación
inicial de valor para la tensión de banda promedio.
Luego de estimar la tensión de banda promedio y seleccionar un
espaciamiento de estación, se obtienen de la figura 30 valores para A
y B. Utilizando la ecuación anterior se determina un valor inicicil para Ky
y una tensión promedio de banda inicial, la comparación de la tensión
asumida con la tensión calculada determinará la necesidad de
seleccionar otra tensión asumida, repitiendo el proceso hasta que se
aproximen las dos tensiones.
39
LOGITUD DEL
14 1 8 0.031 0.0:3I 0.028 0.0:!7 0.027 0.0:IS
0.026 0.023 0.025 0.0:>1 0.024 0.018 ,
0.021 0.018 0.019 0.018
0.030 0.0.30 0.026 0.0'25 0.024 0.021
0.022 0.01 9 0.019 0.016 0.016 0.014
0.017 0.016 0.018 0.018
0.030 0.030 0.024 0.023 0.02 1 0.019
0.019 0.016 0.016 0.016 0.016 0.016
0.016 0.015 0.018 0.018
0.029 0.029 0.023 0.021 0.020 0.026
0.016 0.016 0.016 0.01 6 0.016 0.016
0.016 0.016 0.018 0.0-
0.029 0.C29 0.021 0.C 18 0.016 0.C16
0.01 6 0.C 16 0.016 0.C16 0.016 0.C16
0.016 0.C16 0.018 0.CE-
Figura 29. Factor Ky para otros valores de espaciamiento d e estación utilizados
4.5 0.0175 O 0193 0.0214 0.0235 0.0253 0.0272 0.0297 0.0316 0.0335 0.035
100a 149
5.0
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
3.0 3.5
0.0184
0.016 0.016 0.0175 0.01 88 0.0201
0.016 0.0172
0.021
0.0164 0.018 0.0197 0.0213 0.0228
0.018 0.0195
0.023
0.0186 0.020 0.0213 0.0232 0.0250
0.020 0.0215
0.0253
0.0205 0.022 0.0234 0.0253 0.0271
0.022 0.0235
0.027
0.0228 0.024 0.0253 0.0273 0.0296
0.024 0.0255
0.029
0.0246 0.026 0.0277 0.0295 0.0316
0.026 0.0271
0.0315
0.0267 0.028 0.0295 0.0314 0.0334 0.028 0.0289
0.0335
0.0285 0.030 0.0312 0.033 0.035
0.030 0.031
0.035
0.0307 0.032 0.033 0.0346 0.035
0.032 0.0333
0.035
0.0329 0.034 0.035 0.035 0.035
0.034 0.0345
Figura 30. Valores de A y €3 para la ecuación Ky = (Wm + Wb) x A x ID4 + €3 x 10.'
Figura 31. Potencia requerida en la transmisión para un trar~sportador en vacío
200 400 600 800 IMX) 1200 1400 1600 1800 2000
Centros horizontales, pies
Figura 32. Variación del factor de corrección K, con la temperatura
-- Temperatura Ambiente O F Operación del Transportador
Operación a temperatura debajo de 1 5 O F conlleva problemas en la adición de potencia considerada. Consultar manufactura del transporiador para adveriii una especificaciones especialesdetrarismisión. engrasado y limpieza y las modificaciones de diseño necesarias.
Figura 33. Efecto de la tensión de banda sobre la resistencia del material a flexar sobre los rodillos de avance
Tensión de transmisión (miles de puntos1
No existen valores tabulados para Ky o ecuación mcrtemática
para determinar a Ky en un transportador teniendo una tensión
promedio de banda que exceda 16.000 Lbs. Un valor razonable utilizado
en los cálculos es de Ky = 0.016: se recomienda que este valor sea
considerado como mínimo.
La fuerza resultante de la resistencia de la banda a flexar para la
carrera de retorno es calculada de igual manera que la c:arrera de
transporte, excepto tomando como valor constante de Ky = 0.01 5.
La resistencia de la banda a flexar sobre los rodillo:;, está en
función de la construcción de la banda, el espesor y las características
de los rodillos como tipo de material sintético, diámetro y temperatura,
entre otros.
La resistencia de la carga de material a flexar sobre los rodillos es
función de la tensión de la banda, tipo de material, la forma de la
sección transversal de la banda, ya que controla la cantidad de carga
que flexa. La figura 33 muestra esta relación para un típico espociamien-
to de estaciones.
Para un peso dado por pie de banda y carga, la resistencia al
desplazamiento en libras por pie de carga decrece cuando incrementa
45
la tensión en la banda. Para una tensión de banda dada, la resistencia
al desplazamiento incrementa cuando incrementa la caritidad de
carga. Sin embargo, la resistencia no es proporcional al peso de la
carga.
4.3 COMPILACION DE LOS COMPONENTES DE LA TENSION EFECTIVA
(Te)
Los factores Kt, Kx y Ky, deben ser evaluados como primer paso
para calcular ciertos componentes de la tensión de banda, los cuales
serán sumados para determinar la tensión efectiva (Te] requerida en el
rodillo motin: a continuación se muestran los componentes adicionales:
Resistencia fnccional de las estaciones de transporte y relorno (Lbs)
Tx = L * Kx * Kt
e La resistencia de la banda a flexar cuando se mucwe sobre
las estaciones (Lbs)
Tyc = para estaciones de transporte = L * Ky * Wb * Kt
Tyr = para estaciones de retorno = L * 0.015 * Wb * Kt
Tyb=Tyc + Tyr
Tyb = L * Wb * Kt (Kt + 0.015)
e La resistencia del material a flexar cuando la banda se mueve
sobre las estaciones (Lbs)
Tym=L*Ky*Wm
@ La fuerza necesaria para elevar o bajar la carga (material) (Lbs)
Tm=?HxWm
8 La resistencia de la banda a flexar alrededor del rodillo motriz y la
resistencia del rodillo motriz para rotar sobre sus rodamientos (Lbs).
La fricción en el rodillo motriz se presenta de dos maneras. Una
manera es la resistencia de la banda a flexar sobre el rodillo
motriz, la cual es una función del diámetro del mismo y la rigidez
de la banda, la cual depende de la temperatura ambiental como
de su construcción.
La otra manera es la resistencia del rodillo a rotar, la cual es
función de los rodamientos, lubricantes y sellos de fricción.
La fuerza para acelerar el material continuamente cuando es
alimentado sobre la banca (Tam). Cuando el material e:; cargado
desde una tolva o alimentadores hacia la banda transportadora,
no se puede asumir que el material se está moviendo en la
dirección de viaje de la banda y a la velocidad de ésta; sin
embargo, se puede presentar esta situación en algunos casos.
Normalmente el material cargado sobre una banda está
moviéndose a una velocidad considerablemente más baja que
la velocidad de la banda, la dirección de flujo de material no se
mueve en la dirección de viaje de la banda, por lo tanto, el
material debe ser acelerado a la velocidad de la banda y en la
dirección de viaje de la misma, generándose un requeriniiento de
tensión adicional. La figura 34 provee un medio conveniente de
estimación de tensión, Tam para acelerar el material cl~ando es
alimentado sobre la banda.
4.4 RELACIONES DE TRANSMISION EN EL RODILLO MOTRIZ
La fuerza requerida en la transmisión de una cinta transportadora
debe ser transmitida desde el rodillo motriz a la banda a través de la
fricción entre sus dos superficies. La fuerza requerida para frenar un
transportador regenerativo inclinado hacia abajo es trcinsmitida
exactamente de la misma manera (ver método alternativo T C-1 y T C-2,
en el anexo].
Figura 34. Tensión efectiva requerida para acelerar el matericil cuando es alimentado a la cinta transportadora
Velocidad, pies por minuto
Para usar este chart:
0 Entre al chart de velocidad de transmisión y lea T,, por 1 .O00 tph O Vuelva a entrar al chart de velocidad material en dirección al
viaje de transmisión y lea T,, por 1 .O00 tph. Este debe ser positivo, cero o negativo
O Sustraiga el segundo T,, leyendo desde el primer T,, leyendo y convirtiendo la diferencia de 1 .O00 tph al valor actual de tonelaje. Este será el T,, deseado, libras.
4.5 TENSIONES MAXIMAS Y MINIMAS DE LA BANDA
Tensión Máxima de Operación
La tensión máxima de operación es definida como la máxima
tensión que ocurre cuando la banda transporta la carga <le diseño
desde el punto de alimentación hasta el punto de descarga.
Las tensiones máximas de operación usualmente ocurren en el
punto de descarga sobre un transportador horizontal o inclinado y en el
punto de carga sobre un transportador inclinado regenerativo.
Sobre los componentes, la tensión máxima de operación
frecuentemente ocurre en cualquier zona. Debido a que la tensión
máxima de operación debe ser conocida para seleccionar una banda,
su localización y magnitud deben ser determinadas.
Los transportadores que tienen secciones horizclntales y
elevaciones u horizontales y bajas, pueden tener máximas terisiones en
puntos diferentes del rodillo motrii. En estos casos la tensión de la banda
puede ser calculada como secciones separadas del transportador.
Tensión Máxima Temporal
Es aquella tensión la cual ocurre Únicamente por períodos cortos,
por ejemplo: un transportador que contenga una sección inclinada y
otra declinada y sucesivamente otra inclinada. Puede generar altas
tensiones de operación cuando la sección inclinada está cargada y la
declinada vacía.
Tensión Máxima de Arranque o Parada
El torque de arranque de un motor eléctrico puede ser rriás de 2%
veces la rata de carga completa del motor. Tal torque transmitido a una
banda transportadora puede resultar en tensiones de arranque muchas
veces mayores a las tensiones de operación por diserio. La tensión
máxima de arranque permitida es 150 lbs sobre la tensión de trabajo.
En un transportador con tensiones bajo 75 lbs por ply-inch o
equivalente, el máximo puede ser incrementado a 180 lbs.
4.6 RELACION DE TENSION Y PANDEO DE LA BANDA ENTRE
ESTACIONES
El pandeo entre estaciones está íntimamente relacionado al peso
de la banda, el material, el espaciamiento de estaciones y la tensión en
la banda.
4.7 METODO GRAFICO PARA DETERMINAR LA POTENCIA DEL
TRANSPORTADOR
El método grafico mostrado en las figuras 31, 35, 36, provee el
medio para estimar la potencia del transportador. La tensión de la
banda puede ser calculada de la potencia resultante. Este niétodo es
aplicado para transportadores de capacidad moderada y de secciones
rectas de viaje.
Los resultados son lo suficientemente precisos para establecer
requerimientos de potencia utilizando los pesos de la banda y las partes
rotativas: sin embargo, para usarla en la determinación tentativa o
aproximada de potencia se observa una tabla superpuesta eii la figura
31 mostrando pesos típicos que pueden ser utilizados en el cálculo de la
potencia.
El método grafico no es aplicable para cálculos finales de
potencia de transportadores que tienen secciones declinadas, alta
capacidad o arreglos de terminales complejos o para accesorios que
incrementan la fricción de la banda transportadora, es decir, su uso es
para estimados tentativos de potencia en arreglos típicos de cintas
transportadoras.
Figura 35. P o t e n c i a requerida para elevar el m a t e r i a l
200 400 600 üW 1OOO 1200 1400 1600 1800 2000
Toneladas par hora de material elevado
Figura 36. P o t e n c i a requerida para t r a n s p o r t a r el m a t e r i a l h o r i z o i i t a l m e n t e
7
6
5
4
3
Múlnples resultados del chart 2
1
l l l l l l l I l l 200 400 600 a00 1000 1200 1400 1600 1800 zax,
Longitud de transmisión en pies
4.8 EQUIPOS DE PRANSMISION DE BANDAS
La ingeniería de prácticamente toda la instalaciijn de un
transportador envuelve un comprensivo conocimiento de la apropiada
aplicación de los equipos de transmisión de bandas, iricluyendo
mecanismos de reducción de velocidad, controles y motores eléctricos
y equipos de seguridad.
4.9 UBlCAClON DE LA PRANSMISION
El mejor lugar para ubicar la transmisión de una banda transporta-
dora es en aquel lugar donde se generen bajas tensiones de banda.
Para transportadores inclinados u horizontales la transmisión está
localizada usualmente en el punto de descarga, mientras que para
transportadores declinados es ubicado en el punto de ccirga. Para
condiciones y requerimientos especiales la transmisión puede ser
ubicada en cualquier lugar.
Por razones económicas, de accesibilidad o mantenimieiito puede
ser ubicada la transmisión internamente sobre el tran'jportador.
Frecuentemente para grandes transportadores, un ahorro de ttstructuras
de soporte se puede conseguir haciendo esto.
4.10 ARREGLO DE LA TRANSMISION DE UNA CINTA TRANSI'ORTADO-
R A
Los equipos de transmisión consisten normalmente de un motor, un
equipo de reducción de velocidad y el eje de la transmisión, unidos con
la necesaria maquinaria para transmitir potencia de una uriidad a la
otra.
La transmisión simple usa el mínimo número de unidades,
usualmente es la mejor. Sin embargo, razones económicas pueden
dictar la inclusión de unidades de propósitos especiales en la transmisión.
Esas unidades especiales pueden requerir la modificaci6n de las
características de arranque y de parada, para proveer equipos de
parada o quizás para variar la velocidad de la banda.
4.1 1 MECANISMOS DE REDUCCION DE VELOCIDAD
Las ilustraciones en las figuras 37 hasta 40 muestran los arreglos de
transmisión más utilizados actualmente.
4.12 SELECCION DE LA BANDA TRANSPORTADORA
Después de que se ha establecido la tensión en libras poi pulgada
de ancho de banda, se procede a seleccionar la banda adt?cuada a
55
la instalación en estudio. Se realiza lo anterior en base a los siguientes
factores:
Tensión
La carcaza de la banda. Por supuesto, debe ser suficiente para
operar a la tensión requerida.
La figura 44 muestra la tensión de trabajo máxima permisible para
bandas construidas con múltiples capas con uniones vulccinizadas o
mecánicas.
Ajuste
Una banda transportadora debe ser escogida con suficiente
flexibilidad transversal de tal manera que se ajuste a la forma de
estación cuando esta corre en vacío. La figura 42 muestrcl el ajuste
correcto e incorrecto. La figura 4 1 muestra el máximo numero de capas
permitidas para estaciones de 20, 35 y 45". asimismo, la figura 43 se
refiere a bandas con capas reducidas.
Estas figuras intentan dar una guía para requerimientos típicos de
ajustes. Debe ser consultado un fabricante para obtener datos precisos
de una banda específica.
Flgura 37. Transmisión conectada Figura 38. Transmisión combiiada con directamente a través de un acople polea de cadena flexible al motor
E l . r - - = ~
i
Flgura 39. Reductor de velocidad Figura 40. Reductor de veloc:idad con acoplado al motor y a la transmisión arreglo de polea de cadena
Figura 41. Máxima flexibilidad para bandas de múltiples capas de vacío
Figura 42. Ajuste correcto e incorrecto de la banda
Ajuste Incorrecta Ajuste Correcto
Figura 43. Ajuste de banda de capas reducidas
- - .- Ancho Mínimo para Ajuste en Vacío - 7
1
Figura 44. Rata de tensión de bandas de múltiples capas
Rata de Tensión de Banda
Para 150 PIW Para 200 PIW Para 250 PIW Para 300 PIW Para 500 PIW Para 700 PIW
Estación 20"
14 16 24 30 36 42
Identificación de Fábri- ca
Estación Estación 35 "
18 24 24 30 36 42 48
Rata de Tensión (Ibs/plg/capa)
Unión Mecánica Unión Vulcanizada 1 Capa Múltiple 35 Capa Múltiple 43 Capa Múltiple 50 Capa Múltiple 60 Capa Múltiple 70
Capa Múltiple 90 Capa Múltiple 120 Capa Múltiple 155 Capa Múltiple 195 Capa Múltiple 240
27 33 40 45 55
90 120 155 195 240
Consideración del Rodillo Motriz
El diámetro y ancho de cara de un rodillo motriz afecta la
selección de una banda transportadora. La relación de esos factores
para seleccionar la banda es la siguiente:
Diámetro del Rodillo
El objetivo primario en la selección adecuada de los diámetros de
los rodillos es asegurar que la carcaza de la banda opere por debajo del
límite de fatiga, ya que un sobresfuerzo resultará en separación de las
capas de la banda y una falla prematura, en especial en lc~s uniones
que existan. Las figuras 45,46 y 47 indican el diámetro mínimo ,ecomen-
dado para la transmisión y otras poleas.
Soporte de la Carga
Como la banda debe ser seleccionada con suficiente flexibilidad
transversal para ajustarse en vacío, debe asimismo ser capaz de soportar
la carga apropiadamente sobre las estaciones. La figura 48 puede ser
usada como guía para la construcción apropiada que soportará la
carga. Las características de soporte de carga de bandas de capas
reducidas son usualmente expresadas como el ancho máximo permisible
de bandas de transporte de carga.
Resistencia al Impacto
La carcaza de la banda debe ser seleccionada para recibir el
impacto esperado del material cuando es cargado en la banda. Las 49
y 50 pueden ser usadas como una guía general para determinar el
rango de construcciones de bandas apropiados para usar bajo varias
condiciones de carga. Se puede notar que más de uri tipo de
construcción de banda puede satisfacer los requerimientos de impacto.
Se recomienda consultar con los fabricantes cuando la ei~ergía de
impacto máximo medida en libras-pie excede los valores listcidos en la
figura 49.
Las bandas de capas reducidas a menudo proveen mayor
resistencia al impacto que las de múltiples capas (MP), fabricadas a la
misma rata de tensión.
Consideraciones de la Cubierta
La cubierta debe tener el suficiente espesor y calidad para
proteger la carcaza de la banda.
Figura 45. Diámetro mínimo del rodillo motriz para bandas (le capas reducidas en pulgadas
Figura 46. Diámetro mínimo de rodillo para bandas de múltiples capas, pulgadas
Figura 47. Diámetro mínimo de rodillo para bandas de cables de acero en pulgadas
DE TENSION 1 80-100% 60-80% 40-60% TENSION TENSION TEUSION - 1
Para 1000 libras/pulg. de ancho Para 1800 libras/pulg. de ancho Para 2400 libras/pulg. de ancho
Para 2800 libras/pulg. de ancho Para 3500 libras/pulg. de ancho
30 42 48
54 54
30 36 36
42 48 36
Figura 49. Rata de impacto para carcazas de bandas de múltiples capas
Figura 50. Factor de peso de piedra
Consideraciones de Carga
Condiciones de carga que resultan en una abrasión norinal de la
cubierta:
0 Cuando el material es alimentado en la misma direccióri de viaje
de la banda.
e La caída equivalente del material sobre la banda no e:; mayor a
4 pies.
0 El área de carga de la banda es horizontal o no tiene una
inclinación mayor a 8".
e La temperatura del material está en el rango de 30°F c 150°F.
e El material manejado no contiene nada que deteriore Ici cubierta
O la carcaza.
Condiciones de carga que resultan en una abrasión mínima de la
cubierta:
Todas las condiciones anteriores más lo siguiente:
e En el proceso de carga el material viaja aproximadaniente a la
misma velocidad de la banda.
@ Se debe tener especial atención en el diseño de las áreas de
carga, como las tolvas o alimentadores para reducir al rnínimo el
impacto sobre la cinta transportadora. El mínimo equivcilente a 3
pies de caída libre del material.
Tomar la previsión en las tolvas de alimentar el fino del material
primero, a fin de crear una "cama" para las piedras más grandes.
Condiciones de carga que resultan en una abrasión máxima
de la cubierta:
El material es cargado a 90" transversalmente en la dirección de
la banda.
El material es cargado a más de 90" transversalmente en la
dirección de la banda.
El área de carga tiene una inclinación que excede los 8" con la
horizontal.
La caída libre del material es mayor a los 4 pies.
@ El material manejado no tiene la misma velocidad de la banda o
tiene una velocidad opuesta en la dirección de viaje de la banda.
5. OPERACION Y MANTENIMIENTO DE BANDAS TRANSPORTPtDORAS
Operación
La operación de sistemas de manejo de materiales por camiones,
requiere relativamente un gran número de personal entrenado, se
requieren operadores para controlar la salida y llegada de c:amiones
normalmente las 24 horas del día: asimismo, es requerido personal para
manejar los equipos de carga y descarga de material.
Muchas cintas transportadoras, cuando son apropiadamente
diseñadas, instaladas y operadas, trabajan continuamente y dependen
únicamente de 1 ó 2 operadores. Un requisito básico es que e material
a ser manejado por el transportador tenga las propiedades físicas
específicas originales y sea alimentado a la rata de diseño.
La operación de una cinta transportadora puede ser moriitoreada
por una combinación de modernos controles eléctricos, serisores de
seguridad, circuitos cerrados de televisión y otros sistemas de :.eñales.
Dependiendo de la longitud y complejidad de un sistenia, uno o
quizás dos mecánicos entrenados pueden monitorear el sistema a
intervalos regulares de tiempo para detectar cualquier coridición o
componente que necesite atención. En el momento de la instalación y
durante la operación de un gran y complejo sistema de transporte, es
recomendado ofrecer programas de instrucción para todo el personal
que esté envuelto en el sistema de operación, manteni~niento y
seguridad. Tales programas deben ser repetidos lo suficientemente a
intervalos frecuentes para que el personal pueda actualizar Ics conoci-
mientos y puedan ser entrenados los nuevos empleados.
Mantenimiento
Es importante que el mantenimiento de la banda transportadora
sea realizado por personal debidamente entrenado y con las debidas
herramientas, adaptados a un programa de mantenimiento pieventivo.
La cinta transportadora frecuentemente representa una alta
porción del costo total del transportador. Debido a su composición y
construcción la hacen vulnerable a daños accidentales y10 prematuro
desgaste, lo que indica la importancia de un buen programa de
entrenamiento para minimizar los costos de reparación y reernplazo.
Un prematuro desgaste o daños accidentales pueden ser
originados por la carga a grados, tamaños y volúmenes inapropiados del
material manejado sobre la banda. Es altamente recomendado que
68
antes de la operación inicial sea inspeccionado detalladamente cada
uno de los componentes del sistema. Durante esas inspe(:ciones y
pruebas de carreras, la alineación de todos los componentes rriecánicos
y la alineación de la banda deben ser chequeados.
