HISTORIA

El transporte de material mediante cintas de stas transportadoras, tempranas data de se aproximadamente el ao 1795. La mayora instalaciones realizaban sobre terrenos relativamente plano, as como en cortas distancias. El primer sistema era muy de cinta y transportadora primitivo

consista en leather, canvas, or rubber belt traveling over a flat or troughed wooden bed. ste tipo de sistema no fue calificado incentivar considerar como a exitoso, los pero provoc para ingenieros

los transportadores como un y seguro mtodo para de material de

rpido, econmico una locacin a otra.

mover grandes volmenes

Durante los aos 20, la instalacin de la compaa H. C. Frick, demuestra que los transportadores de cinta pueden trabajar sin ningn problema en largas distancias. sta instalacin recorriendo se casi realiz 8 bajo tierra, La desde una mina kilmetros. cinta transportadora

consista de mltiples pliegues de algodn de pato con cubierta de goma natural, que eran los nicos materiales utilizados en esos tiempos para su fabricacin. Although outmoded by today's standards, los sistemas de manejo de stos materiales pesado, la son lo seleccionados cual permite de preferencia una para mejor trabajo eleccin. Durante Segunda Guerra Mundial, los componentes naturales de los transportadores se volvieron muy escasos, realizar

permitiendo que la industria de goma se volcara a crear materiales sintticos que reemplazaran a los naturales. La ventaja bsica de los transportadores de cinta sobre otros tipos de transporte (como de lo la son camiones, trenes, transporte areo, etc.) es su variada aplicabilidad a los diferentes han requerimientos en el industria. Diferentes para el estudios indican que hoy, los transportadores de cinta se convertido primer mtodo utilizado transporte de material.

CAPACIDAD Las cintas transportadoras no

tienen competencia en cuanto a capacidad de transporte. A una velocidad de 5 m/s, y un ancho de cinta de 1600mm, sta puede descargar ms de 100 toneladas mtricas material, por esto minuto quiere de decir

1000Kg/m3 de material.

ADAPTACIN A LOS DIFERENTES TERRENOS

Los transportadores pueden seguir ordinaria poseen pasos inclinados dependiendo desarrollo acero, un tramo del transportador puede la del para naturaleza terreno, atravesar y

debido a la habilidad que relativamente (pendientes del de

gradientes, de hasta 18, material Con el tensiones por transportado).

elevadas, materiales sintticos y/o miembros reforzados de extenderse millas de terreno con curvas horizontales y verticales sin ningn problema.

UNA CAMA DE CAMINO

El

sistema

de

transportadores

de

cintas opera en su propia cama de rodillos, los cuales requieren un mnimo de atencin. Su reparacin o reemplazo, es simple y fcil, y el costo de su mantencin rutinaria es mnimo.

BAJO PESO DE LA ESTRUCTURA DEL TRANSPORTADOR

El bajo peso de carga y de la estructura del transportador por metro lineal se consigue con un diseo estructural simple que permita muy atravesar terrenos La escabrosos o del pendientes pronunciadas. estructura

transportador requiere una pequea excavacin, permitiendo el afianzamiento a tierra de sta, de la forma que se estime como la ms conveniente. Debido a que la estructura es compacta, requiere un mnimo de proteccin.

MULTIPLES COMPUERTAS Y PUNTOS DE DESCARGA

Estas

caractersticas

son

importantes en la minera o en excavaciones, en donde dos o ms operaciones dirigirse a de un cavado mismo pueden punto

central de carga. En el final de la descarga, el material puede ser disperso El en la material diversas lnea tambin en direcciones principal. puede ser desde

descargado

cualquier punto a lo largo del transportador mediante la maquinaria complementaria para ste efecto.

EXTENSIN Y MOVILIDAD Las lneas modulares de los transportadoras de cintas, pueden ser extendidos, acortados o reubicados con un mnimo de trabajo tiempo. y

CONTROL

El ha

diseo

propio

de

los el de los del

sistemas de transportadores, requerido a reducir botones en tramos control diferentes

accionamiento

transportador, y que adems pueden ser controlados desde estaciones control. permanentes de

FUNDAMENTOS DEL DISEO DE CINTAS.

INTRODUCCIN Muchos ingenieros de y diferentes estn usuarios de con los la

transportadores

cinta,

familiarizados

teora y los fundamentos de la transmisin por correa. Un anlisis de los aspectos generales de los transportadores de cintas, permite determinar que la transmisin por correa provee de una base para el diseo de los transportadores de cintas y elevadores de cintas. En ambos transportadores la transmisin por correa, es transmitida por friccin entre la cinta y los otros tambores o poleas del de accionamiento. que tambin Ciertamente elementos diseo,

colaboran con el sistema de transmisin, son determinantes tanto en la potencia de la transmisin como en la cantidad de material transportado. La similitud entre ambos casos permite analizar y discutir si los fundamentos transportadores como elevadores. DEFINICIONES del diseo de cintas estn restringidos especficamente tanto a los

Tensin en una correa es una fuerza actuando a lo largo de la cinta, tendiendo a elongarla. La tensin de la correa es medida en Newtons. Cuando una tensin es referida a una nica seccin de la cinta, es conocida como una tensin unitaria y es medida en Kilonewtons por metro (kN/m).

Torque

es

el

resultado

de

una

fuerza

que

produce

rotacin alrededor de un eje. El torque es el producto de una fuerza (o tensin) y de la extensin del brazo que se est utilizando y es expresado en Newton por metro (N*m).

Energa y trabajo estn 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. Joule La energa a un es la capacidad La de ejecutar de un un trabajo. Cada uno es expresado en Joules, en el que un equivale Newton-metro. energa cuerpo en movimiento es medida en Joules.

La potencia es la relacin entre la realizacin de un trabajo o transmisin de energa. La unidad mecnica de

potencia es el watt, que es definido como un Newtonmetro por segundo. La potencia empleada en un periodo de tiempo produce trabajo, permitiendo su medicin en kilowatt-hora.

CONSIDERACIONES BSICAS DE DISEO

a) TENSIN. Una cinta transportadora es simplemente un medio para llegar a un fin, un medio para el transporte de material desde un comienzo A, hasta un punto final B. Para efectuar el trabajo de mover material desde A hasta B, la correa requiere potencia que es proporcionada por un tambor motriz o una polea de conduccin. motor transforma efectiva, en a fuerza la tangencial, superficie de tensin El torque del llamada la tambin de polea

conduccin. ste es el tirn o tensin requerida por la correa para mover el material de A a B, y es la suma de lo siguiente:

La tensin debe vencer la friccin de la correa y de los componentes en contacto con ella. La tensin debe vencer la friccin de la carga, y La tensin debe aumentar o disminuir debido a los cambios de elevacin.

b) FLEXIBILIDAD. Las figuras a y b, ilustran que la correa debe ser diseada con una suficiente flexibilidad transversal en la

zona de carga propiamente tal. Para una cinta transportadora vaca, la cinta debe hacer suficiente contacto con el centro de los rollos de los polines o no funcionar correctamente. En la figura a, la correa es demasiado tiesa para hacer contacto con el centro de los rollos y, por esto, se aumentan las posibilidades de causar dao considerable a los bordes de la cinta. En la figura b, el contacto es suficiente como para guiar la cinta a lo largo de los polines. Cuando el diseo de la cinta indica restricciones de carga, stos deben ser respetados y protectora. valores Para cada chequeados, mediante sistemas a transportar, de carga, existen as como que que eviten la sobrecarga, como lo sera una carcaza material referenciales establecidos

mtodos para el clculo de stos.

Figure a) Cinta tiesa, trabajo inapropiado.

Figure b) Cinta flexible, trabajo apropiado.

c) OTRAS CONSIDERACIONES. La mayora de los transportadores pasado a ser son ms relativamente extensos, ms

simples en diseo y bajos en tensin. Sin embargo, como los transportadores complejos y y sta han han aumentado su tensin, la investigacin se se realiza en uno o ms de los

torna primordial para poder obtener ventajas industriales, generalmente siguientes puntos: 1. Aceleracin y roturas, problemas de tensin. 2. Costo en tiempo y distancia. 3. Curvas verticales y terrenos irregulares. 4. Trough to flat transition distances. 5. Cambios de longitud. 6. Problemas en las dos poleas conductoras.

7. Mltiples perfiles de los transportadores. 8. Graduar el espacio entre polines.

DEFINICIN

Y

CLASIFICACIN

DE

LOS

ELEMENTOS

DE

CINTAS

TRANSPORTADORAS. Transportador es un elemento o maquinaria de carcter preferentemente productos o electromecnico, primas destinado dos o a ms trasladar puntos, materias entre

alejados entre s, ubicados generalmente, dentro de una misma planta elaboradora. Uso de los transportadores. Los principales usos de los transportadores se dan mayormente en la minera, construccin, industria alimenticia, industria motriz entre otros. Tipos de transportadores. Existen variados tipos de transportadores, y una variacin de los mismos, pero los principales que podemos nombrar son: Cinta transportadora. Elevador de capachos. Tornillo helicoidal.

Figura

esquemtica

de

los

componentes

de

una

cinta

transportadora.

Componentes de una cinta transportadora

Definicin

de

componentes

pertenecientes

a

las

cintas

transportadoras: a) Estructura soportante: la estructura soportante de una cinta transportadora o est compuesta en por perfiles casos tubulares angulares, formando algunos

verdaderos puentes que se fijan a su vez, en soportes o torres estructurales apernadas o soldadas en una base slida. b) Elementos deslizantes: son los elementos sobre los

cuales se apoya la carga, ya sea en forma directa o indirecta, perteneciendo a estos los siguientes;

Correa o banda: la correa o banda propiamente tal, que le da el nombre a stos equipos, tendr una gran variedad de caractersticas, y su eleccin depender

en gran parte del material a transportar, velocidad, esfuerzo o tensin a la que sea sometida, capacidad de carga a transportar, etc. Polines: generalmente los transportadores que poseen stos elementos incorporados a su estructura bsica de funcionamiento, son del tipo inerte, la carga se desliza sobre ellos mediante un impulso ajeno a los polines y a ella misma.

c) Elementos motrices: el elemento motriz de mayor uso en los transportadores es el del tipo elctrico, variando sus caractersticas segn la exigencia a la cual sea sometido. Adems del motor, las poleas, los engranajes, el motorreductor, son otros de los elementos que componen el sistema motriz. c) Elementos tensores: es el elemento que permitir

mantener la tensin en la correa o banda, asegurando el buen funcionamiento del sistema. d) Tambor motriz y de retorno: la funcin de los tambores es funcionar como poleas, las que se ubicaran en el comienzo y fin de la cinta transportadora, para su seleccin se tomarn en cuenta factores como: potencia, velocidad, ancho de banda, entre otros.

CLCULOS GENERALES DE UNA CINTA TRANSPORTADORA.

1. CUBICACIN DEL MATERIAL.

2. CLCULO DE LA HOLGURA DE LA BANDA. La holgura de la banda se ubica en los costados de la banda (en figura aparece como D), sta permite tener un margen de espacio utilizado para impedir que el material a transportar rebalse.

D = 0,055xB + 0,9pulg.Siendo:

D=

holgura de la banda (plg.)

= ancho de la banda (plg.)

3. CLCULO DEL ANCHO PLANO DE LA BANDA (material). El ancho plano de la banda es donde se ubicar el material al ser transportado.

Siendo:

= ancho de la banda (plg.)

4. CLCULO DEL REA DEL MATERIAL A TRANSPORTAR.

Siendo:

= rea del material (m2) = altura del material (m) = base del material (m)

5. CLCULO DE LA CINTA COMPLETAMENTE CARGADA.

Siendo:

= cinta completamente cargada (m3) = largo de la cinta (m) = rea del material (m2)

6. CLCULO DE LA VELOCIDAD NECESARIA. Para el clculo de la velocidad necesaria, deberemos tener el dato de la capacidad volumtrica de nuestra cinta transportadora. Dato que por lo dems siempre es conocido ya que es la cantidad de material a descargar por hora.

Primero calcularemos la velocidad en nmero de veces que la cinta deba ser llenada o cargada.

Siendo:

= nmero de veces que la cinta debe ser cargada por hora. = capacidad (m3) = volumen total (m3)

Ahora se calcular la velocidad en m/h.

Siendo: = velocidad (m/h) = nmero de veces que la cinta debe ser cargada por hora. = largo de la cinta (m) Para efectos de clculo la velocidad deber ser trabajada en m/s, por lo tanto se realizar la conversin necesaria.

7. CLCULO DEL PESO A TRANSPORTAR. El clculo del peso a transportar nos permitir obtener la capacidad que deber transportar nuestra cinta en toneladas/hora.

Siendo: = peso a transportar (ton/h) = peso especfico material (Kg/m3)

= capacidad volumtrica cinta por hora (m3/h) = coeficiente correccin de concavidad y sobrecarga. = coeficiente correccin de inclinacin. Para el coeficiente Z1, es posible obtener su valor mediante el conocimiento del ngulo de sobrecarga dinmica del material a transportar. En cuanto al coeficiente Z2, su nombre claramente lo indica siendo ste, el valor angular de inclinacin de la cinta transportadora. Ambos valores Z1 y Z2, pueden ser extrados del texto PIRELLI, manual para la construccin de cintas transportadoras.

8. DEFINICIN Y SELECCIN DE POLINES.

a) Polines de carga: el poln de carga de mayor utilizacin es el de tres rodillos de un mismo largo, con una inclinacin de rodillos usualmente de 20, 35, o 45. Al mismo tiempo, los polines de 20 son los ms utilizados en la mayora de los casos, con los polines de 35 y 45, usualmente son utilizados slo con granos y materiales livianos. Sin embargo, ms recientemente los polines de ngulos mayores, especialmente los de 35, estn siendo utilizados con mayor frecuencia en diferentes aplicaciones dentro de las industrias. Las dos principales razones para el uso de los polines de ngulos mayores (35 y 45) son

para obtener una mayor capacidad de transporte y mayor control sobre el se derrame de material, el polin especialmente de menor en inclinaciones. Generalmente en la construccin de cintas transportadoras selecciona ngulo debido a que se proporciona mayor manejo sobre el material con un mnimo control de derrame de ste. La siguiente figura muestra un polin de carga estndar, que permite la seleccin de ste conociendo sus dimensiones, sin duda alguna la seleccin del poln deseado se podr realizar con cualquier catlogo de polines que entregue los datos tcnicos necesarios para ello.

MODELO

A ANCHO CORREA

B

C

D

G

H

DIMETRO RODILLO

PESO (KG)

b) Polines de impacto: los polines de impacto se encuentran en variados modelos, y su diseo est adaptado para el impacto que se produce en la recepcin del material, su

ngulo de inclinacin ser el mismo del polin de carga, permitiendo una uniformidad en el transporte. La siguiente figura muestra al igual que la anterior los datos tcnicos necesarios para la seleccin del polin de impacto.

MODELODIMETRO RODILLO

A

B

C

F

G

H

PESO (KG)

ANCHO CORREA

c)

Polines de

retorno: los

polines

de

retorno

como

su

nombre lo indica, permiten el retorno de la banda mediante el apoyo de sta. La siguiente figura muestra al igual que las

anteriores los datos tcnicos necesarios para la seleccin del polin de retorno.

MODELODIMETRO RODILLO

A

C

D

G

PESO (KG)

ANCHO CORREA

9. CLCULO DE LA DISTANCIA ENTRE POLINES. Para la determinacin de la distancia entre polines, se utilizar la siguiente tabla la cual nos entrega el espacio recomendado entre polines de:ESPACIO SUGERIDO DE RODILLOS DE CARGA Y DE RETORNO

ANCHO DE BANDA PLG. 35

PESO DEL MATERIAL EN LB/PIE3 50 75 100 125 150

RODILLOS DE RETORNO

14 18 24 30 36 42 48 54 60 72

51/2 51/2 5 5 5 41/2 41/2 41/2 4 4

5 5 41/2 41/2 41/2 41/2 4 4 4 31/2

5 5 41/2 41/2 4 4 4 31/2 31/2 31/2

31/2 31/2 31/2 3 3

5 5 4 4 4

41/2 41/2 4 4 31/2 31/2 31/2 3 3 3

41/2 41/2 4 4 31/2 3 3 3 3 21/2

9 9 9 9

10 10 10 10 10 10 a 10 a 10 a 10 a 10

FUENTE: EUZKADI

Cabe destacar que la distancia sugerida entre rodillos puede variar dependiendo del criterio del diseador.

10.

DETERMINACIN DE LA ALTURA A TRANSPORTAR EL MATERIAL. Para la determinacin de la altura, dato necesario

para

el

clculo

de

la

potencia

motriz,

slo

deberemos

aplicar trigonometra bsica, siendo el resultado de sta el valor a utilizar. Para inclinacin omitido. aquellos de 0 o casos en que la cinta valor tenga deber una ser

inferior,

ste

11.

CLCULO DE LA POTENCIA EN EL TAMBOR MOTRIZ.

Siendo: = potencia tambor motriz. (Kw)

= factor en funcin del largo de cinta. = factor de rozamiento. L= largo de la cinta.(m) = peso de la banda.(Kg/m) = peso de los polines de carga.(Kg/m) = peso de los polines de retorno.(Kg/m) = peso da transportar.(Tons/h) = velocidad.(m/s) = altura a transportar el material.(m) = recargo.(Kw)

Los factores C4 y TRANSILON, procesamientos. 12. bandas

pueden ser extrados del catlogo transportadoras y para

CLCULO DE LA POTENCIA MOTRIZ NECESARIA.

Siendo:

= potencia motriz necesaria. (Kw) = potencia tambor motriz. (Kw) = rendimiento (89% = 0.89). Con el clculo de la potencia motriz necesaria podemos realizar la seleccin de nuestro motor mediante catlogo. 13. CLCULO DE LA POTENCIA EFECTIVA. El clculo realizado anteriormente, (potencia motriz necesaria), nos permiti realizar la seleccin del motor que vamos a utilizar, ste motor nos entregar una potencia diferente a la obtenida por clculo (generalmente mayor),

por esto se debemos calcular la potencia efectiva de ste motor dada por la siguiente frmula.

Siendo:

= potencia efectiva. (Kw) = potencia entregada por el motor. (Kw) = rendimiento (89% = 0.89).

14.

CLCULO DE LA FUERZA PERIFRICA EN EL TAMBOR.

Siendo:

= fuerza perifrica en el tambor. (N) = potencia efectiva. (Kw) = velocidad. (m/s) 15. CLCULO DE LA TENSIN MXIMA EN LA BANDA.

Siendo: = tensin mxima en la banda. (N) = fuerza perifrica en el tambor. (N) = factor en funcin del ngulo de abrazamiento, y tipo de tambor.

Siendo: = factor en funcin del tipo de correa. = tensin mxima en la banda. (N) = ancho de la banda. (mm)

Para ste clculo debe cumplirse que Los factores C1 y C2 pueden ser extrados del catlogo TRANSILON, bandas transportadoras y para procesamientos.

16.

DETERMINACIN DE LA DISTANCIA DE TRANSICIN.

17.

CLCULO

DEL

DIMETRO

MNIMO

DEL

TAMBOR

DE

ACCIONAMIENTO.

Siendo:

= dimetro mnimo del tambor. (mm) = potencia efectiva. (Kw) = velocidad. (m/s) = ngulo de abrazamiento. () = ancho de la banda. (mm) el resultado obtenido por clculo puede ser comparado con los dimetros recomendados en diferentes catlogos de cintas, que segn las especificaciones antes obtenidas permiten una seleccin con mayor rapidez, lo ideal es que ambos datos (catlogo y calculado), se aproximen en su valor.

18.

CLCULO

DEL

NMERO

DE

REVOLUCIONES

DEL

TAMBOR

DE

ACCIONAMIENTO.

Siendo: = revoluciones del tambor de accionamiento. (1/min) = velocidad. (m/s) = dimetro tambor seleccionado. (mm) 19. CLCULO DE LA RELACIN DE REDUCCIN.

Siendo:

= relacin de reduccin. = revoluciones por minuto de entrada. (1/min) = revoluciones por minuto de

salida. (1/min)

20.

CLCULO DEL TORQUE EN EL EJE DEL TAMBOR MOTRIZ.

Siendo: = torque en el eje del tambor motriz. (Kp*m) = potencia. (HP) = revoluciones por minuto de salida. (rpm)

Con los datos de relacin de reduccin ( ), y torque en el eje del tambor motriz ( seleccin del motorreductor que especificaciones calculadas. ), podemos realizar la ms se acerque a las

21.

CLCULO DEL DIMETRO DEL EJE DEL TAMBOR MOTRIZ.

Siendo: = momento de inercia. (cm4)

= momento torsor. (Kg/cm) = longitud eje. (cm) = ngulo de torsin permisible. (rad) = modulo de elasticidad del acero. (Kg/cm2) Para obtener el dimetro del eje debemos recordar que para el clculo del momento de inercia podemos utilizar diferentes frmulas, es as como el dimetro estar dado por la siguiente ecuacin:

Por despeje tenemos que el dimetro ser igual a:

Siendo: dimetro del eje. (cm) = momento de inercia obtenido en la frmula anterior. (cm4) 22. CLCULO DE LA SUJECIN DEL MOTOR.

mediante despeje tenemos:

Siendo: = momento. (Kp*m)

= potencia. (HP) = revoluciones por minuto de salida. (rpm)