N M R (Camagüey, 1971). Graduado en

NEELDES MATOS RAMÍREZ (Camagüey, 1971). Graduado en Ingeniería Mecánica por la Universidad de Camagüey. Especialista en Explotación Técnica del Transporte y Mantenimiento Industrial. Miembro del Grupo Multidisciplinario Agrícola de la facultad de Electromecánica. Profesor Asistente. Imparte varias asignaturas en la disciplina Máquinas Automotrices y Mantenimiento. Ha participado en 23 eventos nacionales e internacionales; tiene 2 publicaciones en revista referenciadas y 12 en otras.

Neeldes Matos Ramírez

EDICIONES UNIVERSIDAD

DE CAMAGÜEY, CUBA 2011

Edición, corrección y diagramación: Dayanna Álvarez Rodríguez Corrección: Ernesto Piñero de Laosa

Diseño de cubierta: Reynier Millán Cabrera

© Neeldes Matos Ramírez

© Sobre la presente edición: Ediciones Universidad de Camagüey, 2011

ISBN: 978-959-16-1390-5

Ediciones Universidad de Camagüey

Centro de Gestión de Información Universidad de Camagüey

Carretera Circunvalación Norte km 5 ½

Camagüey, Cuba (CP 74650)

[email protected]

Agradecimientos a:

Rogelina, madre genuinamente bella

que ha sido la máxima inspiración

de mi vida.

Los profesores Ernesto Grannum, Edry García, Rafael Leyva,

Jorge Bracero y Vicente Jul, bujías insignes en el bregar diario

de mi formación como profesional y revolucionario.

MSc. Orlando Madiedo Comendador, que con su empuje,

crítica certera, recomendaciones y contribución desinteresada,

apoyó el sueño de hacer realidad este libro.

Mis compañeros de trabajo, como los más fieles colaboradores.

PARA USAR ESTE LIBRO

Citas bibliográficas. Aparecen citadas en el texto con número(s) entre corchetes.

Fórmulas. Cada una tiene al lado, a la derecha, su número de orden consecutivo entre paréntesis. Ej.:

ω = c [(µ* dp +2k)/ D] ……………………… (22) Glosario. Las palabras cuyo significado se explica en el glosario, se señalan en el texto con un número volado. Ej.: tromel32

ÍNDICE Proemio / 11

Capítulo 1. Desarrollo de los equipos de transporte industrial. Consideraciones generales / 12

1.1. Introducción al desarrollo de los equipos de transporte industrial / 12

1.2. Impacto social del desarrollo de los equipos de transporte industrial / 12

Preguntas de control / 13 Capítulo 2. Teoría general de los equipos de transporte industrial / 14

2.1. Generalidades y características de los equipos de transporte industrial / 14 2.2. Clasificación y principio de funcionamiento / 14

2.3. Principios para la selección del tipo de máquina de transporte continuo (MTC) más adecuado / 15 Preguntas de control / 27

Capítulo 3. Teoría general del cálculo de las máquinas transportadoras / 28

3.1 Productividad de las máquinas de transporte continuo / 28

3.2. Factor de resistencia al movimiento / 30

3.3 Resistencia y potencia de los transportadores con órgano de tracción flexible / 30

3.4. Resistencia por sectores del transportador / 31 3.5. Fuerza de tracción y potencia del motor / 33

3.6. Disposición de los órganos de propulsión y atesado en los transportadores / 34

3.7. Dispositivos para el atesado / 35

3.8. Unidades propulsoras / 36

Preguntas de control / 37 Capítulo 4. Transportadores con órgano de tracción flexible / 38

4.1. Transportador de banda / 38 4.1.1. Descripción general / 38

4.1.2 Partes del transportador de banda / 39 4.1.3. Secuencia de cálculo / 45

4.1.4 Cálculo de resistencia de un transportador de banda / 56 4.1.5. Cálculo de las tensiones estáticas / 160

4.1.6. Cálculo de las fuerzas dinámicas, selección del motor eléctrico y reductor / 160

4.2 Transportador de tablillas / 63

4.2.1. Transportador de tablillas. Descripción general / 63

4.2.2 Partes componentes del transportador de tablillas / 65

4.2.3 Secuencia de cálculo / 65

4.2.4 Cálculo de resistencia de un transportador de tablillas / 67

4.3 Transportador de rastrillo / 72

4.3.1 Transportador de rastrillo. Descripción general / 72

4.3.2 Componentes del transportador de rastrillo / 73 4.3.3 Cálculo de un transportador de rastrillo / 73

4.3.4 Cálculo de la resistencia de un transportador de rastrillo / 78 4.3.5 Transportador de arrastre sumergido / 79

4.3.6 Cálculo de resistencia del transportador de rastrillo sumergido / 83 4.3.7 Transportador de rastrillo sumergido (tipo rastrillo tubulares) / 83

4.4 Transportador de cangilones / 84 4.4.1. Transportador de cangilones o elevador de cubos. Descripción general / 84

4.4.2 Partes componentes de un transportador de cangilones / 85

4.4.3 Secuencia de cálculo / 86

4.5 Transportador telescópico / 95

4.5.1 Transportador telescópico. Descripción general / 95

4.5.2. Cálculo de un transportador telescópico / 96 4.6 Transportador aéreo / 96

4.6.1 Transportador aéreo. Monorrieles y birraíl. Descripción general / 96 4.6.2. Cables metálicos / 96

4.6.3. Transportador aéreo monorrieles / 98

4.6.4. Transportador aéreo birraíl. Características / 99 4.6.5. Cálculo de un transportador aéreo / 100

4.7. Transportador de skid / 102 4.7.1 Transportador skid. Descripción general / 102

4.8. Transportador de cadena / 103 4.8.1 Transportador de cadena. Descripción y principio de funcionamiento / 103

4.8.2. Tipos de cadenas de transmisión de potencia / 105

4.8.3. Normalización internacional de las cadenas de rodillos / 106

4.8.4. Accesorio / 107

4.8.5. Fórmulas para el cálculo geométrico de las ruedas dentadas de cadenas de rodillos / 107

4.8.6. Fundamentos teóricos del funcionamiento de la transmisión por cadenas de rodillos / 108 4.9. Escaleras móviles / 108

4.9.1. Historia de las escaleras móviles / 108 4.9.2. Principio de funcionamiento de una escalera móvil / 109

4.9.3. Reglas generales y de cortesía en las escaleras mecánicas / 109 4.9.4 Características de seguridad en las escaleras móviles / 110

4.9.5. Desarrollo futuro, tecnologías y novedades técnicas / 110 4.9.6. Algunos elementos de seguridad de las escales mecánicas / 112

Preguntas de control / 113

Capítulo 5. Transportadores sin órgano de tracción flexible / 115

5.1. Transportador de rodillos / 115

5.1.1 Descripción y aspectos generales de un transportador de rodillo / 115

5.1.2 Tipos de transportadores de rodillos / 115

5.1.3. Diversidad actual de transportadores de rodillos / 116

5.1.4. Cálculo de un transportador de rodillo / 116 5.1.5. Parámetros de los transportadores de rodillos motorizados / 117

5.2. Transportadores de tornillo sin fin / 118 5.2.1 Descripción y aspectos generales de un transportador de tornillo sin fin / 118

5.2.2 Transportadores de sin fin flexibles / 119 5.2.3. Cálculo de un transportador de tornillo sin fin / 122

5.3. Transportador vibratorio / 124 5.3.1 Descripción general de los transportadores vibratorios / 124

5.3.2. Elementos principales de los trasportadores vibratorios y oscilantes / 126

5.3.3. Cálculo de un transportador vibratorio / 126

5.4. Trasportadores neumáticos / 128

5.4.1 Descripción general / 128

5.4.2. Principios para el diseño, construcción, funcionamiento y explotación de los transportadores neumáticos / 130

5.4.3 Partes que componen un transportador neumático / 130 5.4.4. Cálculo de un transportador neumático / 132

Preguntas de control / 134 Capítulo 6. Mantenimiento de los equipos de transporte industrial / 135

6.1. Mantenimiento de los transportadores / 135

6.1.1. Características del personal de mantenimiento / 136

6.1.2. Breve historia sobre el surgimiento del mantenimiento / 136

6.1.3. Objetivos del mantenimiento / 139

6.1.4. Costos de mantenimiento / 147 6.1.5. La gestión del mantenimiento / 149

6.1.6. Herramientas para el mantenimiento básico de los transportadores / 149 6.2. Mantenimiento de los transportadores con órgano de tracción flexible / 150

6.2.1. Mantenimiento de un transportador de banda / 150 6.2.1.1. Cálculo del ciclo de reparación de los transportadores de banda / 154

6.2.2. Mantenimiento del transportador de tablilla / 155

6.2.3. Mantenimiento del transportador de rastrillo / 156

6.2.4. Mantenimiento del transportador de cangilones / 157

6.2.5. Mantenimiento del transportador telescópico / 162 6.2.6. Mantenimiento del transportador aéreo, monorrieles, birraíl o skid / 162

6.2.7. Mantenimiento del transportador de cadena / 163 6.2.8. Mantenimiento de las escaleras móviles / 163

6.3. Mantenimiento de los transportadores sin órgano de tracción flexible / 165

6.3.1. Mantenimiento del transportador de rodillo / 165

6.3.2. Mantenimiento del transportador de tornillo sin fin / 165

6.3.3. Mantenimiento de transportadores vibratorios / 165

6.3.4. Mantenimiento del transportador neumático / 167

6.4. Las vibraciones mecánicas. Un fenómeno de vigilancia permanente en los equipos de transporte industrial. Tipos de vibraciones mecánicas / 169

Preguntas de control / 174

Capítulo 7 Selección y mantenimiento de algunos componentes de los transportadores / 175

7.1. Selección y mantenimiento de los rodamientos / 175

7.1.1 Lubricación de los rodamientos / 176

7.1.2. Desarrollo de los rodamientos en la actualidad / 177

7.1.3. Mantenimiento de los rodamientos / 178

7.1.4. Principales fallas en los rodamientos / 179

7.2. Selección y mantenimiento de los motores eléctricos / 180

7.2.1. Clasificación de los motores / 181

7.2.2. Selección y aplicación de motores eléctricos / 184

7.2.3. Mantenimiento preventivo de los motores eléctricos / 186

7.3. Selección y mantenimiento de los reductores / 189 7.3.1. Reglas para el almacenaje de los reductores / 190

7.3.2. Instalación de un reductor / 191 7.3.3. Verificación del reductor / 192

7.3.4. Mantenimiento de los reductores / 192 7.3.5. Elementos para la lubricación de un reductor / 194

7.3.6. Averías y soluciones / 195

7.4. Medias de seguridad que deben tener en cuenta los operarios y personal que laboren con los transportadores / 196

Preguntas de control / 197 Capítulo 8. Valoración económica de los equipos de transporte industrial / 198

8.1. Aspectos generales / 198

8.2. Cálculo económico del transportador / 199 Preguntas de control / 202

Glosario / 203 Bibliografía / 205

11

PROEMIO1 Este título llena un vacío en la bibliografía de la carrera de Ingeniería Mecánica, en el tema de los equipos de transporte industrial, con particular énfasis en las máquinas de transporte continuo. Resultaba impostergable la escritura de un texto que compilara experiencias —nacionales, foráneas y por supuesto del colectivo de la carrera de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Camagüey— que propiciara el estudio, cálculo, diseño y comprobación de esta tecnología; así como lo concerniente a su manejo, reparación y mantenimiento.

En principio dirigido a estudiantes de la carrera, rebasó el objetivo meramente docente y se convirtió en documento útil para profesionales, técnicos y trabajadores de cualquier lugar donde se utilicen estas máquinas. Consta de ocho capítulos. En el primero se explica el desarrollo de los equipos de transporte industrial y su impacto en la sociedad. En el 2 se brindan características y principios de funcionamiento de dos grupos de transportadores: los de transporte periódico y continuo. En el capítulo 3 se muestran los cálculos generales de estos equipos. Esta parte es imprescindible para la compresión de los transportadores con órgano de tracción flexible, descritos detalladamente en el capítulo 4, donde además se presentan sus ventajas y desventajas, así como los cálculos para su correcta selección; lo mismo en el capítulo 5, pero con los transportadores sin órganos de tracción flexible. En los capítulos 6 y 7 se plantean las secuencias correctas para el mantenimiento y reparación de esta tecnología; mientras que en el capítulo 8 se les valora económicamente. Al final aparece un glosario de términos técnicos.

Con este título se cumple un viejo anhelo del colectivo de profesores de la carrera. Invitamos a estudiantes y trabajadores a consultarlo; nuestra esperanza es que les sea útil, tanto en sus estudios como en su desempeño laboral, y siendo así, consideraremos que el éxito habrá coronado nuestros modestos esfuerzos. Neeldes Matos Ramírez

Profesor de la carrera Ingeniería Mecánica Facultad de Electromecánica

Universidad de Camagüey

1 Discurso antepuesto al cuerpo de un libro. (N. del E.)

12

CAPÍTULO 1. DESARROLLO DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAL. CONSIDERACIONES GENERALES 1.1. INTRODUCCIÓN AL DESARROLLO DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAL El transporte o manejo de materiales se ha considerado desde luengos20 años como labor de segundo orden, en la que no se ha requerido mucha preparación de la persona que lo ejecuta. Por esta razón ha sido considerada labor de masas, y como tal ha sido remunerada.

Así, a través de los siglos, el transporte se ha basado en la fortaleza física del hombre, en contraposición con el actual criterio de manipulación de materiales con máquinas, y más recientemente, materiales en movimiento automático.

En la actualidad se presta mucha atención a este tema pues, según análisis de expertos, los gastos del transporte constituyen una parte importante del costo de fabricación en una industria o entidad (oscilan entre el 30 y 60 %). Por ejemplo, en las fundiciones hay que mover unas 100 t de materiales para producir tan sólo 2 ó 3 t de hierro.

Como los gastos de transporte aumentan el costo, mas no el valor efectivo del producto, se tratará de reducirlos cuanto se pueda. Por esto, es aconsejable que un personal calificado se dedique a la vigilancia y mejoras de esta labor a fin de que, por el empleo de medios eficientes y económicos, se efectúen racionalmente las inversiones, se acelere la marcha de la producción y se economice la mano de obra.

Por tanto el problema fundamental que deberá resolverse, para el transporte interno en la industria, es el aseguramiento del flujo tecnológico. Ahora bien, no todo aseguramiento por medio del sobrediseño de un equipo es racional; por lo que queda claro que sólo se logrará un aseguramiento racional, cuando se haya producido y elegido correctamente el sistema de transportación. Así se obtendrá menos costo de producción y consumo energético, bajo un estricto control del cumplimiento de las normas de montaje, reparación y mantenimiento.

La mayor efectividad en la explotación de los equipos de transporte industrial, se logra al diseñarlos según los parámetros técnicos más racionales. Esto debe ser controlado desde la primera fase de proyección y diseño hasta la puesta en marcha, ajuste y explotación en las condiciones reales de trabajo. Entre los medios de transporte empleados en Cuba y a nivel mundial, están adquiriendo cada vez mayor aplicación los transportadores: máquinas destinadas al transporte, trasiego, manutención o sostén de distintos tipos de materiales a granel, en sacos, cajas o en bultos. Estas constituyen una parte esencial en las industrias de materiales de la construcción, la alimentaria, agropecuaria, azucarera, química, minera, automovilística; también son eficientes medios de transporte en condiciones donde el hombre no puede llegar o sus posibilidades son limitadas, así como la gama generalizada de trabajo y productividades considerables [3, 4, 12,15].

1.2. IMPACTO SOCIAL DEL DESARROLLO DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAL Como resultado de la revolución científico-técnica y aparejado a las necesidades cada vez más exigentes del hombre en el transporte de carga, estos equipos se diversificaron, con el consiguiente impacto social por la disminución de los costos de transportación. Múltiples industrias diseminaron crecientemente

CAPÍTULO 1. DESARROLLO DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAL. CONSIDERACIONES GENERALES

13

dichos equipos que hoy se encuentran en complejos agroindustriales, la industria alimenticia, el comercio, entre otras.

¿Se han preguntado alguna, vez qué sería de los grandes edificios sin los elevadores, de los lujosos hoteles sin sus escaleras deslizantes, de los aeropuertos sin transportar los equipajes de los viajeros, de la construcción de edificios, hospitales, escuelas y centros de investigaciones sin las grúas de izaje, de los grandes almacenes sin los montacargas? Evidentemente, el gran desarrollo e impacto de estos equipos en la sociedad es innegable (Fig. 1.1).

La conversión de la ciencia en fuerza productiva, su capacidad demostrada en el dominio de la naturaleza; su suficiencia para atender y a la vez modificar las cada vez más complejas necesidades humanas, conllevaron a que estos equipos alcanzaran tal productividad y eficiencia que llegaron a sustituir completamente la labor de miles de personas en la industria. Esto provocó gran número de desempleados, principalmente en los países desarrollados. Así surgieron las innumerables contradicciones entre el desarrollo científico y la sociedad.

PREGUNTAS DE CONTROL 1. ¿Cuáles fueron las principales necesidades del hombre que propiciaron el surgimiento de los

transportadores?

2. ¿Influye el medio de transporte utilizado en los costos de fabricación de un producto?

3. ¿Cómo se logra mayor efectividad en la explotación de los equipos de transporte industrial?

4. ¿Cómo evalúa usted el impacto social de estos equipos?

5. ¿Tienen alguna relación el avance científico-técnico con el crecimiento vertiginoso del desarrollo de los equipos de transporte industrial?

Fig. 1.1 Transportadores de banda

14

CAPÍTULO 2. TEORÍA GENERAL DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAL 2.1. GENERALIDADES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE

INDUSTRIAL La industria en Cuba tiene un despertar después del triunfo de la Revolución; fundamentalmente la azucarera, de materiales de la construcción, la agrícola, la sideromecánica, la química, la alimentaria y la de níquel y cobalto. En ellas se alcanzan producciones de grandes flujos, por lo que son muy utilizadas las máquinas de transporte, sobre todo las de transporte continuo.

Estas máquinas funcionan como transportadores de cargas a granel o por piezas: ya sean secas o con humedad relativamente bajas; a cielo abierto o en el interior de edificaciones; a través de una ruta determinada sin que se produzcan paradas para la carga, o descarga del material transportado. Su gama de utilización y diseño para condiciones específicas, las exigencias en cuanto a construcción y diseño, así como forma de explotación han hecho que estas máquinas sean imprescindibles en la industria moderna.

2.2. CLASIFICACIÓN Y PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO ¿Qué son los equipos de transporte industrial?

Son máquinas destinadas al transporte, trasiego o sostén de distintos materiales a granel, en sacos o paquetes. La razón fundamental por la cual el amplio conjunto de máquinas de elevación y transporte se dividen en diferentes grupos, independientes desde el punto de vista constructivo, está dada por el principio mismo de su funcionamiento. De acuerdo con este principio las máquinas transportadoras se dividen en máquinas de transporte periódico (MTP) y máquinas de transporte continuo (MTC).

Se denominan máquinas de transporte periódico (MTP) aquellos equipos que realizan el trasiego o transporte de materiales en intervalos de tiempo o período, y en uno de sus movimientos —en la mayoría de los casos— lo realiza vacío. Ejemplo: las grúas, montacargas y elevadores, entre otras.

Las máquinas de transporte continuo (MTC), a diferencia de las anteriores, mantienen un flujo constante de materiales en toda su traza, sin intervalos ni interrupciones. Esta última es el objeto del presente título; ellas también se dividen en dos grandes grupos: con órgano de tracción flexible y sin órgano de tracción flexible. En la Fig. 2.1 se muestran los más comunes. [16].

Transportadores con órgano de tracción flexible: su principio de funcionamiento se basa en lo mismo que le da su nombre (órgano flexible de transmisión del movimiento de la carga). Estos pueden ser las bandas o cintas transportadoras y las cadenas en toda su diversidad.

Transportadores sin órgano de tracción flexible: se caracterizan porque el órgano, rueda, empuja, mezcla, sopla o succiona los materiales a través de un conducto o superficies de rodillos determinados.

CAPÍTULO 2. TEORÍA GENERAL DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAL

15

2.3. PRINCIPIOS PARA LA SELECCIÓN DEL TIPO DE MÁQUINA DE TRANSPORTE

CONTINUO (MTC) MÁS ADECUADO Para realizar una correcta selección de estas máquinas se deberá cumplir un conjunto de principios:

• Garantizar las exigencias del proyecto de mecanización.

• Asegurar el cumplimiento de las recomendaciones del proceso tecnológico.

• Garantizar la completa mecanización del proceso.

• Reducir los puntos de transferencia entre transportadores.

• Satisfacer las exigencias en cuanto a seguridad del trabajador.

• Asegurar las condiciones ambientales del entorno.

• Ofrecer una rápida recuperación de la inversión. De igual forma, para la elección de los transportadores se realiza un análisis previo, de los factores que influyen directamente en ellos. A continuación se ofrecen pasos para su mejor elección: A) Clasificación de los materiales, la naturaleza y propiedades del material a mover

Teniendo en cuenta su granulometría15 y su forma geométrica exterior. De sus propiedades físicas (fragilidad, consistencia, humedad). Posibilidades de reacciones (corrosiones, explosiones), estos se clasifican en:

Cargas separadas. Generalmente son cargas a granel, pero contenidas dentro de recipientes o contenedores de volúmenes conocidos, que toman parte del transportador, y separados entre sí. Bultos o piezas. Son aquellas cargas transportables por unidades o conjuntos de ellas (cajas, tanques, sacos, paquetes, piezas y productos semielaborados). Las cargas en bultos se caracterizan por la dimensión, la forma, el peso y las propiedades específicas.

Por la dimensión de las cargas en bultos se determinan los parámetros del elemento portador del transporte y la distancia entre piezas.

La forma de la carga permite seleccionar el método de colocación de esta sobre el elemento portador.

El peso de la carga determina la capacidad del elemento portador y la resistencia del órgano de tracción.

Dentro de las propiedades específicas, la fragilidad influye en el peso entre rodillos de un transportador de rodillos.

Material a granel. Son aquellos sólidos que están compuestos por granos, partículas finas de igual o distinto tamaño o granulometría, según estén clasificados o no (partículas < 0,1 > 100 mm). Para este tipo de material hay que evaluar un conjunto de aspectos que a continuación se exponen:

MÁQUINAS DE TRANSPORTE CONTINUO

Transportadores con órgano de tracción flexible Transportadores sin órgano de tracción flexible

Banda

Tablilla

Rastrillo

Cangilones

Telescópico

Aéreo

Rodillos

Tornillo sin fin

Vibratorio

Neumático

Skid

Cadena

Escaleras Móviles

Fig. 2.1. Clasificación de las máquinas de transporte continuo (MTC)

TRANSPORTADORES INDUSTRIALES (CONVEYORS)

16

• Granulometría (tamizado) Es la clasificación en por ciento del peso de los distintos tamaños de partículas para el conocimiento del tamaño representativo del material a granel, pues estos son heterogéneos antes de ser clasificados. La mayor dimensión lineal caracteriza las partículas a granel y se indica con la letra a, e influye notablemente en las dimensiones del órgano portador de la carga, como el ancho de la banda, el volumen de cangilones y el ancho del entablillado (Fig. 2.2).

La granulometría se determina por medio del tamizado sucesivo de sus partículas desde 0,05 mm; menores tamizados sólo se utilizan en casos especiales. Posteriormente se pesan las porciones resultantes del tamizado y se determina el porcentaje en peso de cada dimensión con respecto al peso total de la muestra. Además se determinan las dimensiones máxima y mínima (amáx y amín) de todas las partículas que componen la muestra.

La homogeneidad de las dimensiones de las partículas de los materiales a granel, se determina por medio del coeficiente de homogeneidad (Ko) = amáx / amín ………………… (1)

Si Ko es mayor de 2,5; la muestra se denomina no clasificada, y la dimensión de la partícula más representativa a’ será igual a la dimensión mayor de la porción que resulte mayoritaria en la muestra.

Si Ko es menor de 2,5; la muestra se denomina clasificada, y el valor de a’ será igual al valor de la media de las dimensiones máxima y mínima, de las partículas analizadas en la muestra. Entonces a’ = (amáx + amín) / 2 (mm). Dimensiones de la partícula representativa……………... (2)

G / Go: Factor de la composición de la mezcla G: Peso de la porción correspondiente de amáx

Go: Peso total de la muestra k: Factor que depende de la porción superior al 10 % en peso y que es igual a: k = a’ / amáx

Entonces:

- Si Ko > 2,5 no clasificado: para G/Go (%) ≥ 10 % a’ = amáx

para G/Go < 10 % a’ = k*amáx.........................................(3) - Si K0 ≤ 2,5 clasificada: para a´ = (amáx + amín) / 2.

• γ: Peso a granel o peso específico aparente

Se denomina así a la unidad de volumen ocupado por el material a granel y se designa por la letra γ con las unidades de medida kN/m3, t/m3 y N/l.

Este puede tener dos valores, cuando se encuentra suelto (γs) o compactado (γc); siendo la relación entre los mismos: (γc / γs) = 1,05 a 1,52. Esta propiedad influye en la productividad, así como en los cálculos de la presión sobre las paredes de naves y tolvas (Tabla 2.1). Es muy importante, pues de él depende la calidad, dimensión y potencia en la selección del transportador.

• Peso específico real: peso de las partículas secadas entre 2 ó 3 horas a 100-105 °C, no es más que el peso de las partículas entre el volumen. Este aspecto es muy importante para el cálculo de los transportadores neumáticos e hidráulicos.

• Contenido de agua: es la presencia de agua en forma de capa superficial que rodea las partículas y ocupa los espacios libres entre ellas.

Se determina por Ca = [(Gh – Gs) / Gs] * 100 (%)…………… (4)

Fig. 2.2. Dimensiones de una partícula a granel

a

17

Tabla 2.1 Propiedades de los materiales a granel

No Materiales

Ángulo de reposo estático φ

Pendiente admisible banda lisa (grados)

Peso a granel kN/m3 Propiedades principales y observaciones

1 Ácido fosfórico 23 14,22 Pegajoso, no es posible el transporte

2 Ácido oxálico cristal 20 9,81 Fino, higroscópico, se agarra, talud natural 45° y más

3 Almidón en polvo 22 3,92-6,37

4 Aluminio en piezas pequeñas 18-20 9,32-10,3 Ligeramente abrasivo

5 Aluminio pulverizado 20 6,86-7,84 Fina hasta 3,2 mm, corre bien, talud natural entre 30-45 °

6 Arcilla húmeda 24-26 5,39-8,34 Se agarra, poco abrasivo

7 Arcilla seca 18-20 5,39-8,34 Pegajosa, húmeda, limpieza en banda

8 Arcilla esquistosa 18 13,73-15,2 Granular, medio abrasivo, corre bien, talud 30-40

9 Arena de fundición 24-27 13,73-17,65 Abrasivo, aglutinante, a veces pegajoso

10 Arena húmeda 20-25 17,16-20,54 Abrasivo, apelmazado, no corre bien

11 Arena seca 15-16 14,71-5,70 Abrasiva, corre muy bien

12 Arena y grava húmeda 20 17,16-19,60 Abrasiva

13 Arena y grava seca 30 18 14,71-17,65 Abrasiva

14 Arroz 18 6,86-7,84 Se rompe fácilmente, medidas higiénicas

15 Aserrín de corcho 45 22 1,96-2,45 Sensible a la humedad, se agarra

16 Aserrín de madera 22 1,96-3,43 Polvo en suspensión, puede ser explosivo, y se apelmaza

17 Asfalto trincado 30-45 22 6,86 Granulado < 15 mm, corre bien

18 Avena 15 3,92 Cascarina frágil

19 Azúcar crudo > 45 15 8,83-10,3 Poco abrasiva, se apelotona, se agarra, medidas higiénicas

20 Azúcar refino > 45 20 7,84-8,83 Poco abrasiva, se apelotona, se agarra, medidas higiénicas

21 Azufre en pedazos 18 12,75 Corrosivo, húmedo, chispas, peligro de incendio, corre bien

22 Azufre en polvo 23 8,83 Corrosivo, húmedo, chispas, peligro de incendio, corre bien

(Continúa)

18

Tabla 2.1 Continuación

No Materiales




23 Bauxita triturada 18-20 11,37-13,73 Muy abrasivo, en pedazos, corre bien

24 Bórax 20 7,85-11,28 Fuertemente abrasivo

25 Bagazo. Molino (48/52) % > 45 1,16 Medio abrasivo, corrosivo

26 Bagazo < 40 % W > 45 2,44 Abrasivo, higroscópico

27 Cacahuetes con cáscaras 30 19 2,45-3,43 Arena acompañante, corre bien

28 Cacahuetes sin cáscaras 30 13 2,94-3,92 Corre bien

29 Cacao en grano 30-40 8 4,41-6,37 Ligeramente abrasivo, corre bien.

30 Cacao en polvo > 45 20 4,41-5,39 Muy fino, pegajoso, se agarra, medidas higiénicas

31 Café crudo 30-40 15 4,41-6,37 Corre bien

32 Café tostado <30 13 3,43-4,41 Corre bien

33 Cal apagada 30-40 20 2,94-4,90 Se apelotona con la presión, sensible a la humedad, corre bien.

34 Cal en polvo (viva) 23 4,9-6,86 Se apelotona con la presión, sensible a la humedad, corre bien.

35 Cal en terrones pequeños 18 8,83

36 Caña de azúcar (larga) > 45 Se enreda y forma bultos

37 Caña de azúcar (mecanizada) > 45 1,35-2,03 Se amarra, corrosiva

38 Caña saliendo del 1er juego de cuchillas > 45 3,57 Se amarra, corrosiva

39 Caña saliendo del 2do juego de cuchillas > 45 4,22-4,87 Se amarra, corrosiva

40 Cachaza húmeda (80 % W) 8,12

41 Cachaza seca 0,80-1,3 Autocombustiona

(Continúa)

19


No Materiales




42 Carbón de hueso 30-45 18 5,88-6,37 Ligero abrasivo, polvo fino, corre bien

43 Carbón mineral en trozos 18 11,77-14,75 Muy abrasivo, húmedo, polvo explosivo

44 Carbón vegetal 18 1,96-3,92 Algo abrasivo, produce polvo, polvo explosivo

45 Caucho (residuos) 22 4,41-4,90 Se agarra

46 Cebada <30 15 5,8 Polvo explosivo, corre bien.

47 Cebada húmeda (Fab. Cerveza) 16 7,84 Corrosivo en caliente

48 Cemento (clinker) 30-45 18 11,77-12,75 En terrones muy abrasivos, corre bien.

49 Cemento (seco) 20-22 13,24-15,70 Se apelotona al almacenarlo, protección ante la humedad.

50 Ceniza húmeda > 45 23 6,86-8,83 Corrosivo, se apelmaza con la presión

51 Ceniza seca 30-45 20 5,39-6,37 Abrasivo, corre bien

52 Ceniza de huesos 30-45 20 2,94-3,92 Polvo fino ligeramente abrasivo, corre bien

53 Ceniza volante > 45 20 4,41-4,90 Se combina CO2, abrasivo, corre muy bien

54 Cola en polvo 30-40 22 5,88-6,37 Polvo fino ligeramente abrasivo, corre bien

55 Copos de jabón 15 1,47-3,43 Quebradizo, pegajoso en caliente, transportar cuidadosamente.

56 Copra (masa de coco seca) 30-40 20 3,43-5,88 Corre bien

57 Coque (en trozos) 17-18 4,41-6,83 Muy abrasivo

58 Coque (menudo) 20 3,92-4,90 Muy abrasivo

59 Corcho (bruto) 24 0,78-2,45 Se agarra, puede mancharse en contacto

60 Corcho (pedazos) 24 0,98-1,96 Se agarra, puede mancharse en contacto

61 Corcho (pulverizado) Véase aserrín de corcho

62 Corindón 20 9,32-9,81 Uno de los materiales más abrasivos, polvo blanco fino

63 Cortezas curtientes 22 9,32 Se agarra, medio abrasivo.

(Continúa)

20


No Materiales




64 Creta (carbonato cal terrosa) 45 22/23 10,79-14,22 Ligeramente abrasivo, aglutinante, sensible a la humedad.

65 Cuarzo partido 18 15,7-17,2 Muy abrasivo.

66 Escoria, grava 18 11,8-12,65 Muy abrasivo.

67 Escoria de alto horno > 45 16 8,34-9,81 Muy abrasivo, se agarra.

68 Escorias porosas trituradas 18 4,41-4,90 Muy abrasivo.

69 Espato flúor 30-40 20 17,2 Poco abrasivo, granulado, corre bien.

70 Espato pesado partido 18 26,48-28,40

71 Feldespato triturado 30-40 18 15,70 Muy abrasivo, corre bien.

72 Flemas cerveceras secas 24 4,90 Floculadas, corre bien.

73 Perforita 18 13,24-14,22

74 Goma Laca 20 12,75 En polvo es muy explosivo.

75 Grafito en copos 30-40 22 5,88-6,37

76 Grafito en polvo <30 20 4,41 Muy fino, sensible a la humedad, autolubricante.

77 Granito machacado 30-40 20 14,71-15,70 Muy abrasivo, corre bien.

78 Grava clasificada y lavada 12-15 24,52 Abrasiva.

79 Grava clasificada sin lavar 15-17 19,60 Abrasiva.

80 Grava sin clasificar 18-20 17,65 Abrasiva.

81 Guisantes secos <30 12 6,86-7,84 Polvo explosivo, corre bien.

82 Harina de copra (coco) 30-40 20-22 5,88-7,35 Polvo fino, corre bien.

83 Harina de maíz 22 5,69-6,37 Medidas higiénicas.

84 Harina de pescado > 45 25 5,39-6,37 Polvo fino, se agarra.

85 Harina de trigo 22 5,39-6,37 Medidas higiénicas.

(Continúa)

21


No Materiales




86 Hormigón mezclado húmedo 16-22 15,12-23,50 Muy abrasivo, limpieza frecuente de la banda por deterioro.

87 Huesos granulados 30-45 18 7,84-8,34 Ligeramente abrasivo, corre bien.

88 Hueso partido 30-45 20 5,39-6,37 Ligeramente abrasivo, corre bien.

89 Hueso molido 30-45 22 8,34-9,81 Polvo fino, ligeramente abrasivo

90 Ladrillo en polvo 30-40 20 13,73 Polvo fino muy abrasivo, corre bien.

91 Leña 20-25 2,45-4,90 Dificultades con las astillas.

92 Levadura en polvo 30-45 23 6,86-8,83 Muy frágil.

93 Limo de sedimentos 24 5,88-7,84 Pegajoso, abrasivo.

94 Linaza (semillas) 14 6,86-7,35 Abrasivo, corre bien.

95 Litargirio 18-20 9,32-23,50 Sus sales son venenosas, exige transportación sin triturar.

96 Madera triturada (pasta húmeda) 28 5,88-8,83

97 Madera triturada (pasta seca) 25 2,94-3,43 Floculenta sin cribar es dificultoso.

98 Maíz (grano) 15 6,86-7,35 Polvo explosivo, corre muy bien.

99 Malta (grano seco): 30-40 7 2,94-4,90 Polvo explosivo.

100 Marga (carbonato de calcio arcilloso. 30-40 20 11,80-12,75 Débilmente abrasivo, corre bien.

101 Mármol triturado. 30-40 18 14,70-15,70 Muy abrasivo, corre bien.

102 Mineral de cobre. 30-40 18 19,60-23,60 Muy abrasivo, corre bien.

103 Mineral de hierro. 18-20 23,5 Abrasivo, a veces grande terrones.

(Continúa)

22


No Materiales




104 Minerales diversos. 18-22 Terrones aproximadamente 10 mm y polvos.

105 Nitrato de amoniaco. 22 9,81 Muy higroscópico, forma sales con Cu, Zn, Latón, pegajoso.

106 Oxido de zinc 22 2,94-5,88 Tiende a aglutinarse, precaución contra las manchas.

107 Piedra arenisca partida. 18 13,24-15,20 Abrasiva.

108 Piedra caliza pulverizada. 20-23 12,65-13,20 Abrasiva, produce polvo.

109 Piedra caliza, residuos cribados. 18 13,70-14,70 Abrasiva y pulverizante.

110 Piedra clasificada (1 cm). 20-22 15,20-16,70 Muy abrasiva x menor e igual 1 cm.

111 Piedra clasificada (1-10 cm). 16 14,22-15,70 Muy abrasiva 1 < x < 10 cm.

112 Piedra clasificada (> 10 cm.). 15 12,75-15,70 Muy abrasiva, x >10 cm.

113 Piedras sin clasificar (< 10 cm.). 18 14,70-15,70 Muy abrasiva, x <10 cm.

114 Piedra sin clasificar (> 10 cm.). 16 13,70-15,70 Muy abrasiva, x >10 cm.

115 Pizarra partida. 30-40 18 12,30-14,20 Algo abrasiva, corre bien.

(Continúa)

23


No Materiales




116 Polvo de carbón. 18 3,92-4,40 Fino, poco abrasivo, peligra explosión, tendencia a deslizar.

117 Polvo volante. > 45 23 15,50 Muy fino, poco abrasivo, sensible a la humedad, corre muy bien.

118 Pómez molida. > 45 23 6,37-7,35 Grano fino, muy abrasiva.

119 Remolacha. 17 5,88 Abrasiva, zumo muy pegajoso.

120 Resina seca. 22 7,84-9,81 Polvorienta, pedazos frágiles.

121 Sal (en terrones). 15-16 11,80-14,22 Higroscópica, corrosiva, se adhiere al hierro y acero.

122 Sal fina. 30-40 15-18 11,80-12,75 Higroscópica, corrosiva, seca y fría, corre bien.

123 Sal gorda. 18-20 6,86-7,84 Higroscópica, corrosiva, seca y fría, corre bien.

124 Salvado. 30-45 22 2,45-2,90 Polvo fino, ligero, explosivo, corre bien.

125 Semilla de algodón 30-40 20 3,90-4,90

126 Sulfato de magnesio. 30-40 18-20 10,80 Granulado muy abrasivo, corre bien.

127 Sulfato de zinc. 22 10,80

128 Tabaco en hojas. > 45 24 3,92

129 Tabaco en tallos. > 45 22 3,92 Fibroso.

130 Talco. 22 7,84-9,80 Poco abrasivo, se agarra al metal, manchas.

131 Tierra húmeda 22 16,70-24,50 Granos o terrones, atención al rascado.

(Continúa)

24


No Materiales




132 Tierra seca. 20 13,70-17,70 Corre bien.

133 Trigo. 18 7,35 Medidas higiénicas.

134 Turcos de copra. 30-40 20 3,90-4,90 Corre bien.

135 Turcos de linaza. 30-40 20 7,35-7,84 Corre bien.

136 Vidrios triturados. 12-15 12,80-15,70 Partículas penetrantes y muy abrasivas y destructivas.

137 Virutas de madera. > 45 22 1,96-2,90 Ligeras partículas muy voluminosas, se agarran.

138 Yeso calcinado. 30-40 24 8,33-9,80 Difícil de transportar cuando está muy fino, algo abrasivo, corre bien.

139 Yeso en terrones. 18 13,24 Protección contra la humedad, corre bien.

140 Yeso pulverizado 23 9,30-9,80 Protección contra la humedad, corre bien.

(Continúa)


25

Gh: Peso del material húmedo

Gs: Peso del material seco (2 a 3 horas y 100 a 105°C).

• Ángulo de reposo o de talud: es el ángulo que forma la pila del material cuando se deja caer libremente. Se forma entre el costado o superficie lateral de la pila y la horizontal. Este ángulo depende de la movilidad de la partícula: a mayor movilidad menos ángulo de talud (φ). La movilidad, a su vez, depende de las fuerzas de cohesión, el coeficiente de fricción, humedad, temperatura, compresión y granulometría (Fig. 2.3).

Ángulo de reposo dinámico: se determina haciendo vibrar verticalmente la superficie de soporte:

Φd = 0,7 * φs…… (5)

Coeficiente de reposo sobre distintas superficies:

µe = tan ρe; µe y µd: coeficientes de fricción estático y dinámico, respectivamente .... (6)

µd = tan ρd; ρe y ρd : ángulos de fricción estático y dinámico, respectivamente .… (7)

• Abrasividad: propiedad de desgastar la superficie cuando hay movimiento relativo. Depende de la dureza, forma o dimensión. Los diferentes grados de abrasividad son:

- No abrasivas

- Poco abrasivas - Medianamente abrasivas

- Muy abrasivas

• Propiedades específicas

- Corrosividad: es la propiedad de los materiales de reaccionar químicamente con las superficies de contacto.

- Higroscópica: es la propiedad de los materiales de absorber la humedad del medio ambiente.

- Compacticidad: es la propiedad que tienen algunos materiales de perder su movilidad, después de un tiempo prolongado de almacenamiento; ejemplos: la sal, el azúcar, la arena, etc.

- Adhesividad: es la propiedad que tienen algunos materiales de pegarse a otros cuerpos. - Explosividad: capacidad de un material de inflamarse y explotar.

- Autocombustión: propiedad de los materiales que permite la combustión espontánea.

- Toxicidad: propiedad de un material que permite tener un elevado poder tóxico. - Fetidez: mal olor.

B) De la clase de movimientos de la carga. Destino final de almacenamiento del material a la cabeza, o cola del transportador

• Si es temporal (estudiaremos que el mecanismo no sea muy costoso).

• Si es correlativa.

• De la rapidez del transporte, en relación inversa al volumen de producción, movimiento continuo o intermitente; lo cual es determinante en la selección de la máquina, ya que existen varias de ellas que no admiten tratamiento intermitente.

• Naturaleza del movimiento: en rampa, horizontal o vertical.

• Dirección o direcciones y longitud del trasiego del material en el área determinada. (horizontal, vertical, inclinado). No son iguales estas direcciones en un transportador de banda y uno sin fin.

Fig. 2.3 Ángulo de talud estático


26

C) De las condiciones específicas de los locales e instalaciones existentes

• Características del edificio, pasillos, columnas y alturas.

• Equipo de transporte existente. D) De la calidad de la maquinaria dependiendo del ambiente en que se encuentra

• En cuanto a seguridad. Son más aconsejables los sistemas mecanizados, pues de esta forma se reducen mucho los accidentes.

• Evitar en algunos establecimientos maquinarias que originen ruidos y humos que pudieran dañar el ambiento o el producto.

• Flexibilidad. Pudiéndose utilizar en las posibles aplicaciones.

• Garantía de su flexibilidad. Prever que la producción sea regular.

E) De la capacidad necesaria a transportar en la instalación.

F) De su estado económico.

• Gastos iniciales (de compra e instalación)

• Coeficiente de amortización

• Gastos de mantenimiento (combustible, electricidad)

• Impuesto y gastos generales

• Teniendo en cuenta las diversas transportaciones existentes en la elaboración de productos, tales como:

- Transportación de materias primas

- Transportación durante el proceso de fabricación

- Transportación de productos terminados

- Transportación de tipo especial

Seguidamente se calcula el precio de costo actual y si es económicamente aconsejable la modificación propuesta; entonces se realizan las siguientes tareas:

1. Exposición del proceso actual

2. Exposición del proceso mejorado 3. Equipo actual que se elimina, su costo y posible valor de venta

4. Equipo actual que se conserva, con costo de las reparaciones anuales previstas y duración posible. 5. Nuevo equipo cuya adquisición se propone, con su costo y las reparaciones anuales.

6. Resumen de ahorros o gastos adicionales como resultado de la modificación de la transportación, por la utilización de mano de obra, especificando sus clases y remuneraciones

- Espacio actualmente ocupado y el nuevo con las modificaciones de la transportación

- Género de existencia

- Energía eléctrica y combustible

- Empleo de material móvil

- Producción

- Gastos adicionales por traslado de máquinas, obras, etc. - Complementarios

- Posibilidad de variación de impuestos

- Modificaciones de las firmas de seguro

- Posibilidad de entregar nuevas reglamentaciones de trabajo

- Reparación de averías, paros, etc.


27

Con los datos que se observan, se puede establecer los costos actuales de manejo y transporte de materiales; así como el costo futuro de los nuevos equipos que se proyecte adquirir, para sustituir total o parcialmente la mano de obra en trabajo de acarreo.

PREGUNTAS DE CONTROL: 1. ¿Qué son los equipos de transporte industrial?

2. ¿Cuándo comienza el desarrollo de los equipos de transporte industrial en Cuba? 3. ¿Cuáles son los grupos en que se dividen los equipos de transporte industrial?

4. ¿Cuáles son las máquinas de transporte periódico y en qué se basa su principio de funcionamiento? Ponga ejemplos.

5. ¿Cuáles son las máquinas de transporte continuo y en qué se basa su principio de funcionamiento? Ponga ejemplos.

6. Las máquinas de transporte continuo se dividen en dos grandes familias; ponga ejemplos y comente sobre la relación que existe entre ellas.

7. Mencione cuáles son los factores que influyen en la selección de las máquinas de transporte continuo. Explique cuatro de ellos.

8. ¿Cuál es la influencia del ángulo de talud en el diseño y selección de los transportadores?

28

CAPÍTULO 3. TEORÍA GENERAL DEL CÁLCULO DE LAS MÁQUINAS TRANSPORTADORAS Para realizar el cálculo o selección de un equipo de transporte industrial es necesario comprender, primeramente, cuál es el mecanismo de movimiento de la carga en el espacio, para luego definir cómo se va a efectuar dicho movimiento. Para ello se deben recordar algunos conceptos físicos y matemáticos que ayudarán a resolver cada caso en específico. En este capítulo se muestran los cálculos generales de los transportadores. El análisis más detallado se podrá encontrar en el desarrollo de los Capítulos 4 y 5; en los cuales, sería muy complejo entender las interioridades, complejidades del cálculo y selección de las máquinas de transporte industrial, sin la ayuda de este capítulo.

3.1 PRODUCTIVIDAD DE LAS MÁQUINAS DE TRANSPORTE CONTINUO La productividad de una máquina de transporte continuo, está dada por la cantidad de material a granel o por piezas que esta entregue en la unidad de tiempo; transportándolos en una dirección, sentido y distancia determinados.

Esta productividad puede expresarse en términos de masa, peso o volumen de carga por unidad de tiempo. Como unidad de tiempo se emplea frecuentemente la hora, aunque este puede también expresarse en jornadas de trabajo.

Los parámetros que intervienen en la productividad de las máquinas de transporte continuo, se calculan atendiendo a tres tipos de transportación:

- Transportación de carga a granel en forma de vena continúa - Transportación de carga a granel en cantidades separadas

- Transportación de carga por bultos o piezas

El gasto o flujo de material y puede ser expresado en distintas unidades en dependencia del flujo:

- Flujo volumétrico: para líquidos, en m3/h; l/s; g/min .

- Flujo másico: para balance de materiales, en lb/h; kg/s .

- Flujo en peso: es el que se usa en los transportadores y se expresa en t/h; kN/h.

Recordando que el peso de los materiales a granel es peso aparente, dado a que el real, es el volumen del recipiente que lo contiene (Fig. 3.1).

Ecuación de continuidad volumétrica para una vena continúa de material

Q = A * v, en l3/T………………………………………………………………(8) Conociendo la ecuación para el gasto en peso.

Q = A * v * γ, en kN/h……………………………………………………(9)

v: velocidad del órgano de tracción flexible (OTF), en m/s .

A: área transversal real de la sección del material, en m2 .

γ: peso a granel del material, en kN/m3 .

CAPÍTULO 3. TEORÍA GENERAL DEL CÁLCULO DE LAS MÁQUINAS TRANSPORTADORAS

29

Esta fórmula se cumple para la mayoría de las máquinas de transporte continuo.

El área real (A) será igual al área de la sección transversal (A0) por donde circula el material, afectada por el coeficiente de llenado ψ en el caso de los transportadores que poseen órgano de propulsión continua. Por lo cual de forma general podemos definir la ecuación general para la productividad de una máquina de transporte continuo:

Q = A0*ψ*γ*v, en kN/s …………………………………………………………(10)

Donde: y: factor de llenado que relaciona a A = A0y

Además, como la velocidad del órgano de tracción flexible generalmente se expresa en m/s, la ecuación se afectará por una constante de transformación de unidades.

C = [(m / s) * (3600 s / h)] = 3600 m/h .

O sea:

• Para la transportación de cargas a granel en forma de vena continua del material:

Q = 3600 * A0 * v *g *y, en kN/h ………………………………………………(11)

• Para las cargas por cantidades separadas, sustituimos A0 por [io/ a]

Q = 3600 [io/ a] * v * g * y, en kN/h .……………………………………………(12) Donde:

io: volumen del recipiente, en m3 .

a: separación entre las cargas, en m .

• Para los bultos o piezas:

Si se conoce el peso de las cargas (G) se simplifica la ecuación sustituyendo (io*y *g) = G

Y queda como:

Q = 3600 * [G / a] * v, en kN/h ……………………………………………………(13)

b) Vena continua del material en un conducto

d) Carga por piezas o bultos

Fig. 3.1 Demostración de los elementos del área de la vena o la carga en el transportador

a) Vena continua del material sobre la banda

c) Carga a granel en depósitos o contenedores


30

3.2. FACTOR DE RESISTENCIA AL MOVIMIENTO Se define como la relación entre las fuerzas que limitan el movimiento de la carga; por lo tanto, es una fuerza de reacción que en la mayoría de los casos es producto de la fricción.

Si analizamos la potencia necesaria para levantar la carga en un elevador de cangilones que alza una determinada productividad Q (kN/h) de material a una altura h (m), sin considerar la resistencia de los cojinetes de los árboles, es decir, la potencia útil; entonces la ecuación para encontrar esta potencia será:

Nu = 3600

*hQ

, en kW …….…………………..……...………………………………(14) Por estas razones, la potencia necesaria para el correcto funcionamiento de un transportador en general, se obtiene calculando por separados el trabajo invertido en vencer el gradiente y la resistencia por fricción de la carga en movimiento, el primero se expresa en la ecuación (14), el segundo relaciona al coeficiente de resistencia al movimiento w. Entonces:

Nfr = 3679

** wLQ

, en kW …......………………………………………………(16)

Lo que la potencia total será: N = Nu + Nfr

• Si el transportador fuera horizontal (h = 0) entonces: N = Nfr = 3679

** wLQ

, en kW

• Si el transportador fuera vertical (h = L) entonces: N = )1(

3670

*w

hQ+

, en kW

• Si el punto de entrega de la carga está más bajo que el de recepción de esta, o sea, (h < 0), y se da el caso que el trabajo es útil, algebraicamente será negativo y perderá su sentido físico.

3.3 RESISTENCIA Y POTENCIA DE LOS TRANSPORTADORES CON ÓRGANO DE TRACCIÓN

FLEXIBLE La potencia consumida o requerida para vencer esta resistencia será:

Nfr = (Wfr* v)/ 102 = (q* l* i* v)/ 102, en kW ........................................(17)

Donde:

ω: coeficiente de resistencia al movimiento sin tener en cuenta la fricción en el árbol motriz. Pero qv = Q / 3,6, porque (Q = q N/m * v m/s)* (3 600 s/h * 1/1 000 kN/N)

Entonces:

Nfr = (Q* l * ω)/ (102* 3,6) = (Q* l * i) / 367,2; en kW

Nfr = (Q* l * ω) / 367,2; en kW La potencia total consumida será:

N = Ni + Nfr =[ (Q* h) / 367,2 ] + [(Q * l * ω) / 367,2] …………………… (18)

N = (h + l ∗ω)∗(Q / 367,2); en kW ……...…………………………………... (19) Esta será la potencia consumida para vencer la resistencia de los tramos rectilíneos horizontales, más la potencia necesaria para vencer el izaje de la carga. Para vencer la resistencia de la fricción en las transmisiones será:

Nm = N * ηt = (Q / 367,2) * (h + l * ω), en kW …………………………(20)

Si analizamos la transportación de 1 kN/h a una distancia de 1 m y h = 0, tendremos:


31

N’fr = ω / 367,2; en kW …………………………………………………… (21) Y esta será la potencia específica, por unidad de carga y unidad de longitud requerida para vencer la fricción. También es proporcional al coeficiente de resistencia y mientras más pequeño sea este, más eficiente será el transportador. Para el caso de órgano de tracción flexible de cadena

ω = c [(µ* dp +2k)/ D] …………………………………………………… (22) Donde:

µ: coeficiente de fricción en el pasador o eje de la rueda

Por deslizamiento = 0,15 a 0,25

Por rodadura = 0,025 a 0,06

k: coeficiente de fricción por rodamiento entre la rueda y la pista (0,05 a 0,12).

dp: diámetro del pasador o eje, en m D: diámetro de la rueda, en m

c: factor que tiene en cuenta el incremento debido a la fricción entre las pestañas o reborde de la rueda y el carril, raíl o pista (c ≥ 1) = (1,1 a 1,2).

Si el órgano de tracción flexible, en lugar de transportarse por rodamiento lo hace por deslizamiento, el coeficiente de resistencia al movimiento será: ω = µ.

La traza de un transportador con órgano de tracción flexible, a veces suele ser compleja por estar compuesta por tramos rectos y curvos horizontales, verticales o inclinados, además de los agregados o dispositivos indispensables; como tolvas de carga, guarderas protectoras, equipos para la descarga, limpieza y otros; estos hacen que el cálculo de la resistencia en el transportador sea una tarea laboriosa, por lo que se requiere de un método o algoritmo para facilitar el cálculo. Es por eso que el cálculo de las resistencias al movimiento del transportador se divida en sectores o tramos que faciliten su análisis.

3.4. RESISTENCIA POR SECTORES DEL TRANSPORTADOR De forma general, las resistencias en los transportadores con órgano de tracción flexible pueden definirse como: A) Resistencia en tramos rectos

En ella influyen el movimiento de la carga, los órganos de tracción flexible y portadores de la carga a lo largo de la trayectoria recta; bien sea horizontal, vertical o inclinado, expresado generalmente por: W rectilíneo = ± W izaje + W fricción; en N .………………………………(23)

W rectilíneo = ± q’ * h + q’’ * l * ω; en N ………………………………(24)

W rectilíneo = ± q’ * l *sen β + q’’ * l *ω’ * cos β; en N …………….(25)

Donde:

q’: peso unitario de las partes que se trasladan

q’’: peso unitario de las partes que influyen en la resistencia por fricción

ω’: coeficiente de resistencia por fricción en las partes móviles q’: (qc + qo), en N/m

q’’: (qc + qo + qr), en N/m

qc: peso unitario de la carga, en N/m

qo: peso unitario del órgano de tracción flexible, más el órgano portador de la carga, N/m

qr: peso unitario de los rodillos de apoyo, en N/m

l sen β = h, en m

l cos β = lh; en m


32

Particularidades:

Para los que transportan la carga sobre el órgano de tracción flexible (bandas, tablillas y aéreos)

W rec = ± (qc + qo) * H + (qc + qo + qr) * lh *ω’; en N ……………………… (26)

Para los que arrastran la carga con el órgano de tracción flexible (rastrillos y aéreos)

W rec = ± (qc + qo) * H + (qc* ω’c+ qo * ω’) * lh; en N …………………… (27)

B) Resistencias en tramos curvos:(para planos horizontal y vertical) Resistencia adicional por tensión del órgano de tracción flexible, que provoca el surgimiento de fuerzas radiales que lo oprimen contra el sector curvo. Caso 1: El órgano de tracción flexible se traslada sobre un tramo curvo con ruedas en el plano horizontal.

Wcurv = Ss – Se pero, Ss = Se * e ω’α + R (qc + qo)(e ω’’α -1) * (ω’/ω’’); en N ……(28)

α: ángulo central, en rad R: radio de giro de la vía, en m

ω’: coeficiente de resistencia al movimiento de las ruedas que se trasladan

ω’’: coeficiente de resistencia al movimiento de las ruedas direccionales En la rama de retorno qc = 0

Caso 2: El órgano de tracción flexible se traslada sobre un tramo curvo con guía metálica en el plano horizontal.

Se sustituye ω’’ por µd entre la cadena y la guía. W curv = Ss – Se

pero, Ss = Se * e ω’α + R (qc + qo)(e µd α -1) * (ω’ / µd), en N ………………(29)

Caso 3: El órgano de tracción flexible se traslada sobre un tramo curvo con rolletes en el plano vertical. - Convexo hacia arriba:

Ss = Se * e ω’α + (qc + qo)(± sen β+ ω’ cos β)* R [(e ω’α -1) /ω’], en N ………(30) Cuando se señala en signo positivo (+), es cuando el movimiento es ascendente.

Cuando se señala en signo negativo (-), es cuando el movimiento es descendente.

β: ángulo de la cuerda con la horizontal

ω’: coeficiente de resistencia de las ruedas que se trasladan

En el caso que el movimiento sea ascendente, se suman y Ss > Se

En el caso que el movimiento sea descendente, pueden restarse y ser Ss< Se

- Convexo hacia abajo:

Ss = Se * e Rω’α + (qc + qo)( ± sen β - ω’ cos β)*[(e R ω’α -1) /ω’], en N …………(31)

C) Resistencias en puntos de viraje

Cabezales motrices, cabezales de cola y de desvío (en el plano horizontal y vertical)

Esta resistencia se refleja en: - Cojinetes de árboles

Wárbol = Σ (Se + Ss + Gp)* (d* µa) / D; en N ………………………………(32)

Donde: Gp: peso de la polea, tambora o catalina

d: diámetro del muñón del árbol

µa: coeficiente de fricción de los cojinetes del árbol


33

D: diámetro de la polea, tambora o catalina

Se desprecia Gp por ser pequeño en comparación con el peso del órgano de tracción flexible y Se = Ss (condición más grave o difícil)

Wa = 2 Se [(d* µa) / D] * sen α/2; en N ……………………………… (33)

α: ángulo de envuelta del órgano de tracción flexible sobre la polea, tambora o catalina

D) Resistencia por rigidez durante la flexión del órgano de tracción flexible

- Para las cadenas:

Wcad = (Se + Ss )* [(dp* µc) / D]; en N …………………………………… (34) - Para cables y cintas:

Wflex = (Se + Ss )* k / D; en N ………………………………………… (35) k: coeficiente de rigidez del cable o cinta que depende de su sección y construcción.

Siendo k el incremento de tensión entre la salida y la entrada.

k = Ss/Se = (Se + ∆Se) / Se = 1 + ∆Se/ Se

Donde:

∆Se: incremento de resistencia por rigidez del órgano de tracción flexible

- Para las cadenas: K = 1 + (Wa + Wcad) / Se ……………… (36)

Entonces sustituyendo las fórmulas 33 y 34 en la 36:

Ss = k * Se = Se [1 + 2/D (d*µa* sen α + dp* µc)]; en N ………………… (37)

- Para las cintas y cables:

Se considera que ∆Se = 1 % (k = 0,01)

Sustituyendo las fórmulas 33 y 35 en la 36

Ss = k*Se = Se [1 + 2/D (d* µa * sen α/2 + k)]; en N ………………… (38)

Experimentalmente para rangos de temperatura entre (– 5 y + 80) oC rodamiento 0,03 a 0,06 µa deslizamiento 0,15 a 0,25

aceite 0,10 a 0,20

grasa 0,15 a 0,25 µc

sin lubricación 0,25 a 0,45

Según el ángulo de abrazamiento:

α k

< 90o 1,03

= 90o 1,05

> 90o 1,07

3.5. FUERZA DE TRACCIÓN Y POTENCIA DEL MOTOR Para determinar la fuerza de tracción total, se emplea el método del diagrama de tensiones por puntos de la traza mediante dos formas: Según el sentido del movimiento del órgano de tracción flexible

Sn = S (n-1) + W [(n-1) – n]; en N ………………………………………… (39)

Contrario al sentido del movimiento del órgano de tracción flexible


34

S (n-1) = Sn - W [(n-1) – n]

(Tiraje efectivo en el árbol motriz)

W0 = Ss –Se, en N …………………………………………………. (40)

La potencia consumida por el transportador será: No = (Wo * v)/ 102, en kW ………………………………………… (41)

La potencia consumida por el motor del transportador será:

N = (Wo * v)/ 102 * ηt, en kW ……………………………………(42)

Donde: Wo: fuerza de tracción total o tiraje efectivo en el árbol motriz, en N

v: velocidad del órgano de tracción, en m/s

ηt: eficiencia de la transmisión, que incluirá o no las pérdidas en el árbol propulsor según se emplee

3.6. DISPOSICIÓN DE LOS ÓRGANOS DE PROPULSIÓN Y ATESADO EN LOS

TRANSPORTADORES En el diseño y construcción de las máquinas de transporte continuo con órgano de tracción flexible, la ubicación óptima de los sistemas de propulsión y atesado constituyen un factor de relevante importancia en la disminución de la tensión a lo largo de la traza de estos. En tal sentido, la ubicación del órgano propulsor está determinada por razones de explotación o por las limitaciones del medio donde será instalado el transportador. Cuando esto no es así, la disposición a lo largo de la traza estará condicionada por:

• La disminución de la tensión máxima del órgano de tracción flexible

• La disminución, en lo posible, de la tensión del órgano de tracción originada por la flexión en los puntos de giro y cambios de dirección y, por tanto, disminución de la energía a consumir para vencer dichas resistencias

• La disminución de desgate En una instalación de traza compleja se recomienda, por varios autores y fabricantes, situar el órgano propulsor siguiendo el sentido del movimiento, después del tramo o tramos de mayor resistencia y ante de los puntos de giros situados cercas uno de otros; o antes de los tramos curvos a los cuales el órgano de tracción flexible deberá llegar desde la salida de la tambora propulsora, es decir, con poca tensión. En el caso de que la transmisión del movimiento al órgano de tracción se produzca por fricción, se recomienda situar el órgano propulsor en aquel punto de la traza donde se encuentra la máxima tensión; por ejemplo, después del punto de mayor resistencia. De esta manera suele evitarse la necesidad de aumentar la tensión en el sistema de atesado, disminuyendo por tanto, la tensión máxima a que se someterá el órgano de tracción.

A partir de lo anteriormente explicado, en el caso más sencillo, si el transportador está compuesto por dos ramas paralelas horizontales o inclinadas pueden hacerse las siguientes consideraciones:

• En un transportador horizontal o inclinado en el que la carga es transportada hacia arriba, el motor debe ser colocado al final de la rama cargada.

• Si el movimiento de la carga se hace en forma descendente y la resistencia total en la rama cargada: - Wcar > 0, entonces, se recomienda ubicar el motor en la cabecera del transportador.

- Wcar < 0, entonces, el motor se coloca en la cola del transportador.

En estos casos, el motor eléctrico trabaja como motor o como generador, respectivamente. La menor tensión del órgano de tracción en un transportador horizontal, siempre tiene lugar en la salida del motor.


35

• En un transportador inclinado con movimiento de la carga ascendente, con resistencia en la rama de descarga Wdesc >0, la menor tensión estará también en la rama de descarga y junto al motor; pero si Wdesc < 0, entonces será en la parte inferior de la descarga.

• Para un transportador inclinado con movimiento de la carga descendente y Wcar > 0, el punto de tensión mínima se encuentra a la salida del motor, pero al colocarse el motor en la cola y ser Wcar > 0, dicho punto se encontrará al final de la rama cargada.

• En los transportadores de traza compleja, situada en un plano horizontal, la tensión mínima se encuentra siempre junto al motor y a la salida de este; y en los que poseen tramos inclinados pudiera encontrarse junto al motor y a la salida de este o en un punto bajo de uno de sus tramos con movimiento descendiente.

3.7. DISPOSITIVOS PARA EL ATESADO Son dispositivos encargados de mantener una tensión inicial sobre el órgano de tracción flexible, con el propósito de:

• Garantizar una tensión mínima Smín en la salida (Ssal) de las tamboras motrices

• Limitar la flecha o catenaria que se forma entre los rodillos contiguos

• Compensar el alargamiento del órgano de tracción flexible Los atesadores pueden colocarse en cualquier punto de la traza del transportador, pero deben tenerse en cuenta dos factores: el punto de menor tensión y las facilidades constructivas, de espacio y mantenimiento.

Por ejemplo, en un transportador de banda corta la tensión inicial necesaria para mantener la fricción en el cabezal motriz es pequeña; entonces para lograr un diseño más compacto se coloca el atesador en el cabezal de cola, pero en un transportador largo > de 50 m se colocará cercano al cabezal motriz para disminuir la tensión en el atesador.

Tipos de atesadores:

• Mecánicos de tornillo

• Neumáticos

• Hidráulicos

• De contrapeso

• Combinados Fuerza en el atesador:

Fat = Se + Ss + Wat; en N .................................................................... (43) Donde:

Fat: Fuerza de atesado, en N

Se: Tensión de entrada al órgano de desvío utilizado para atesar, en N

Ss: Tensión de salida al órgano de desvío utilizado para atesar, en N

Wat: Fuerza de resistencia al movimiento producida por el atesador, en N

Fuerza en la palanca del atesador de tornillo:

Ftor = (d1/2b)* Fat * tan (β1 + ϕ1) + µ* d2/d1; en N............................... (44)

Donde: d1: diámetro medio de la rosca del tornillo, en m

d2: diámetro medio de la superficie de apoyo de la tuerca o cabeza del tornillo = 1,4-1,5 *d1; en m b: brazo de la palanca, en m

ϕ1: ángulo de fricción generalmente 60

β1: ángulo de desviación de la línea del tornillo (4 a 6)0


36

µ: coeficiente de fricción de la superficie de apoyo de la tuerca o cabeza del tornillo (0,2- 0,25. Puede ser disminuido mediante lubricación)

Peso en el contrapeso del atesador:

Gat = Fat / η* ip (N)........................................................................ (45) Donde:

Gat: Peso en el contrapeso del atesador, en N

Fat: fuerza en el atesador, en N

η: eficiencia mecánica del polipasto o poleas de derivación. Si no hay polipasto (0,95)

ip: Multiplicación del polipasto. ip = 1 si es directo

Recorrido X para:

- Bandas horizontales (1 % de su longitud)

- Bandas inclinadas (1,5 % de su longitud)

- Cadenas (50-100 mm mayor que ½ de la sección de cadena mínima)

- El recorrido inicial Xo debe permitir hacer al menos un empalme.

3.8. UNIDADES PROPULSORAS Son las encargadas de transmitir la potencia y el movimiento al órgano de tracción flexible, pueden ser una o varias. Generalmente consta de:

Motor, acoplamiento, reductor, transmisión por cadena, piñón, catalina, árbol motriz, freno o trinquete, tamboras, poleas o ruedas motrices para las cadenas. Existen casos en los transportadores de banda y aéreos, que por su longitud necesitan unidades propulsoras adicionales y se colocan generalmente en lugares o zonas de desvío; como por ejemplo 900

(plano vertical u horizontal) y 1800 (plano vertical u horizontal).

Cuando se colocan en planos rectos horizontales, en el caso de cadenas, se utilizan orugas; y en el caso de las cintas transportadoras se utilizan las orugas de goma en la deflexión de la banda (catenaria) entre bancos de rodillos para transmitir el movimiento cuando esta se carga solamente.

Se determina su ubicación y cantidad en dependencia de la fuerza de tracción máxima que soporta el órgano de tracción flexible.

Al motor como elemento consumidor de energía se le dará capital importancia a su selección, para ello veamos la curva característica de las máquinas de transporte continuo (Fig. 3.2).

Fig. 3.2. Curva característica de una máquina de transporte continuo


37

El motor debe satisfacer en todo momento la exigencia de torque28 del transportador, y por ello el motor ideal es aquel que con un deslizamiento mínimo a plena carga tenga la mayor eficiencia con el torque necesario para el arranque, variándolo hasta su estabilización. Pero tendría el defecto de una aceleración demasiado alta para que la soportara el órgano de tracción flexible. Veamos ahora como se comportan los distintos motores eléctricos.

PREGUNTAS DE CONTROL: 1. ¿Qué es el coeficiente de fricción?

2. ¿Qué quiere decir peso unitario?

3. ¿Por qué el área de la sección del transportador es fundamental para el cálculo de la productividad en un transportador de vena continua?

4. ¿Cómo se divide la potencia a consumir en un transportador inclinado?

5. ¿De qué depende fundamentalmente la potencia específica?

6. Exprese los términos que intervienen en las resistencias distribuidas para los transportadores que llevan la carga sobre el órgano de tracción flexible.

7. Exprese los términos que intervienen en las resistencias distribuidas para los transportadores que arrastran la carga con el órgano de tracción flexible.

8. Enumere las resistencias en los tramos curvos.

38

CAPÍTULO 4. TRANSPORTADORES CON ÓRGANO DE TRACCIÓN FLEXIBLE 4.1. TRANSPORTADOR DE BANDA 4.1.1. Descripción general Los transportadores de banda son los equipos de transporte continuo más universales. Por su versatilidad son utilizados en diferentes procesos de producción en múltiples industrias, almacenes, puertos y aeropuertos. Un transportador de banda (Fig. 4.1) consta, en general, de dos tamboras: una de ellas motriz (1) y la otra de cola (2). La carga se coloca sobre la banda mediante una tolva alimentadora (9) que suministra constantemente material al transportador [1, 16,18].

Fig. 4.1 Transportador de banda

CAPÍTULO 4. TRANSPORTADORES CON ÓRGANO DE TRACCIÓN FLEXIBLE

39

El transportador puede tener también tambora deflectora (10). Esta amplía el ángulo de contacto para que no exista deslizamiento entre banda y tambora; además, cambia de dirección el órgano de tracción por necesidades constructivas. Tiene limpiadores, que pueden ser externos (11) e internos (12), cuya función es limpiar la banda de las partículas que se adhieren a ella. En algunos casos (Fig. 4.1 B-B) la banda, en lugar de estar apoyada en rodillos, está apoyada sobre una guía fija (14): solución que se usa, preferentemente, para la transportación de bultos.

El transportador de banda tiene múltiples ventajas con respecto a otro tipo de transportador:

• Puede manipular una variada gama de materiales

• Amplio rango de longitud de transportación (desde algunos metros hasta kilómetros) con la posibilidad de disponer dos transportadores, uno a continuación del otro, para lograr un mayor alcance

• Facilidad para descargar el material

• Poco peso de su estructura o bastidor, relativamente

• Desgaste mínimo y fácil mantenimiento

• Permite trazas horizontales, inclinadas y combinaciones de estas con uniones por tramos curvos, además bandas que permiten giros horizontales sin emplear tramos curvos

• Poco consumo de energía

• Trabajo uniforme y silencioso

• Permite trasladar la carga con gran rapidez

Las principales desventajas de los transportadores de banda son:

• Imposibilidad de trasladar piezas calientes (excepto los transportadores de bandas metálicas que permiten transportar piezas calientes y con bordes agudos)

• Imposibilidad de transportar piezas con bordes agudos

• Baja resistencia a las grandes cargas y al impacto

4.1.2 Partes del transportador de banda A continuación se enumeran los componentes del transportador de banda: I. Unidad propulsora:

Generalmente están compuestas por: (Fig. 4.2) 1. Motor eléctrico

2. Acoplamiento elástico 3. Reductor de velocidad

4. Rueda conductora para cadena de transmisión RC. ( Z1 )

5. Rueda conducida para cadena de transmisión RC. ( Z2 ) 6. Rueda de engrane, polea o tambora motriz

Variantes:

• Transmisión por correas con motor y reductor

• Transmisión por correas con motor y cabezal motriz

Fig. 4.2. Sistema propulsor


40

• Acoplamiento directo con reductor y cabezal motriz La potencia de la unidad propulsora se calcula superior al momento de arranque estático.

7. Cabezal motriz Generalmente compuesto por:

• Tambora motriz

• Eje motriz

• Pedestales de apoyos

Las tamboras motrices deben tener un diámetro lo mayor posible para disminuir el esfuerzo de flexión de la banda, causa principal de su deterioro. El diámetro se selecciona por la ecuación:

D1 ≥ k*i, en m ………………………………………… (46) Donde:

k: factor de proporcionalidad que relaciona el diámetro de las tamboras con el número de capas i: número de capas de la banda (Tabla 4.1)

En el caso de las tamboras motrices, el largo es de 100 a 200 mm, superior al ancho de la banda y en sus extremos tienen un rebajo cónico en forma de tonel para centrar la banda, con una diferencia en diámetro de 0,5 % del ancho de la tambora y nunca menor de 4 mm (Fig. 4.3). Se hace con el siguiente criterio:

δ = L / 200 ………………………… (47) Siendo:

L= B + 2*C…………………………………………. (48)

Donde:

B: ancho de la banda, en m L: largo de la tambora, en m

C: parte de la tambora que no ocupa la banda a cada lado (m)

δ: factor de conicidad. Este valor nunca será menor de 0,004 m

La tambora motriz se fabrica, generalmente, de aleaciones de planchas laminadas de acero CT-3, soldadas y atornilladas a los cubos o núcleos que van acuñados o soldados al eje motriz. También pueden ser de hierro o aluminio fundido. Para aumentar la fricción se recubren con madera, fibras o con el mismo material de la correa; remachando o atornillándolo a la tambora.

El eje motriz, generalmente, es fabricado de Ac-45 con dos escalones para los apoyos y uno para la catalina conducida. Su cálculo y diseño se realiza según los principios contenidos en la asignatura Elemento de Máquinas.

Pedestales de apoyo. Generalmente son pedestales para rodamientos de doble hilera a bolas autoalineables, con manguitos cónicos de fijación de la serie K (SKF). El sistema que utiliza es el de lubricación por grasa. Estos pedestales son bastante herméticos a la humedad y al polvo.

Catalina conducida (Z2). Al igual que la conductora se fabrica de laminado de Ac-45 o CT-3, soldadas al cubo o núcleo y talladas en fresadoras; sus dientes pueden ser de acero fundido y van acuñados en el eje motriz.

Tabla 4.1 Valores del coeficiente k

Números de capas i

Tipo de tamboras 2 - 6 8 - 12

Motriz 125 150

Cola 100 125

Desvío 80 100

Fig. 4.3. Dimensiones de la tambora


41

II. Cabezal de cola

Cuenta con las mismas partes del motriz, excepto la rueda motriz. El largo es el mismo y sus extremos son cilíndricos. El diámetro de la tambora se selecciona con el criterio:

D2 = 0,65 * D1, en mm ……………………………… (49)

Siendo:

D1: diámetro de la tambora motriz

III. Tambora deflectora

Su construcción es idéntica a las de cola. El diámetro se selecciona según el criterio:

D3 = 0,65 * D1, en mm ………………………………(50)

IV. Rodillos de apoyo

Son fabricados con tubos de acero CT-3, de diámetros normados con rodamientos a bolas radiales de una sola hilera. En los extremos de los rodillos van soldadas tapas con un alojamiento para el rodamiento. El eje es de acero maquinado y en ambas cabezas van tallados dos planos para su montaje con los soportes. Los rodillos de apoyo del lado de retorno son del mismo largo de las tamboras y también los del lado de carga en los transportadores planos; pero en los de banda acanalada, los rodillos de apoyo son más pequeños (aproximadamente 1/3 la longitud de la banda) y están dispuesto en un ángulo opuesto dos de ellos y el del centro, horizontal con el fin de formar la canal con la banda. La colocación de los rodillos es en forma perpendicular al eje de la banda, pero a veces por problemas de alineación se montan con cierto ángulo para provocar una fuerza componente hacia un lado u otro, y así obligar a la banda a entrar en alineación nuevamente. Existen soportes especiales con rodillos autocentrantes, los cuales van montados sobre un pivote que le permite girar en ambos sentidos y por medio de dos rodillos verticales adicionales, empujar la banda hacia el centro nuevamente (Fig. 4.4 A y B). La distribución de los rodillos a lo largo de la traza del transportador se elige según la Tabla 3.6, donde:

- lr’ = (1 – 1,6), en m. Espaciamiento de los rodillos en la rama de trabajo o carga - lr’ carga = lr’/ 2, en m. Espaciamiento en la zona de carga. (Esto es para disminuir vibraciones)

- lr’’ = 2* lr’ (m). Espaciamiento de los rodillos en la rama de retorno


42

Rodillos Flexibles

Los rodillos flexibles para cintas transportadoras están constituidos por varias unidades discoidales de caucho (1), dispuestas sobre un eje (3) de naturaleza flexible conformado por un cable (5) de acero revestido de un material (6) de neopreno, y por varias unidades cilíndricas (2) a los extremos del eje flexible. Cada unidad cilíndrica está conformada por un tubo metálico (7) en cuyos extremos se alojan sendos discos (8) y (9) de caucho, uno de los cuales (8) está atravesado por un eje (4) rígido de acero, que se une por un lado al gancho (10) de sujeción lateral del rodillo flexible y por el otro al cable flexible (5), el cual atraviesa el otro disco (9) del tubo metálico (7) (Fig. 4.4. C). El rodillo flexible tipo guirnalda se utiliza en la parte superior de una cinta transportadora que trabaja en artesa. Sustituye a los tres rodillos metálicos tradicionales, y al bastar un solo rodillo para hacer el trabajo de tres, el soporte donde se coloca es mucho más simple. Al suprimirse los anclajes intermedios que tenían los soportes con rodillos metálicos, se facilita la limpieza y mejora el funcionamiento del rodillo, el

cambio de rodillos y su instalación se pueden hacer mucho más rápido, y por personal no especializado, además debido al sistema de enganche de estos rodillos aumenta la seguridad en la instalación (Fig. 4.5). [18]

Todos los rodillos se comercializan en medidas estándar, desde 400 mm hasta 1 400 mm de ancho de banda, lo cual posibilita la acción de mantenimiento. Los rodillos para

bandas desde 400 mm hasta 800 mm se fabrican con discos de caucho Ø 76 y los rodillos para banda desde 1 000 a 1 400 mm, con discos Ø 90; además, este segundo tipo de rodillos tiene, dentro de cada

A B

C: Rodillos Flexibles

Fig. 4.4. A, B y C. Tipos de rodillos

Rodillos TANDEM

Fig. 4.5. Tipos de rodillos flexibles

Rodillos de guirnalda

Rodamientos para rodillos flexibles


43

gancho que se coloca en los extremos, dos rodamientos en vez de uno (que es lo que llevan los pequeños) aumentando así su vida útil (Tabla 3.5).

Los rodillos flexibles facilitan una alta resistencia a la corrosión; no rasgan la banda, centra la carga en perfecta adaptación a las formas que adopta la banda; guía la banda y facilita una mayor protección de los rodamientos.

Por su gran versatilidad y pocas desventajas se ha incrementado su utilización en la industria de los transportadores de banda.

V. Cuna o bastidor Se confeccionan con vigas de sección normadas con refuerzos de unión tipo celosía, apoyados según cálculo estructural. Sobre esta cuna se apoyan todas las tamboras y soportes de rodillos de apoyo, todas estas uniones son atornilladas facilitando su ensamblaje (Fig. 4.6). VI. Sistema de atesado

Existe gran variedad de diseño para el atesado de los transportadores de banda. Los más usados son mecánicos.

• Para los transportadores pequeños, los sistema de atesado más utilizado son el de tornillo, tornillo-muelle y el de cremallera (carga sobre cada tornillo, de 1,5 a 1,8 carga teórica).

• Para los transportadores largos, el de contrapesos, que pueda estar colocado en la cola o en cualquier otra parte de la rama de retorno.

La longitud del tensado depende de la posición:

• Horizontal: 1 % la longitud del transportador

• Inclinado: 1,5 % la longitud del transportador

En el desplazamiento de tensado debe preverse la reparación de los empates en la banda transportadora.

La ubicación del sistema de atesado se determina por el cálculo de las tensiones, tal como se explica en el Capítulo 3.

VII. Sistema de trasiego

La carga y descarga de un conductor de banda puede realizarse en cualquier punto que se desee, si se siguen los requerimientos de trabajo de estos equipos. La carga debe hacerse lo más cerca del cabezal de cola y la descarga libre por el cabezal motriz, esta es la forma más económica y racional posible. Para materiales a granel, la carga se realiza por medio de tolvas o embudos cuyo ancho en la descarga sea B1 = (0,5-0,7) * B, donde B es el ancho de la banda. Este criterio es para evitar que la carga se derrame por los bordes; además, la parte posterior y los lados del embudo se sellan contra la banda por medio de pedazos de bandas blandas de goma.

Para evitar que el material se quede en el embudo o en las paredes de este, se le da una inclinación entre 10 a 15º mayor que el ángulo de fricción o deslizamiento del material. Cuando el embudo recibe la carga de otro transportador, su ancho por la parte superior será (1,1-1,2) * B.

Para la descarga en puntos intermedios o a todo lo largo del conductor se utilizan los sistemas de arado y de carro descargador (tripper31).

Fig. 4.6 Cuna o bastidor de un transportador de banda


44

El sistema de arado con descarga hacia uno o ambos lados es sencillo y económico, pero deteriora la banda por el intenso rozamiento. Además, estos pueden crear fuerzas laterales que tienden a descentrar la banda.

Los carros descargadores (Fig. 4.7), están compuestos por dos tamboras con el fin de levantar, voltear y descargar la banda. A veces se aprovecha para montar en ellos los sistemas limpiadores de la banda. Estos carros se mueven a lo largo de todo el transportador, pues van montados sobre ruedas, las cuales se desplazan sobre guías o raíles. Estos pueden moverse a mano, alados por cables y winches33, autopropulsados por motores eléctricos, o por la banda aprovechando el giro de los tambores.

VIII. Bandas o correas transportadoras

En el mercado existen diferentes tipos de bandas o correas; estas pueden ser de lona, algodón, caprón4, metálicas, etc.; pero las más utilizadas son las de hilo y goma. Es importante aclarar que en la literatura actual, algunos autores le llaman incorrectamente correas a las bandas transportadoras.

Las bandas están formadas por varias capas de hilos, tejidos en dirección cruzada para dar mayor resistencia a la carga. En el caso de las de hilo y goma, los hilos están vulcanizados dentro de la goma, así se preserva de la fricción y la humedad. Existen también bandas con cables de acero y barras de acero vulcanizados dentro de la goma. Los parámetros principales de las bandas transportadoras son (Fig. 4.8):

Kr: Límite de resistencia a la rotura kg/cm ancho de una capa

i: Número de capas de la banda

B: Ancho de la banda

T: Período de la banda T= L/ 30 v; en min

L: Longitud de la traza

V: Velocidad de transportación

s: Espesor de la cubierta

Kr: Límite admisible de operación de la banda (Tabla 4.8)

K: Coeficiente de seguridad

Ku: Coeficiente de empalme o unión de la banda (Tabla 4.14)

I ≥ [(K * S máx) / (B * Kt * Ku)]……..……… (51) Kt = Kt / K………………………………….. (52)

Las bandas transportadoras con bordes de contención ondulado y tacos transversales, se utilizan en planos muy inclinados, hasta 90º (plano vertical).

Números de capas i Coeficiente de seguridad K

2 a 3 7 4 a 6 7,5

6 a 8 8 9 a 11 8,5

12 a 14 9

Fig. 4.7. Descargadores de arados. Sistemas de descarga

Fig. 4.8. Principales parámetros de las bandas

Sección

transversal


45

4.1.3. Secuencia de cálculo En este epígrafe se enumeran pasos y se brindan tablas y fórmulas para el cálculo de un transportador de banda. Se basará en las ideas del Capítulo 3.

1. Se inicia al seleccionar la velocidad de la banda recomendada con los valores promedios

• Para materiales grandes o terrones, V = (1,02 a 4,19) m/s

• Para materiales en pedazos o terrones medianos, V = (1,00 a 4,19) m/s

• Para materiales granulares a = 3 a 15 mm, V = (1,01 a 4,10) m/s

• Para materiales ligeros y en copos, V = (1,20 a 4,10) m/s

• Para materiales finos, V = (0,20 a 1,68) m/s

• Para materiales quebradizas (peligro de una baja de calidad), V = (0,84 a 1,31) m/s

• Para fardos o paquetes, V = (0,20 a 0,66) m/s

Independientemente que se dan estos datos de velocidades, la Tabla 4.3 recoge los valores recomendados, que se tomarán luego de realizar el cálculo inicial.

2. Se determina el ángulo admisible de inclinación máxima del transportador

[α]máx = αd – αseg …………………………………… (53)

Donde:

αd: ángulo de talud dinámico o en movimiento, del material a transportar

αseg: ángulo de seguridad que, según varios autores, toma valor entre 7 y 10°

3. Se determina el ángulo real de inclinación

L

Harctg =β

…………………………………………… (54)

Donde: H: altura con respecto a la horizontal del transportador

L: longitud de la proyección horizontal del transportador

Si β > [α] máx: no puede transportarse o no se puede emplear banda lisa

4. Seleccionamos el tipo de rodillo que vamos a utilizar

5. Los rodillos de apoyo por el lado de la carga y retorno

• Rodillo plano: Inferior.

Superior.

• Rodillos acanalados: de dos rodillos con ángulos de 20° y 30°.

de tres rodillos con ángulos de 20° y 30°.

• Rodillos flexibles.

6. Seleccionamos el valor del coeficiente C1, que tiene en cuenta el deslizamiento del material en los transportadores inclinados, y que varía en función del ángulo de inclinación (su valor se encuentra en la Tabla 4.2).

Tabla 4.2. Valores del factor C1

ββββ 0 – 10° 10 – 15° 15 – 20° > 20°

C1 1,00 0,95 0,90 0,85


46

7. Determinemos el ancho de la banda (B), en m

• Si los rodillos son planos (inferiores o superiores)

)7,0(576 1 eTanVC

QB

ϕγ=

en m …………… (55)

• Si son acanalados de dos rodillos, pero con un ángulo de inclinación de:

20°, ]1)7,0(6,3[170 1 +

=eTanCV

QB

ϕγ en m ...………. (56)

30°, ]1)7,0(6,3[270 1 +

=eTanCV

QB

ϕγ en m ...……… (57)

• Si son acanalados de tres rodillos, pero con un ángulo inclinado de:

20°, ]1)7,0(6,3[160 1 +

=eTanCV

QB

ϕγ en m ………… (58)

30°, ]1)7,0(6,3[249 1 +

=eTanCV

QB

ϕγ en m ………… (59)

• Si son flexibles

vC

QeB

γ

ϕ

4,51566)70,090(

1

−=

en m ………… (60)

• El valor obtenido se normaliza por la Tabla 4.3, la cual relaciona las velocidades máximas recomendadas, material y ancho de la banda, en mm .

• Este valor de (B) normalizado se compara con la anchura mínima según la granulometría del material. Para cargas no clasificadas Bmín = 2 a + 200 mm

Para cargas clasificadas Bmín = 3,3 a + 200 mm

Entonces: Si Bmín < B, continúa el cálculo

Si Bmín > B, se toma la B inmediatamente superior a Bmín

Con el valor de B normalizado se selecciona por la Tabla 4.3, la velocidad recomendada para el tipo de material que se transporta.

En la Tabla 4.4 se obtienen los parámetros de los rodillos planos y acanalados de tres rodillos. En la Tabla 4.5, se escogen los parámetros de rodillos flexibles superiores, según ángulo de artesa.

8. Con el valor de B y γ en t / m3 se consulta la Tabla 4.6 y seleccionamos:

• Separación máxima de rodillos de apoyo por la zona de la carga lr’; en m

• Separación máxima de rodillos de apoyo en la zona de retorno o libre lr’’; en m

9. Posteriormente, se escoge de la Tabla 4.7 el espesor recomendado del revestimiento de banda:

• Espesor del revestimiento por el lado de la carga δrc

• Espesor del revestimiento por el lado del retorno δra


47

10. Después de obtenidos los espesores, se selecciona la banda por Tabla 4.8

11. Con el ancho (B) normalizado seleccionamos el número de capas (i) de la banda y la reserva nominal de resistencia, por la Tabla 4.9

12. Se determina el peso lineal de la banda qb, en kg/m

qb = 1100 (i * δc + δrc + δra) * B...…………. (61) 13. Luego se determina el peso del material para un metro lineal de la banda qc, en kg/m .

v

Qqc 6,3

= ……………………………………… (62)

14. Por la Tabla 4.10 se determina el peso de los rodillos qr, en kg/m .

15. En la Tabla 4.11 se selecciona el valor del coeficiente de fricción f y eαf, valor que tiene en cuenta la fricción entre la banda y la tambora

48

Tabla 4.3. Velocidades máximas recomendadas para la banda (m/s)

Anchos normalizados de banda (mm)

Propiedades Ejemplos

200

300

400

500

650

800

1 00

0

1 20

0

1 40

0

1 60

0

1 80

0

2 00

0

2 25

0

2 50

0

Poco abrasivas, pero sin cantos vivos

Carbón mineral, vegetal, arcilla marga 1 1,5 1,68 2,09 2,62 2,62 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 4,19 4,19 4,19

Muy abrasivas, pero sin cantos vivos

Grava, clinca, coque 1,02 1,2 1,68 2,09 2,62 2,62 2,62 3,35 3,35 3,35 3,35 4,19 4,19 4,19

En grandes pedazos o terrones

Muy abrasivas, angulosas y con cantos vivos

Minerales, piedra y escoria. 1 1,1 1,31 1,68 2,09 2,09 2,62 2,62 2,62 2,62 2,62 2,62 3,35 3,35

Poco abrasivos Carbón, tierra, creta 1 1,05 1,68 2,09 2,62 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 4,19 4,19 4,19 4,19

En pedazos o terrones de tamaño mediano Muy abrasivos

Gravilla, coque, escoria, minerales, piedras, vidrio partido 1,01 1,05 1,68 2,09 2,09 2,09 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 4,19 4,19 4,19

(Continúa)

49

Tabla 4.3. Continuación



200

300

400

500

650

800

1 00

0

1 20

0

1 40

0

1 60

0

1 80

0

2 00

0

2 25

0

2 50

0

Granulares 3/15 mm

Cereales, carbón menudo, semillas, arena, leguminosas, sal gorda. 1,31 1,68 2,09 2,62 2,62 3,35 3,35 4,19 4,19 4,19 4,19 4,19 4,19 4,19

Ligeros y en copos

Pasta de madera, remolacha cortadas, corteza. 1,2 1,3 2,09 2,62 2,62 3,35 3,35 4,19 4,19 4,19 4,19 4,19 4,19 4,19

Finas

Ligeras, secas y pulverulentas.

Polvo de carbón, ceniza volante, aserrín, azufre, productos químicos, cacao, azúcar. 1,05 - 1,31

(Continúa)

50




200

300

400

500

650

800

1 00

0

1 20

0

1 40

0

1 60

0

1 80

0

2 00

0

2 25

0

2 50

0

Finas Pesadas

Cemento, polvo volante, polvos metálicos, sal fina 1,31 - 1,68

Carbón, coque y arroz 1,05 - 1,31

Quebradizos (peligro de una baja de calidad)

Copos de jabón 0,84 - 1,05

Sacos de yute 0,35 0,43 0,52 0,52 0,66 0,66 0,66

Sacos de papel 0,25 0,36 0,42 0,42 0,52 0,52 0,66

Fardos o paquetes Jaula y cajas 0,2 0,3 0,42 0,42 0,42 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52

51

Tabla 4.4 Características de los rodillos de apoyo rectos y acanalados de tres rodillos

Rodillos de apoyo rectos

Rodillos de apoyo acanalados

Pesados Normales Inferiores Superiores

Normales Ligeros Normales Ligeros Anchura de la banda en mm

ø en mm α°

ø en mm α°

ø en mm α° Diámetro en mm

400 - - - 102 20 30 83 30 102 83 102 83

500 - - - 102 20 30 83 30 102 83 102 83

650 - - - 102 20 30 83 30 102 83 102 83

800 159 20 30 127 20 30 102 30 127 102 127 102

1 000 159 20 30 127 20 30 102 30 127 102 127 102

1 200 159 20 30 127 20 30 102 30 127 102 127 102

1 400 194 20 30 159 20 30 - - 159 - 159 -

Nota: α° es el ángulo de inclinación del rodillo con respecto a la traza trasversal del transportador.

Tabla 4.5. Datos técnicos de los rodillos flexibles

BANDA (mm) No. de discos Peso (kg)

400 7 3,8

500 9 4

650 11 4,5

800 13 5,1

1 000 17 10

1 200 19 11

1 400 21 11,8

Tabla 4.6. Separación máxima de los rodillos superiores lr´ e inferiores lr´´ (mm)

Anchos de la banda (mm)

200 300 400 500 600 650 800 1000 1200 1400 1600 - 2000

Peso específico M T/m³ lr’ lr’’ lr’

lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

< 1

1 60

0

3 20

0

1 60

0

3 20

0

1 50

0

3 00

0

1 50

0

3 00

0

1 40

0

2 80

0

1 40

0

2 80

0

1 40

0

2 80

0

1 30

0

2 60

0

1 30

0

2 60

0

1 20

0

2 40

0

1 10

0

2 20

0

(Continúa)

52



200 300 400 500 600 650 800 1000 1200 1400 1600 - 2000

Peso específico M T/m³ lr’

lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

lr’ lr’’

1 - 2

1 50

0

3 00

0

1 50

0

3 00

0

1 40

0

2 80

0

1 40

0

2 80

0

1 30

0

2 60

0

1 30

0

2 60

0

1 30

0

2 60

0

1 20

0

2 40

0

1 20

0

2 40

0

1 10

0

2 20

0

1 00

0

2 00

0

> 2

1 40

0

2 80

0

1 40

0

2 80

0

1 30

0

2 60

0

1 30

0

2 60

0

1 20

0

2 40

0

1 20

0

2 40

0

1 20

0

2 40

0

1 10

0

2 20

0

1 10

0

2 20

0

1 00

0

2 00

0

1 00

0

2 00

0

Nota: analizar en la zona donde se encuentra el dispositivo de carga al transportador los rodillos en la zona de carga irán más pegados l’

r = 0,51 x l´’r (m)

Tabla 4.7. Espesor recomendado del revestimiento de la banda de goma (mm)

Carga Espesor del revestimiento de la banda en mm

Por el lado de la carga de la banda (δ rc)

Por el lado de apoyo de la banda (δ ra)

Carga a granel

En grano, polvo, no abrasivas (grano, carbón de piedra) 1,5 1

En pedazos pequeños, granos y en polvo, abrasivas (cemento, arena, tierra de molde, grava, coque) 1,5-3 1

En pedazos mediano y ligeros poco abrasivos (carbón de piedra, briqueta de turba) 2-3,5 1

En pedazos mediano y ligeros, abrasivas (clínker, piedra, sal en piedras) 4,5-6 1

En pedazos, mineral manganífero muy pesado, limonita 6-10 1,5

Carga por piezas

Ligeras en embalaje de papel y tejido (paquetes, libros). 1-1,5 1

Pesados en sacos, bolsos y fardos 1,5-3 1

En embalaje rígido con un peso de hasta 15 kg (cajas, toneles, cestas) 1,5-3 1

En embalaje rígido con un peso mayor a los 15 kg 1,5-4,5 1-1,5

Sin embalaje (piezas, cerámicas) 1,5-6 1-1,5

53

Tabla 4.8.Características de las bandas para transportadores

Espesor de la capa (δ rc) Tipo de banda

Marca

(Normas GOST)

Límite de resistencia a la rotura Kr

(kg/cm) Con junta de goma

Sin junta de goma

Diámetro del trasmisor D, en mm e i no. de juntas o capas

820 1,5 1,25 125-150 i

0-5 De algodón

0-12

55-115 1,9 1,5 160-200 i

De algodón - lavsán x-120 120 2 1,3 170-180 i

k-4-3 150 1,25 0,9 160-170 i

k-8-3t 180 180-200 i

200 180-200 i De caprón

k-10-2-3t 300

1,8 1,4 220-240 i

1,8 1,4 800 para i = 5

1000 para i = 6

1250 para i = 8

1600 para i = 9

Anido a-12-3 300

2000 para i = 10

pt-1500 1500 800-1000

pt-2500 2500 1250 Goma cable

pt-3500 3500

1600-2000

Tabla 4.9 Ancho de la banda, números de capas y reserva nominal de resistencia


Número de capas ( i )

Reserva nominal de resistencia ηo

200 2-4 9-10

300 3-4 9-10

400 3-5 9-10

500 3-6 9-10

600 3-7 9-10

650 3-7 9-10

800 4-8 9,5-10,5

1000 5-10 9,5-10,5

1200 6-12 10-11

1400 7-12 10-11

1600 7-12 10-11

1800 8-12 10-11

2000 9-14 10-11

54

Tabla 4.10. Determinación del peso de los rodillos Fórmulas

De acuerdo a la condición de la carga Tipo de Rodillos Por el lado de apoyo o carga (kg/m) Por el lado de retorno ó libre (kg/m) Planos qarp = 10 B + 3/ lr´ qrrp = 10 B + 3/ lr´´ Acanalados qra = 10 B + 7/ lr´

Tabla 4.11 Valor del coeficiente de fricción y efα

e fα en grados y en radianes

150° 180° 210° 240° 250° 270° 300° 330° 360° 400° 480° 540° Material de la superficie del tambor

f coeficiente de fricción 2,6 3,14 3,66 4,19 4,4 4,7 5,24 5,75 6,28 7 8,38 9,42

Fundición gris, elaborada muy húmeda 0,1 1,9 1,37 1,44 1,52 1,52 1,6 1,69 1,78 1,87 2,02 2,32 2,57

Goma suavemente pulida muy húmeda 0,15 1,48 1,6 1,79 1,87 1,93 2 2,19 2,34 2,57 2,87 3,51 4,11

Fundición gris, elaborada, húmeda, polvo 0,2 1,78 1,87 2,08 2,31 2,41 2,57 2,84 3,17 3,51 4,04 5,34 6,59

Revestido con banda de goma húmeda 0,25 1,91 2,19 3 3,5 3,51 3,51 3,69 4,21 4,81 8,17 10,6 12,4

Fundición gris, elaborada, atmósfera seca y polvo 0,3 2,2 2,57 3,61 3,74 4,11 4,33 4,58 5,63 6,59 11,6 16,9 18,8

Madera suavemente pulida, atmósfera seca y polvorienta 0,35 2,5 3 3,61 4,33 4,66 5,15 6,18 7,42 9,02 11,6 18,8 27,1

Goma suavemente pulida, atmósfera seca, polvo 0,4 2,8 3,51 4,99 5,34 5,81 6,6 8,13 10 12,4 16,4 28,6 43,3

Revestida con madera húmeda 0,45 2,8 3,51 5,81 6,6 8,13 10 12,3 43,3

Revestida con madera muy húmeda 0,5 3,64 4,81 9,02 10,5 13,5 17,8 28,1 111


55

16. Con estos valores se determina el coeficiente de tensión máxima Ks

1−=

α

α

f

f

e

eKs

……………………………………….. (63) Donde:

f: coeficiente de fricción de la banda sobre la tambora α: ángulo de contacto de la tambora con la banda

17. Se escoge el valor de at = (250 a 400) kg/m, los valores menores se toman para el traslado de cargas ligeras mediante transportadores cortos, y los mayores para cargas muy pesadas con transportadores largos.

18. Se determina el peso de las partes giratorias (Gg), en kg. Gg = (q’r +q’’r) Lh + Zt * at * B3 ....................................... (64)

Donde: q’r: peso lineal de los rodillos por el lado de la carga, en kg

q’’r: peso lineal de los rodillos por el lado de retorno del transportador, en kg Nota: en dependencia del tipo de rodillos por cada lado se sustituirá por la expresión que corresponda, según Tabla 4.10.

Lh: longitud en la proyección horizontal del transportador

Zt: número de tamboras

at: valor dado por varios autores, que oscila entre 250 y 450 kg/m3, los valores menores se toman para el movimiento de cargas ligeras mediante transportadores cortos, y los mayores para cargas pesadas con transportadores largos

B: ancho de la banda, en m .

19. Se determina la suma de los pesos o, como otros autores lo denomina, el peso sumario de las partes móviles del transportador (Gm), en kg .

Gm = 2 qc Lh + Gg……………………………….. (65) 20. Se selecciona el rango del factor K’ = 1,05 a 1,10; para el cálculo preliminar de la fuerza de tracción.

Este depende de la complejidad de la traza del transportador.

21. En la Tabla 4.12 seleccionamos el coeficiente de resistencia de los rodillos de apoyo (W).

Tabla 4.12. Coeficiente de resistencia de los rodillos de apoyo (w)

Valores de (w) para los rodillos de apoyo Condiciones de trabajo del transportador Recto Acanalados Flexibles

Ligeras 0,018 0,02 0,081

Medianas 0,022 0,025 0,045

Pesadas 0,035 0,04 0,052

Muy pesadas 0,04 0,06 0,057

22. Determinamos la fuerza de tracción (P), en kg

Pest = K’ [(Gm + qc Lh) w ± qc H]............................... (66)

Donde:

H: altura del transportador. Si hay descargador de arado intermedio, H se sustituye por (H + 3,6 B) 23. Se determina la tensión máxima de la banda Smáx, en kg

Smáx = P * Ks………………………………………. (67)


56

24. Determinamos el número de capas (comprobación)

BK

Sni

r

máx

*

*

=

……………………………………… (68)

4.1.4 Cálculo de resistencia de un transportador de banda Hallamos: 1. Resistencia del izaje de la carga y la banda hasta una altura (H)

W = ± (qc + qb) Hi…………………………………. (69)

2. Resistencia de los rodillos de apoyo. Considerar el trabajo de deformación de la banda

W = (qb + qc + qr) Li w…………………………….. (70)

3. Resistencia de los bordes fijos con el material

3.1 Para cargas movedizas. W = f1 Lb γ nb Li ………… (71) Donde, el valor del coeficiente de fricción del material sobre el borde de:

acero f1 = 0,75 tg φs

goma f1 = 0,85 tg φs hormigón f1 = tg φs

Se toma el valor del coeficiente de presión lateral (nb), este relaciona la presión que ejerce el material sobre las paredes de los bordes fijos:

s

btg

Vkn

ϕ21

)2,1(

+

+=

…………………………………. (72) k = 1 para transportadores fijos

k= 1,1 a 1,2 para móviles 3.2 Si la carga es por pieza W = qe Li

Donde:

qe : resistencia específica de los bordes = (0,05 a 0,15) kg/m

Li : proyección horizontal de la parte examinada

4. Resistencia de los dispositivos de carga (tolvas y embudos)

Esta resistencia está dada por la expresión: Gw

Be

leqchW += '

; en kg

A partir de aquí:

• Se toma la longitud del embudo de carga (le), en m

• Se toma el coeficiente, que tiene dimensión de longitud y depende de la velocidad h’, en m

- Si V < 1 m/s; h’ = 0,5

- Si V >1 m/s; h’= 0,65

• Se determina el ancho de la ranura del embudo Be = (0,5 a 0,7) B

• Se determina la longitud del orificio de la tolva a lo largo de la banda A1, en m

• Entonces, la presión G de la carga sobre la banda horizontal será:

1

21

22,4

ABe

ABeG s

+=

γ

; en kg/m………………………………. (34)


57

Donde:

γs: peso específico del material a granel suelto, en kg/m3

La presión G de la carga en la banda inclinada, se calcula por la expresión:

βmGGi *=; en kg/m……………………………………….. (73)

Donde:

mβ: coeficiente de inclinación; mβ = cos2 β + mi sen2 β Aquí:

β: ángulo de inclinación de la banda debajo de la tolva mi: coeficiente de movilidad de la carga a granel; mi = 0,18/tg φs

• En las tolvas de rejillas y barrotes, la presión que ejerce la carga sobre la banda del transportador se calcula:

G = 0,8 Be Fa γs; en kg/m

Donde:

Be: ancho de la ranura; para las tolvas de escalones se toma el ancho medio

Fa: activa de la ranura, excluyendo los barrotes

• La presión del material que cae en la banda con una altura h’’ (con la tolva vacía), será: G ≈ 0,1 Q √ h’’; en kg/m

Entonces, cuando el transportador comienza su movimiento con el embudo cargado, la resistencia del dispositivo de carga es mayor que con el movimiento establecido. La fórmula que lo define es:

Tolva llena )5,1(7,0 1fwG

Be

leqcW ++=

; en kg ………………… (74)

5. La resistencia de los lanzadores de arado, se calcula: W = kr qc B; en kg

Donde:

B: ancho de la banda, en m

kr: coeficiente de resistencia (3,1 a 3,6)

6. Resistencia de los dispositivos de limpieza

W =ql B; en kg Donde:

ql: resistencia del dispositivo de limpieza relacionada con la unidad de anchura de la banda. Se comporta para:

• Los raspadores y arados de limpieza ql = (30 a 50), en kg/m

• Los cepillos de tambor giratorios ql = (2 a 6) vc, donde vc es la velocidad circunferencial del cepillo, en m/s

7. Resistencia en los cojinetes de las tamboras de transmisión

2)( t

tSenwSsSeWeα

+=………………………………… (75)

Donde: Se y Ss: tensión de la rama de entrada y salida de la banda en la zona de flexión

α t : ángulo de flexión de la banda en el tambor

wt : coeficiente de resistencia de los cojinetes de las tamboras, se determina:


58

wt = µ1 dm/Dt

Donde:

µ1: coeficiente de resistencia de los cojinetes de rodamiento. Se comporta entre 0,01 y 0,06; en dependencia de la cantidad de polvo en la atmósfera

dm y Dt: diámetros del muñón y de la tambora, respectivamente

Para las tamboras con cojinetes de rodamientos, wt = 0,002 a 0,015

Si se desprecia los dispositivos de limpieza wt = 0,03 a 0,05

Si el régimen es de arranque, entonces se toma el valor de wt en 1,5 veces mayor que el indicado

8. Resistencia de cojinetes de los tambores de desviación.

W = 2,15 Se wt 2tSen

α

……………………………………. (76) 9. Resistencia de las partes curvilíneas del transportador

W = Ss Kk

Donde: ke

Kkωα

11−=

e = 2,72: base de los logaritmos naturales

αk: ángulo de flexión de la banda en la parte curvilínea, en grados.

Si se conoce la magnitud de Se, entonces la resistencia se calcula por la fórmula:

)1( −= kweSeW

α

; si el producto de wαk ≤ 0,1 entonces W = Se wαk.

10. Resistencia debido a la flexión de la banda con revestimiento de goma

W = kb B i

Donde:

B: ancho de la banda, en m i: número de capas

Si Dt ≤ 0,6 m kb = 2 kg/m Si Dt > 0,6 m kb = 1,5 kg/m

Esta fórmula se cumple con un ángulo de flexión de la banda ≥ 90°; si los ángulos de flexión son menores, se prescinde de esta resistencia.

11. Resistencia de los carros lanzadores de doble tambor

Esto se determina mediante la suma de las resistencias independientes que se encuentran en el carro de los rodillos de apoyo, tamboras, dispositivos de limpiezas, etc.

No siempre se determinan todas las resistencias en un transportador; este epígrafe amplía lo planteado en el Capítulo 3 y enuncia todas las posibles resistencias presentes en un transportador de banda, para el conocimiento de los lectores. Su cálculo permite determinar la fuerza de tracción con el régimen establecido para el arranque y, por ende, posibilita la eficiente selección de su complejo motriz.

Luego del cálculo de resistencia, se determina el diámetro de la tambora, normalizado por Tabla 4.13

Escogemos el valor de la presión admisible Pb < 4 kg/cm2

Determinamos

2/,42

cmkgenBD

SP

t

b ≤=

si no se cumple, tomamos de la Tabla 4.13 el diámetro inmediato superior de la tambora.


59

Tabla 4.13 Anchura de la banda y diámetro de los tambores

Diámetro de los tambores libres Ancho de la banda en (mm)

Diámetro de los tambores de transmisión De tensión De desviación

125 100 Rodillo

200 150 125 100

160 150 Rodillo

300 200 180 150

250 200 Rodillo

400 400 320 250

250 200 Rodillo

400 320 250

500 500 400 250

250 200 Rodillo

400 320 250

500 400 250

650 630 500 320

400 320 Rodillo

500 400 320

630 500 320

800 630 400

800 1000 800 500

500 400 Rodillo

630 500 320

800 630 400

1000 800 500

1000 1250 1000 630

500 500 Rodillo

800 630 400

1000 800 500

1250 1000 630

1200 1600 1250 800

800 630 400

1000 800 500

1250 1000 630

1400 1600 1250 800

1000 800 500

1250 1000 630

1600 a 2000 1600 1250 800

Donde:

S: tensión de la banda en el punto estudiado.

Dt: diámetro de la tambora. B: anchura de la banda.


60

Determinamos los diámetros de:

• Tambores extremos o de tensión de Dtr = 0,85 Dt.

• Tambores de desviación Dtd = 0,50 Dt.

4.1.5. Cálculo de las tensiones estáticas Para determinar la tensión del órgano de tracción flexible en cualquier punto del transportador, se utiliza la siguiente fórmula:

Si= S (i -1) + W1

Donde: S (i -1): tensión en el punto (i -1)

W1: resistencia entre los puntos (i -1) El cálculo de tensiones en los transportadores comienza, generalmente, en la salida de la banda de la tambora de transmisión. La tensión en este punto se denomina Ss y se determina, aproximadamente, durante el cálculo preliminar del transportador:

Ss = S máx – P

Como resultado del cálculo de todos los puntos del transportador, se halla en cada uno de ellos la tensión de la banda y la fuerza de tracción del transportador:

P = Se – Ss

Donde:

Se: tensión de la banda en la entrada de la tambora de transmisión. La tensión mínima admisible de la banda depende de la magnitud de la flecha de flexión permitida entre los rodillos de apoyo, y se determina por la expresión:

Smín = (qc + qb) lr2 cos2 β / γ (f)

Donde:

lr: distancia entre los rodillos de apoyo

β: ángulo de inclinación de la banda con respecto a la horizontal.

(f): flecha de flexión admisible; (f) = (0,025 - 0,03) lr

4.1.6. Cálculo de las fuerzas dinámicas, selección del motor eléctrico y reductor Después de determinada las resistencias, volvemos a hallar algunos parámetros a modo de comprobación.

1. Fuerza de tracción P = (Se-Ss); en kg .

2. Determinamos la potencia en la tambora motriz.

tn

vPN

*102

*=

; en kW …………………………………… (77)

Donde:

P: fuerza de tracción total, en kg. v: velocidad del órgano de tracción flexible, en m/s.

nt: eficiencia de la transmisión, que incluye o no las pérdidas en el árbol propulsor. 3. Por catálogos seleccionamos el motor eléctrico, entrando con N, en kW

Tomar del catálogo: tipo de motor, nacionalidad, potencia N y frecuencia n’.

a

nom

arr kM

M=


61

Donde:

ka: coeficiente de arranque seleccionado por catálogo.

Entonces, conociendo uno de los dos componentes de este indicador y el propio coeficiente, se puede determinar:

El momento nominal, n

NM nom =

El momento de arranque, Marr = 1,3 * Mnom

5. Entonces, la magnitud de la fuerza de tracción del transportador Pa. din se puede expresar por:

Pa. din = Pa + Pdin

Donde:

Pa: fuerza de tracción estática durante el arranque Pdin: incremento dinámico de la fuerza de tracción

( ) ( )( )bt

araestmáx

DGD

nGDiMMPdin

δ+

+−= −

)(

22

2'

; en kg ……………… (78)

En esta expresión:

Mmáx: momento máximo en el árbol del motor

Mest – a: momento de arranque estático reducido al árbol del motor

Entonces: ar

btaaest

ni

DPM

'2

)( δ=−

na: eficiencia de arranque y se determina: na = 1 – ( 1 – n0 ) ka CT (79)

δb : espesor de la banda

v: velocidad de la banda

i’r : relación de transmisión requerida del reductor y se determina: v

wDi mbtr 2

)('

×+=

δ

; este valor debe ser redondeado

6. Se determina la velocidad angular del motor

30m

m

nw

π=

; en rad/s .

El valor del coeficiente de arranque oscila Ct = (0,55 a 0,60).

7. Seleccionamos el reductor por catálogo, al tomar los datos siguientes:

• Relación de transmisión i ‘r.

• Potencia a trasmitir.

• r/min admisible > a las r/min del motor.

Entonces comprobamos Marr > Marr – est. 8. Se determina el momento de inercia general: GD2 = ka (Gi Di

2 ) + (GD2)t ………… (80)

Se escoge el valor del coeficiente que tiene en cuenta la masa de las piezas de la transmisión que rotan más lentamente que el árbol del motor ka = 1,05 a 1,15.

Gi Di2: momento de inercia sumario del rotor y del acoplamiento.


62

(GD2)t: momento de inercia del transportador.

( ) ( )ra

btet

in

DGGD 2'

2

2 δ+=

………………………………………….. (81)

Donde:

Ge: peso reducido de las partes móviles y la carga en el transportador.

Ge = ke [ ( qc + 2 qb ) L + kg Gg ]; en kg ………………………………. (82)

Donde:

ke: coeficiente que tiene en cuenta el alargamiento elástico de la banda

ke = 0,50 a 0,70 goma y lona.

ke = 0,85 a 0,95 goma y cable.

qc: peso de un metro lineal de la carga en la banda del transportador.

qb: peso lineal de la banda.

L: longitud del transportador.

kg: coeficiente que tiene en cuenta la velocidad circunferencial de las masas giratorias.

Se selecciona el valor del coeficiente que tiene en cuenta la velocidad circunferencial de las masas giratorias kg = 0,70 a 0,80. Los valores más altos se toman para los transportadores cortos, los menores para los largos (algunas decenas o cientos de metros).

Gg: peso de las partes giratoria (fórmula 64)

9. Determinamos el momento de frenaje en el árbol del motor:

r

btf

i

DtHqcPCHqcnM

2])([0

δ+−−=

………………….. (83)

Donde:

H: altura de izaje de la carga.

P: fuerza de tracción del transportador. δb: espesor de la banda.

ir: relación de transmisión del árbol de la tambora al de frenado. no: eficiencia del mecanismo de transmisión teniendo en cuenta la eficiencia de la tambora.

10. El momento máximo se determina Mmáx = 1,8 Mnom. 11. Determinamos la fuerza de tracción del transportador.

Pa (din) = Pa + Pdin ………………………………………….. (84)

Determinamos la tensión necesaria en la salida de la banda. Esta debe cumplir con Euler para que no exista resbalamiento.

( )1

.−

=kfe

dinPadinSs

α ……………………………………………. (85)

13. Determinamos la fuerza aplicada a dispositivo de tensión.

Gt = 2,1 Se – l Donde:

Se – l: tensión de la entrada de banda en el dispositivo de tensión.

14. Determinamos el desplazamiento del mecanismo de tensión Lt = (0,01 a 0,015) Lh. 15. Determinamos la tensión máxima del transportador.


63

Smáx – din = Sett + (Sstm – Sedin)………………………………(86)

Donde:

Sett: tensión de entrada a la tambora de tensión.

Sstm: tensión a la salida de la tambora motriz.

16. Escogemos el valor del coeficiente dependiente del tipo de unión de la banda (Ku) en la Tabla 4.14, y el valor del coeficiente que tiene en cuenta la irregularidad de la distribución de los esfuerzos Ki = 1-0,03 i. [10, 12,13]

Tabla 4.14 Valor del coeficiente de empalme o tipo de unión de la banda [Ku]

Tipo de unión Ku

Costura 0,50

Encoladura fría 0,75

Unión vulcanizada 0,80

Unión mediante remache y grilletes 0,55

Unión con pernos 0,65

17. Verificamos la reserva de resistencia de la banda:

[ ]5,1

.

⟩=dinmáx

rS

KuKBKrin

……………………………….. (87) Donde:

i: número de capas. Kr: límite admisible de operación de la banda (Tabla 3.8).

K: coeficiente de seguridad.

Ku: coeficiente de empalme o unión de la banda (Tabla 3.14).

18. Verificamos el paso de los rodillos:

( )

bc qq

Slr

+

−≤

3,02,0

…………………………………….. (88)

Donde: S: tensión de la banda en el punto estudiando.

4.2 TRANSPORTADOR DE TABLILLAS 4.2.1. Transportador de tablillas. Descripción general La composición y ubicación de las partes componentes del transportador de tablillas (Fig. 4.9) son semejantes a las de un transportador de banda. Este transportador está compuesto por: una estructura metálica (1), en cuyos extremos se colocan una catalina motriz (2) y una catalina de cola (3) que forman parte del sistema de atezado. La estructura soporta el órgano portador, compuesto por tablillas (4) que se acoplan al órgano de tracción, generalmente formado por cadenas (5). A la tambora motriz se acopla el resto del sistema motor (6).

El transportador de tablilla tiene una o varias tolvas (7), que suministran el material al transportador y que pueden estar situadas en cualquier punto de la rama cargada. La descarga se realiza al final de la traza mediante un embudo (8).


64

El transportador de tablilla difiere del de banda en el órgano portador y el órgano de tracción, lo que implica modificaciones constructivas: en los extremos del transportador se sustituyen las tamboras por catalinas; y en el dispositivo de apoyo, se sustituyen los rodillos por un perfil laminado donde se desliza o rueda la cadena utilizada.

Los transportadores de tablillas se emplean en el movimiento de materiales a granel y en bultos, por trazas horizontales e inclinadas; estos son capaces de manipular cargas pesadas, en pedazos grandes, abrasivos y calientes. Tienen amplio uso en la industria química, metalúrgica, extractiva y cañera (Fig. 4.10). Durante el recorrido de la traza, el material puede ser sometido a diferentes procesos: lavado, secado, pintura, recocido, etc. Los transportadores de tablilla tienen las siguientes ventajas:

• Pueden transportar cargas pesadas en grandes pedazos y a elevadas temperaturas.

• Alcanzan capacidades de 2 000 t/h o más.

• Las trazas son de gran longitud, con la posibilidad de usar accionamientos intermedios.

• Se mueven suavemente y sin ruido.

• Pueden cargarse directamente sin usar alimentadores.

Fig. 4.9. Transportador de tablillas

Fig. 4.10. Trazas de un transportador de tablilla


65

• Admiten amplia gama de trazas diferentes, con radios de curvatura menores que los transportadores de banda (generalmente R varía de 5 a 8 m).

Las principales desventajas son:

• Elevado peso propio de las tablillas y cadenas.

• Elevado costo por la complejidad de su fabricación.

• Mantenimiento complejo debido al gran número de articulaciones.

4.2.2 Partes componentes del transportador de tablillas Se analizarán las diferentes partes que componen un transportador de tablilla: órgano de tracción, tablillas, sistema de transmisión, sistema de atezado y estructura.

1. Órgano de tracción

Los transportadores de tablillas suelen equiparse con dos cadenas de distintos tipos; pero las más utilizadas son las del tipo de planchetas de buje y ruedas, ya sean con o sin rebordes (tipo Bk).Pueden tener cojinetes de deslizamiento o rodamiento; los últimos se utilizan en los transportadores pesados.

2. Tablillas

Las tablillas son el órgano portador de este tipo de transportador y se seleccionan de acuerdo al material que deberá transportarse. Estas pueden ser de diferentes diseños, que a continuación se relacionan (Fig. 4.11):

a) Tablillas sin guarderas, espaciadas y lisas con cadenas de ruedas. b) Tablillas sin guarderas, espaciadas y lisas con cadenas sin ruedas.

c) Tablillas sin guarderas y lisas con cadenas sin rolletes o con ellos.

d) Tablillas sin guarderas corrugadas. e) Tablillas con guarderas lisas.

f) Tablillas con guarderas corrugadas.

g) Tablillas con guarderas de tipo profundo onduladas y de cajuela.

h) Tablillas sin guarderas anillo rectangular. [22]

3. Sistema de transmisión

El sistema de transmisión en este caso se diferencia de los de banda pues en vez de tener tamboras, utilizan catalinas. Las catalinas motrices se construyen de acero o hierro fundido y pueden llegar a tener entre 5 a 8 dientes y más.

4. Sistema de atezado

En estos equipos generalmente el sistema que se usa es el de tensores mecánicos del tipo de tornillo o tornillo-muelle.

5. Estructura

La estructura de los transportadores de tablillas es de perfiles laminados, generalmente angulares de alas iguales del número 5,6 al 7,5 y canales del número 6,5 al 12.

4.2.3 Secuencia de cálculo. Los datos iniciales para calcular los parámetros fundamentales de un transportador de tablilla, son similares a los de un transportador de banda.

Fig. 4.11. Formas de las tablillas


66

1. Se debe empezar analizando las velocidades recomendadas para los transportadores de tablilla, que depende de su aplicación y construcción:

• Para una serie normal, los límites están V = (0,02 a 1,25) m/s.

• Para uso general las velocidades máximas son: V = (0,10 a 0,4) m/s.

• Para transportadores alimentadores V = (0,05 a 0,20) m/s.

• Para transportadores utilizados en materiales fundidos V = (0,01 a 0,10) m/s.

• Para transportadores que trabajan con materiales abrasivos V < 0,2 m/s.

2. Se selecciona el coeficiente de llenado del transportador de tablilla (ϕ).

• Para la carga a granel:

- Cuando es uniforme su alimentación, entonces: ϕ = 0,85 a 0,80

- Si la alimentación es irregular, entonces: ϕ = 0,75 a 0,8

• Para la carga no homogénea que pasa en el transportador y regularmente ϕ = 0,5 a 0,7.

• Para los transportadores que efectúan operaciones tecnológicas ϕ = 0,25 a 0,5.

3. Para los transportadores inclinados el coeficiente de llenado disminuye según el ángulo de inclinación.

• Cuando el ángulo de inclinación es de 10 a 20°, disminuye aproximadamente un 5 %.

• Cuando el ángulo de inclinación es > 20°, disminuye 10 %.

• Cuando los bordes son fijos, los valores de ϕ disminuyen de 10 a 15 %.

4. Se selecciona la altura de los bordes (h), en m.

h = (0,20 a 0,30) materiales ligeros y homogéneos. h = (0,10 a 0,18) materiales pesados, en pedazos grandes, con golpes o calientes.

5. Se determina el ancho del entablillado (B), en m. Las tablillas sin guarderas: se recomiendan cuando la capacidad es < 25 m3/h y los pedazos son pequeños.

Se toma el valor del coeficiente que tiene en cuenta la disminución de la sección transversal del material, debido a la inclinación del material C2, por Tabla 4.15.

Tabla 4.15 Factor C2

Tipo de tablilla Ángulo de inclinación del transportador (grados) Sin bordes Con bordes

Hasta 10 ° 1,00 1,00

De 10 a 20° 0,90 0,95

Más de 20° 0,05 0,90

Luego de tener los datos expuestos, se determina el ancho de la tablilla (B).

Sin bordes ( )ϕγ 4,0648 2 TanVC

QB =

; en m ……………………………. (89)

Con bordes ( )ϕγ 4,0945 2 TanVC

QB =

; en m ……………………………. (90)

Después de obtenido el valor de B, se debe normalizar por Tabla 4.17, y tomar todos los valores que ella nos brinda o, al menos, los que utilizaremos posteriormente en el cálculo. Este valor es verificado teniendo en cuenta las dimensiones del material a’.


67

Si el material contiene hasta 10 % de pedazos grandes, B≥ (1,70 a’ + 200), en mm .

Si el contenido de pedazos grandes es hasta el 100 %, B ≥ (2,50 a’+ 200), en mm .

6. Determinamos el peso del material por la expresión 62.

Con estos resultados se está en condiciones de entrar en el análisis de las resistencias del transportador.

4.2.4 Cálculo de resistencia de un transportador de tablillas 1. Determinamos las resistencias en las partes horizontales rectilíneas.

Para la rama cargada Wac = (q + q0) Lh w; en kg Para la rama libre Wal = (q0 Li w); en kg

Donde:

q: peso del metro lineal de la carga.

q0: peso de un metro lineal de las partes móviles.

Lh: longitud en la proyección horizontal del transportador.

Li: longitud del tramo de proyección horizontal en la rama libre.

2. Determinamos las resistencias en las partes inclinadas rectilíneas.

Para la rama cargada Wbc = (q + q0) (Lh w ± H); en kg

Para la rama libre Wbl = (q0) (Li w ± H); en kg

Donde:

H: altura de izaje de la carga, en m w: coeficiente de resistencia de la parte móvil en las partes rectangulares o coeficiente de tracción que se emplea en dependencia de la construcción de la parte móvil y de las condiciones de trabajo del transportador. Los valores de w para los cálculos previos se puede adoptar:

Para ruedas con cojinetes de deslizamiento w = 0,08 a 0,11.

Para las ruedas con cojinetes de rodamiento w = 0,025 a 0,04. Este coeficiente, también se puede determinar. A través de la siguiente expresión:

rD

kdfcw

2* +=

Donde:

c: coeficiente que tiene en cuenta la fricción de los bordes u otras resistencias debido a la fricción de los elementos que protegen la parte móvil del desplazamiento lateral; generalmente se toma c = 1,1 a 1,20.

d: diámetro del casquillo o del pasador en el cual rota la rueda o rodillo, en cm

Dr: diámetro de la rueda o del rodillo, en cm

f: coeficiente de fricción en el cubo de la rueda (Tabla 4.16)

k: coeficiente de fricción de rodamiento, en cm (Tabla 4.16)

68

Tabla 4.16. Coeficientes f y k

f k en cm

Condiciones de trabajo del transportador Ruedas con casquillos (fricción de deslizamiento)

Ruedas en cojinetes de rodamiento

Ruedas con fundición en coquillas

Ruedas con llantas elaboradas

Ligeras, seco y limpio, ausencia de polvo y de material esparcido 0,15 0,03 0,07 0,05

Medias polvo no abrasivo, es posible el material en las guías, humedad moderada 0,2 0,04 0,09 0,06

Pesadas, polvo abrasivo, humedad elevada, esparcimiento considerable del material 0,25 0,06 0,12 0,08

69

Tabla 4.17 Características principales del entablillado normalizados (mm)

Productividad en m3/h

Velocidad en m/s

Ancho del entablillado B (mm)

Altura de los bordes h (mm)

Espesor del entablillado δ

Paso t (mm)

Fuerza de tracción de dos cadenas en kg

Diámetro del pasador "d" en (mm)

E en (mm)

Peso de 1 m lineal de la parte móvil qo en kg/m 0,12

5

0,16

0,2

0,25

0,31

5

0,4

*100

125

400 160 4 250 1120-1800 13-16 580-600 45-55 16 20 25 30 40 50

100

*125

160 4 250 1800-2800

200

500 250 5 320 4500 16 - 24 700-745 65-85 25 30 40 50 65 80

100

125

*160 4 320 2800-4500

200

250

650 320 5 400 7100 20 - 30 880-910 85-110 40 50 65 80 100 125

100

125 320 2800

160 4

*200 7100

250

800 320 5 400 11200 20-36 1030-1120 105-160 65 80 100 125 160 200

(Continúa)

70


Productividad en m3/h

Velocidad en m/s

Ancho del entablillado B (mm)

Altura de los bordes h (mm)

Espesor del entablillado δ

Paso t (mm)

Fuerza de tracción de dos cadenas en kg

Diámetro del pasador "d" en (mm)

E en (mm)

Peso de 1 m lineal de la parte móvil qo en kg/m 0,12

5

0,16

0,2

0,25

0,31

5

0,4

100

125

160 4 400 7100

200

*250

1000 320 5 500 11200 30 -36 1280 - 1320

165 - 190 100 125 160 200 250 320

100

125

160

200 4 400 7100

250

1200 *320 5 500 18000 30 -44 1465 - 1560 22 - 260 160 200 250 320 400 500

Nota: Los señalados con * son los bordes óptimos para cada ancho de entablillado

Tabla 4.18 Coeficientes de w y λλλλ

Valor de λ con los ángulos de desviación

Valores w Hasta 30° Mayor de 30° y hasta 60°

Mayor de 60° y hasta 90°

Ruedas con cojinetes de rodamientos 1,015 1,035 1,045

Ruedas con casquillos de deslizamiento 1,05 1,10 1,16


71

Si el transportador es de bordes fijos, entonces se añade las pérdidas debido a la fricción del material sobre los bordes fijos.

Ws = 1000 γa h2 f’ L; en kg

Donde:

γa: peso específico aparente de la carga, en t/m3

h: altura del borde.

f ’: valor del coeficiente de fricción del material sobre el borde. L: longitud de los bordes, en m.

3. Determinamos la resistencia al movimiento en las partes curvilíneas.

Para la rama cargada Wcc = Sn – 1 (λ - 1) + (q + q0) (w Lh ± H).

Para la rama libre Wcl = Sn – 1 ( λ - 1) + q0 (w Li ± H).

Donde: Sn–1: valor de la tensión en la parte móvil del transportador al comienzo de la parte curvilínea. El valor del coeficiente de resistencia durante el rodeo de la barra guía curvilínea (λ) se determina por λ = e wα, donde w es el coeficiente de resistencia de los elementos de la cadena y α el ángulo de contacto entre la barra y la cadena.

e: base de los logaritmos naturales = 2,71.

λ: se determina por λ = e wα, donde w es el coeficiente de resistencia de los elementos de la cadena y α el ángulo de contacto entre la barra y la cadena. También se puede seleccionar por la Tabla 4.18.

4. Determinamos la resistencia en las catalinas.

Wd = Sn-1 (ξ - 1)

Donde: Sn-1: tensión en el punto de entrada de las cadenas a la catalina.

ξ: coeficiente de resistencia en la catalina:

Si la catalina es de cojinetes de rodamientos, ξ = 1,03 a 1,07.

Si la catalina es con cojinetes de deslizamientos, ξ = 1,05 a 1,07.

Si se suman las resistencias de los incisos A + D o del recorrido del transportador, determinamos su tensión estática máxima (Sest), en kg.

5. Se realiza el cálculo dinámico del transportador.

( ) LCqqg

JS o

máxdin +≈

3

; en kg

tZ

VJmáx

2

222 π=

; en m/s2

Donde:

g: aceleración de la gravedad (9,81 m/s2)

L: longitud total del transportador, que incluye las partes horizontales e inclinadas, en m

Z: número de dientes de la catalina

t: paso de la cadena de tracción, en m

V: velocidad del movimiento de la parte móvil, en m/s

C: coeficiente que depende de la longitud del transportador


72

Si L < 60 m; C = 1,5

Si L > 60 m; C = 1,0

Entonces, la fuerza máxima de la cadena de tracción.

Smáx = (Sest + Sdin);en kg Se determina la fuerza circunferencial en la catalina.

P = (Sest – Ssal) Donde:

Ssal: tensión de la cadena en el punto de salida de la catalina. Se escoge el valor del coeficiente de reserva de potencia k1 = 1,10 a 1,25.

Se selecciona el valor de la eficiencia de transmisión η = 0,80 a 0,90.

Con esos datos se determina el valor de la eficiencia del árbol de transmisión - ξη

11 =

Donde:

ξ = 1,03 a 1,04 para cojinetes de rodamiento.

ξ = 1,05 a 1,07 para cojinetes de deslizamiento.

Determinamos la potencia del motor eléctrico de la transmisión.

11 102 ηη

vPkN =

; en kW

Donde:

P: fuerza circunferencial en la catalina, P = Se – Ss.

Se – Ss: tensiones de la cadena de tracción en la entrada y salida de la catalina de transmisión.

v: velocidad, en m/s

Se escoge el valor del coeficiente de posible disminución de las resistencias al movimiento de las partes móviles Ct = 0,60 a 0,75.

Finalmente se determina el momento de frenado en el árbol de transmisión de los transportadores inclinados, con una marcha inversa de su estabilidad con el motor eléctrico desconectado. [1, 16, 22]

( )[ ] 12ηηcat

t

DHqPCHqMf −−=

; en kg/m

Donde: Dcat: diámetro de la circunferencia inicial de la catalina, en m.

4.3 TRANSPORTADOR DE RASTRILLO 4.3.1 Transportador de rastrillo. Descripción general Los transportadores de rastrillos son aquellos donde la carga es arrastrada sobre una canal o conducto. Esto lo diferencia de los transportadores de banda y de tablillas.

De acuerdo con la forma constructiva de los rastrillos, los transportadores se dividen en dos grupos, los cuales difieren un poco en su principio de funcionamiento.

En el primer grupo están los transportadores con rastrillos completos, altos, cortos y tubulares; en los cuales la carga es arrastrada a lo largo de la canal o conducto en porciones independientes.

En el segundo están los transportadores con rastrillos perfilados, en los cuales la carga es arrastrada por el flujo continuo que llena toda la sección de la canal o conducto, o su mayor parte. [22]


73

4.3.2 Componentes del transportador de rastrillo Las partes componentes de un transportador de rastrillo (Fig. 4.12) son, generalmente, una canal o conducto (1) fija a la estructura (2), a lo largo de la cual se mueve el órgano de tracción (3), que casi siempre es una cadena en la cual se acoplan los rastrillos (4); también consta de un sistema de motor (5) y un sistema de atezado. El material se recibe mediante una o varias tolvas alimentadoras (7) y se descarga a través de aberturas (8) hechas en la canal o conducto a lo largo de la traza.

Las principales ventajas son:

• Simpleza en el diseño y poca exigencia en su acabado.

• Posibilidad de transportación de la carga en sentido contrario, al emplear la rama inferior y superior.

• Fácil carga y descarga del material desde cualquier punto de la traza.

• Hermeticidad de la canal (en los transportadores con rastrillos perfilados) lo que evita la formación de polvo y pérdida de material.

Principales desventajas:

• Rápido desgaste de la canal y la parte móvil, especialmente cuando se manipula material abrasivo.

• Alto consumo de energía.

• Tendencia a la trituración (en los de rastrillos altos), por consiguiente, no pueden transportarse materiales como el coque8, azúcar, etc.

Por esta razón, el transportador de rastrillo no sobrepasa de los 50 a 60 m de longitud, con capacidades de hasta 1 800 kN/ h.

Son ampliamente usados en la industria azucarera, en la manipulación de bagazo de caña, en la industria minera y en la industria química, para transportar materiales a granel que fluyen fácilmente: talcos, polvos, granos, etc. Los materiales muy húmedos, pegajosos, viscosos y frágiles no son transportados eficazmente.

La traza en los transportadores de rastrillos altos y cortos es similar a los de banda y tablillas. El ángulo de inclinación es ≤ 30°, pues el incremento de este gradiente causa considerable reducción de la capacidad. En los de rastrillo perfilados, la traza puede ser —además de las mencionadas— verticales, o tener partes verticales y horizontales. Cuando se emplean rastrillos tubulares, pueden adoptar también trazas especiales.

4.3.3 Cálculo de un transportador de rastrillo Para transportadores con rastrillos altos y cortos, las velocidades recomendadas son:

• En los transportadores de cadenas de arrastre parcial, está dentro de V = (0,25 a 1,0) m/s.

• La habitual es de V = (0,30 a 0,5) m/s.

• La de movimiento del elemento de trabajo en los transportadores de rastrillo con banda de arrastre parcial llegan hasta V = 1,40 m/s.

• La recomendada para carga a granel, V = (0,50 a 1,0) m/s.

Fig. 4.12. Transportador de rastrillo


74

Se toma el valor del coeficiente de relación entre la profundidad y ancho de la canal Kh.

Para rastrillos altos Kh = (2,40 a 4,50).

Para rastrillos cortos Kh = (1,50 a 3,00).

1. Se selecciona el valor del coeficiente de utilización del volumen de la canal Cβ por Tabla 4.19

2. Para hallar el ancho de la canal (B), en m, hay que analizar el tipo de rastrillo.

3. Se selecciona el coeficiente de llenado (ϕ).

Para cargas fluidas, granuladas y polvorientas ϕ = 0,50 a 0,60.

Para cargas por pedazos medianos y grandes ϕ = 0,70 a 0,80. 4. Entonces, se calcula:

• Para rastrillos altos de forma rectangular B.

VC

QKhB

γϕ β3600=

; en m ………………… (91)

• Para rastrillos altos de forma trapezoidal.

VC

QKhB

γϕ β2232=

; en m …………………… (92)

• Para rastrillos altos de forma semicircular o circular.

VC

QB

γϕ β4,32600

4*=

; en m …………………… (93) Después de obtener los valores de B, en m, se normaliza por Tabla 4.20. Se toman todos los valores que aparecen allí. Verificamos el valor de B por las condiciones de la carga.

5. Seleccionamos el valor de Km coeficiente que tiene en cuenta el tipo de carga y posición (cantidad de cadenas utilizadas).

• Si el material es clasificado y el conductor es de dos cadenas, Km = 3 a 4.

• Si el material no es clasificado y el conductor es de dos cadenas, Km = 2 a 2,5.

Tabla 4.19. Valor del coeficiente de utilización del volumen de la canal Cββββ

Valor del coeficiente de utilización del volumen de la canal Cββββ, según la inclinación del transportador

Carga a transportar 0° 10° 20° 30° 35° 40°

Movedizas 1,00 0,85 0,65 0,50 - -

Poco movedizas 1,00 1,00 0,85 0,75 0,60 0,50


75

• Si el conductor tiene una sola cadena, Km = 5 a 7.

• Pero si se mueve por el centro de la canal y dificulta la carga y descarga del material, Km = 3 a 3,5.

Comprobamos el ancho de la canal (B). B ≥ Km a’.

6. Para escoger el valor del coeficiente (K2) se deberá saber que: Para pedazos en granos y en polvos, K2 = 0,9.

Para pedazos de polvos finos, K2 = 0,8.

7. Se determina la magnitud del peso del material.

26,3 KV

Qqc =

; en kg/m

76

Tabla 4.20. Parámetros principales de los transportadores con rastrillos altos

Transportadores An

cho

de

los

rast

rill

os e

n

mm

An

cho

de

la

can

al B

mm

Alt

ura

del

ra

stri

llo

en m

m

Alt

ura

de

la

can

al h

Pes

o d

e lo

s ra

stri

llos

kg.

Pas

o d

e lo

s es

lab

ones

mm

Can

tid

ad d

e ca

den

a d

e fr

icci

ón

Pro

duct

ivid

ad

mét

rica

máx

ima

del

tr

ansp

orta

dor

m

3/h

200 220 100 70 32 160 1 63

250 270 125 95 32 160 1 63

Con rastrillos en voladizo, bordes fijos y dos cadenas. 320 340 160 130 50 250 1 125

Con rastrillos en voladizo, bordes fijos y dos cadenas. 400 420 200 170 50 250 2 125

Con rastrillos simétricos, bordes fijos y dos cadenas 400 420 200 170 50 250 2 125

500 520 200 170 64 320 2 160

650 670 250 220 64 320 2 250

800 820 250 220 64 320 2 320

1000 1020 320 290 80 500 2 500

Con rastrillos simétricos, bordes móviles y dos cadenas 1200 1220 400 370 80 500 2 800

Nota: La altura del rastrillo es de 25 a 50 mm superior a la altura de la canal y depende del método de fijación a la cadena.

El espacio entre el rastrillo y la canal se toma de 5 a 15 mm, en dependencia de la granulometría del material.


77

Para escoger el coeficiente kq se debe saber que:

Si el transportador es de una sola cadena, kq = (0,50 a 0,60).

Si el transportador es de dos cadenas, kq = (0,60 a 0,8).

Nota: Los valores mayores se toman cuando es pequeña la productividad (Q). 8. Se determina, aproximadamente, el peso de un metro lineal de cadena con rastrillo.

q0 = kq qc; en kg/m Para escoger el coeficiente de resistencia de la rama libre (w) debe conocerse:

Para las cadenas con ruedas, w = (0,10 a 0,13). Para las cadenas sin ruedas o por deslizamiento, w = 0,25.

9. El valor de la tensión mínima de la rama libre Smín = (100 a 1000), en kg . Esta puede estar en un punto determinado, y depende de:

a) Si Lh w > H, entonces Smín estará en el punto de salida de la catalina de transmisión, punto 1.

b) Si Lh w < H, entonces Smín estará en el punto más bajo de la inflexión, punto 2.

c) Si L1 w > H, entonces Smín se encontrará en el punto 1.

d) Si L1 w < H, entonces Smín se encontrará en el punto 2.

- Si sucede (a), S1 = 0; aumento de la tensión provocada por la acción del peso de la rama libre.

- Si sucede (b, c, d), S1 = q0 (H – Lh w).

Donde: H: altura de izaje de la carga, en m

Lh: proyección horizontal del transportador, en m

w: coeficiente de resistencia de la rama libre

Entonces, se determina la tensión máxima del órgano de trabajo (Smáx), en kg .

10. Se entra el valor del coeficiente de resistencia w0 por la Tabla 4.21

Tabla 4.21. Coeficiente de resistencia wo para los transportadores con rastrillos altos (de arrastre parcial) para la transportación de carga poco abrasiva

Valores wo con la productividad del transportador en t/h

Órgano de tracción 4,5 9 18 27 36 45 68 98 114 136 159 182 y más

Cadenas con ruedas 2,3 1,7 1,3 1,1 1,1 0,97 0,89 0,82 0,78 0,75 0,74 0,72

Cadenas deslizantes 4,2 3 2,3 1,9 1,7 1,6 1,4 1,2 1,15 1,1 1 0,99


78

4.3.4 Cálculo de la resistencia de un transportador de rastrillo 1. Se determina el valor del coeficiente de resistencia a la canal wc.

wc = D

Donde:

f’: coeficiente de fricción de la carga a granel sobre la pared del canal en movimiento.

hm: altura media del cuerpo de arrastre, la cual se puede tomar, aproximadamente, igual a la mitad de la altura de los bordes del canal. B: ancho de la canal.

nb: coeficiente de presión lateral sobre los bordes; se determina: 221

)2,1(

f

vknb

+

+=

Donde:

k = 1 para los transportadores fijos y k = 1,1 a 1,2 para los transportadores móviles.

f: coeficiente de fricción interna de la carga a granel.

Si v > 1, entonces v = 1. 2. La resistencia de fricción en las partes rectilíneas.

Wa = (q0 W + qc wc) Lh . Donde Lh: longitud del tramo analizado.

3. La resistencia de izaje de la carga más la cadena.

Wb = ± (q0 + qc) Hi . Donde Hi: altura del punto analizado. 4. Resistencia debido a la flexión de la cadena en la catalina.

( )

0

2

D

dSsSeWc

µ+=

Donde:

µ2 = 0,45; coeficiente de fricción en las canales sin lubricación

d: diámetro del pasador de la cadena, en m. D0: diámetro de la circunferencia inicial de la catalina, en m.

5. Resistencia de los cojinetes de las catalinas de transmisión.

( )2k

r SenwSsSeWdα

+=

Donde:

αk: ángulo de flexión del órgano de trabajo.

wr = 0,10 a 0,15: coeficiente de resistencia de los cojinetes de rodamiento. 6. Resistencia debido a la flexión de la catalina de desviación.

0

21,2

D

SedWe

µ=

7. Resistencia debido a los cojinetes de la catalina de desviación.

21,2 k

r SenwSeWfα

=

Resistencia en los dispositivos de carga.

Wq = 0,7 qc


79

9. Resistencia de los dispositivos de limpieza.

Wh = q1 z1 B

Donde:

q1: (30 a 60) kg/m z1: número de dispositivo de limpieza en el transportador.

B: ancho de la canal. 10. La potencia del motor se determina:

( )η100

WdWcSsSeVKrN

++−=

; en kW

Donde:

kr = 1,15 a 1,25: coeficiente de reserva del motor eléctrico.

η: eficiencia de la transmisión.

Luego de determinar estos elementos, se elige por catálogo el motor deseado.

11. Se determina el peso del cuerpo de arrastre.

vk

TQGi

26,3=

Donde:

T: paso de los rastrillos, en m . 12. Se determina la tensión mínima (verificación).

βTagT

hWGS mcimín =

Donde:

hm: altura del cuerpo de arrastre, h = (0,7 a 0,8) hb

hb: altura de los bordes de la canal.

β: ángulo de inclinación del transportador con respecto a la horizontal.

4.3.5 Transportador de arrastre sumergido (Fig. 4.13 y 4.14) Las velocidades recomendadas para este tipo de transportador son:

• La velocidad prevista de una construcción normal está entre V = (0,10 y 0,40), en m/s .

• Para cargas muy abrasivas V = (0,10 y 0,16), en m/s .

• Para cargas medio abrasivas V = (0,20 y 0,25), en m/s .

• Para las no abrasivas V = (0,315 y 0,40), en m/s .

• Para los canales cerrados V≤ (0,30), en m/s .

• Para los canales abiertos V≤ (0,60), en m/s . 1. Se determina el ancho de la canal (B) por:

y

h

KKKV

QKB

213600 γ=

; en m ……………… (94) Fig. 4.13. Transportador de rastrillo sumergido


80

Donde:

Kh: coeficiente que relaciona las características del rastrillo y la inclinación del transportador, este se puede determinar por:

Kh = B/h: para los transportadores con rastrillos de contorno (1,4 a 1,6).

Kh = 1 / 1 -tg β: para los transportadores con rastrillos planos, donde β: ángulo de inclinación del transportador con respecto al horizontal.

K1 = 0,95: valor del coeficiente que tiene en cuenta las pérdidas de volumen útil cuando se colocan en la cadena de rastrillo.

Entrar el valor del coeficiente que tiene en cuenta la capacidad de la carga de comprimirse durante la transportación Ky = 1,05.

K2 ó Ko, como se le denomina también en la literatura, es el valor del coeficiente que tiene en cuenta la posibilidad de retraso de la velocidad de desplazamiento de la carga con respecto al movimiento de la cadena. Se puede determinar por la Tabla 4.22.

2. El valor obtenido de B es normalizado por la Tabla 4.23 y se adoptan los valores de h normalizado.

3. Estos valores se verifican por una expresión que tiene en cuenta las dimensiones del material.

Para cargas no clasificadas, B ≥ (3,3 a 3,6) a’

Para las cargas clasificadas, B ≥ (6,0 a 7,4) a’

4. En dependencia del ancho de la canal se selecciona el espesor (S), en m

Para cargas en polvo, en polvo muy fino, S = 0,15 B.

Para cargas en pedazos y poco movedizas, S = 0,10 B.

5. Se repiten los parámetros de los transportadores de arrastre parcial desde el paso 1 al 8 del epígrafe 4.3.3. 6. Se determina la potencia para el árbol de la catalina de tracción

Si el transporte ha sido posicionado con una ligera inclinación, la potencia para el árbol de la catalina de tracción será:

Na = 0,30 (1 + BLh) V + 0,003 Q (H + 1,8 f1 Lh), en kW

Si el transportador es vertical y muy inclinado: Na = 0,07 B V (H + 4,3 Lh) + 0,005 Q (1,6 H + Lh), en kW

Donde: H: altura de izaje del transportador, en m

Lh: proyección horizontal del transportador, en m f1: valor de coeficiente de fricción de la carga a granel sobre la pared del canal.

7. Tomar el coeficiente de resistencia de la cadena que frota sobre la pared del canal.

Para canales de acero w = (0,30 a 0,40).

Para canales de madera w = (0,50 a 0,70).

8. Coeficiente de reserva Kr = (1,15 a 1,25).

• Si el transportador es en forma de lazo Smín = 0.

• Para los demás Smín = 350 B, en kg .

Fig. 4.14. Transportador de arrastre sumergido

81

Tabla 4.22 Valores del coeficiente K2

Valor de K2 para los transportadores

Cargas

Horizontales y levemente inclinados

Verticales y muy inclinados

En pedazos pequeños 0,9 0,8

En granos 0,9 0,6

carga en polvo muy finos 0,8 0,45

Tabla 4.23. Parámetros principales de los transportadores con rastrillos sumergidos

Carga de la cadena (S) kg

Transportadores

Ancho de los rastrillos en mm

Ancho de la canal B mm

Altura del rastrillo en mm

Altura de trabajo de la canal h

Paso de los eslabones tc mm

Peso de1 m lineal de cadena kg

Productividad métrica máxima del transportador para cargas en granos m3/h

D´ resistencia normal

D´ Alta resistencia

90 100 55 80 80 3,20 500 1000

115 125 75 100 100 4,90 570 1000

Horizontal 150 160 100 125 125 7,80 3,40 / 13,80 1050 1800

190 200 100 125 125 7,80 1050 1800

140 250 135 160 160 10,30 7,50 / 30,00 1900 3300

310 320 175 200 200 16,30 2800 5000

390 400 225 250 250 24,00 19,00 / 76,00 4650 8100

490 500 295 320 48,00 / 192,00 Horizontal levemente inclinado 640 650 365 400 76,00 / 300,00

90 100 155 80 80 3,20 500 1000 Horizontal muy inclinado 115 125 75 100 100 4,90 2,40 / 24,00 570 1000

(Continúa)

82


Carga de la cadena (S) kg

Transportadores

Ancho de los rastrillos en mm

Ancho de la canal B mm

Altura del rastrillo en mm

Altura de trabajo de la canal h

Paso de los eslabones tc mm

Peso de1 m lineal de cadena kg

Productividad métrica máxima del transportador para cargas en granos m3/h

D´ resistencia normal D´ Alta resistencia

150 160 100 125 125 7,80 1050 1800 En forma de Z y forma de L 190 200 6,00 / 24,00

240 250 135 160 160 10,30 1900 3300 Vertical en forma de lazo. 310 320 175 200 200 16,30 4.50 / 58.00 2800 5000

Nota: La altura del rastrillo es de 25 a 50 mm superior a la altura de la canal y depende del método de fijación a la cadena.

El espacio entre el rastrillo y la canal se toma de 5 a 15 mm, en dependencia de la granulometría del material


83

• Si < Lh w el producto de q0 (H – Lh w) se iguala a 0, entonces la tensión máxima de la cadena será:

( )wLHqS

V

KNS hmín

ramáx −++= 0

100

; en kg

9. Se verifica por catálogos la tensión de la cadena por catálogos, Smáx ≥ [S] Si Smáx > [S], colocar dos transportadores sucesivamente.

4.3.6 Cálculo de resistencia del transportador de rastrillo sumergido 1. Resitencia de fricción en las partes rectilíneas de la rama libre.

Wb = q0 w Lh

2. Resistencia de fricción en las partes cargadas, levemente inclinadas.

Wc = (q0 + qc) wc Lh

3. Resistencia de fricción en las partes curvilíneas.

Wd = Se (ewαk-1), si wαk ≤ 0,1: se puede utilizar una fórmula más sencilla W = Se wαk

Las demás resistencias se determinan como la de un rastrillo de arrastre parcial (2, 3, 4, 6, 7).

4.3.7 Transportador de rastrillo sumergido (tipo rastrillo tubulares) La velocidad recomendada para este tipo de rastrillos:

Rango de velocidad de la cadena V = (0,1 a 0,4), en m/s

El radio de curvatura de los tubos está entre R = (1 y 3) m en caso de utilización especial o tramos verticales.

1. Tomar el valor de los coeficientes constructivos k1 y k2

Para trazas horizontales e inclinados k1 = 2 - 6 y k2 = 2 – 3.

Para tramos vertical k1 = 2 - 4 y k2 = 1.

2. Tomar el valor del coeficiente de llenado ϕ = (0,8 - 0,9). 3. Tomar datos de la Tabla 4.24, y seleccionar el diámetro exterior deseado, de acuerdo al tipo de transportador.

Con la expresión a = k1 * tc = k2 * D, se determina el paso del rastrillo y el paso de la cadena. Tabla 4.24. Parámetros principales de los transportadores con rastrillos sumergidos, con rastrillos tubulares

Transportadores

Diámetro exterior del tubo B mm

Espesor del tubo S mm

Diámetro exterior del rastrillo Br mm

Espesor de los rastrillos Sr mm

Peso de 1 m lineal de cadena kg

108 1,5 94 10 7,8

110 1,5 96 10 7,92

120 1,5 106 10 8,7

Tipo especial 130 1,5 106 12 9,4

140 1,6 126 12 10,8

150 1,8 136 12 13

Tramo verticales 160 2 146 14 15,4

(Continúa)


84


Transportadores

Diámetro exterior del tubo B mm

Espesor del tubo S mm

Diámetro exterior del rastrillo Br mm

Espesor de los rastrillos Sr mm

Peso de 1 m lineal de cadena kg

170 2 156 14 16,3

Tramo verticales 180 2 166 16 17,3

190 2,8 174 16 25,5

200 3 184 18 28,7

210 3 194 20 30,18 Horizontales e inclinados 220 3 204 20 31,66

4.4 TRANSPORTADOR DE CANGILONES 4.4.1. Transportador de cangilones o elevador de cubos. Descripción general Un elevador de cangilones (Figura 4.15) está compuesto por un órgano de tracción (1) que pueden ser de banda o de cadena, en el cual se fijan los cangilones (2). El conjunto se mueve alrededor de la tambora motriz (3) y la de atezado (4), colocados en el extremo superior e inferior respectivamente; esto en el caso que se utilice banda. En el caso que se empleen cadenas como órganos de tracción, en lugar de tamboras se utilizarán catalinas. Todo lo anterior va encerrado en una armazón metálica, compuesta de tres partes bien definidas: la parte superior (5), las secciones intermedias (6) y la parte inferior (7).

En la parte superior está situado el sistema propulsor, compuesto, generalmente, por el reductor (8), el freno (9) y el motor eléctrico (10). En la parte inferior está el sistema de atezado (11). El material se introduce al elevador por un conducto (12) y se descarga por otro (13).

Fig. 4.15. Transportador de cangilones


85

Los elevadores de cangilones se emplean en la manipulación de materiales a granel como: talcos granulados y en pedazos pequeños. Su uso está muy extendido en la industria alimentaria y química, los centrales azucareros, molinos de trigo, almacenes de granos, fundiciones, la industria de materiales de la construcción, etc. Ventajas de los elevadores de cangilones:

• Son muy compactos transversalmente.

• Pueden elevar la carga considerablemente, hasta unos 50 m.

• Tienen un amplio rango de capacidades.

Desventajas:

• Son muy sensibles a la sobrecarga.

• Deben ser cargados uniformemente.

4.4.2 Partes componentes de un transportador de cangilones A continuación se hace un análisis particular de las partes componentes de los elevadores, tales como: órgano de tracción, cangilones, sistema propulsor, sistema de atezado, tamboras, catalinas y armazón metálica (Fig. 4.15). 1. Órgano de tracción

Como se conoce, el órgano de tracción puede ser banda o cadena. Las bandas empleadas son las mismas que se usan en los transportadores de banda. Los anchos más utilizados están en el rango de 200 a 500 mm y el número de capas no es mayor de 4.

Las cadenas más usadas son las de planchetas tipo BK con pasos entre 100 a 630 mm.

2. Cangilones

Según las normas internacionales, existen varios tipos de cangilones; los más difundidos son:

• Redondeado profundo (P). Tienen un ángulo frontal de 65° y poseen gran volumen. Se emplean para manipular materiales a granel, fluidos y secos.

• Redondeado llano (L). Tienen un ángulo frontal de 45° que los hacen poco profundos, se emplean para la transportación de materiales a granel húmedo, en forma de cascajos y poco fluido. El borde bajo permite la salida fácil de este tipo de material.

• Ángulo en forma de V (O) y redondeado con bordes (R). Estos se emplean solamente cuando la descarga es gravitacional, de materiales a granel pesados en trozos medianos y grandes, y que sean abrasivos.

• En general los cangilones pueden construirse estampados o soldados, de hierro fundido o maleable. Suelen tener en su borde delantero un refuerzo metálico para protegerlos del rápido desgaste. 3. Sistema propulsor

El sistema propulsor de los elevadores ocupa poco espacio y se sitúa en la parte superior del equipo. Para evitar accidentes, siempre se coloca un freno que no permite la reversión del movimiento de las partes móviles y la caída de la carga nuevamente en el fondo del equipo. Cuando este freno es de trinquete, se coloca en el eje de la tambora o catalina; y cuando es del tipo centrífugo se sitúa entre el motor y el reductor.

4. Sistema de atezado

El sistema de atezado que se utiliza en los elevadores de cangilones es el de tornillo o tornillo-muelle. Se sitúa sobre las chumaceras de la tambora o catalina, y fijo a las paredes laterales de la sección inferior en la armazón metálica.

La regulación del atezado se halla en un rango de 200 a 500 mm.


86

5. Tamboras y catalinas

El diámetro de la tambora motriz está en función del número de capas. Generalmente está en el rango de 400 a 1250 mm. El diámetro de la catalina está relacionado con el paso de la cadena y del número de dientes, que generalmente es de 6 a 20 para rangos de velocidades angulares de 4,75 a 75,5 rad/min . El diámetro de la catalina motriz es igual al de la catalina de atezado.

6. Armazón metálica

Generalmente está hecha de planchas de acero de 2 a 4 mm, terminando sus bordes en angulares para poder acoplar las diferentes partes entre sí. Las secciones se hacen de 2 a 2,5 m.

La medida de las diferentes partes de la armazón, depende del ancho y largo de la sección transversal y del tipo de descarga y de cangilón para los cuales se va a diseñar.

4.4.3 Secuencia de cálculo Al igual que en otros, el cálculo del elevador de cangilones tiene dos partes bien definidas: determinación de los parámetros fundamentales del equipo a partir de las velocidades reconocidas; y realización del cálculo tractivo, que tendrá como finalidad la selección del motor eléctrico.

1. Analizar la Tabla 4.25 y seleccionar la velocidad recomendada para el tipo de elemento de tracción, coeficiente de llenado promedio y tipo de cangilón.

2. Se halla la relación J/tc V

Q

γϕ6,3=

. Este resultado es normalizado por Tabla 4.26. Tomamos de ella todos los valores que brinda, su ancho también (Bb) en el caso que el órgano de tracción sea de banda.

Donde:

J: capacidad del cubo, en l tc: paso del cubo, en m

γ: peso específico aparente del material φ: coeficiente de llenado del cubo

v: velocidad, en m/s. 3. Comparamos las dimensiones del cangilón con el tamaño de las partículas del material.

A > km a’, donde a’: tamaño máximo de la partícula y km: coeficiente que depende del porcentaje de las partículas.

km = 2 a 2,5 si la muestra contiene 10 a 25 % de máximo.

km = 4,25 a 4,75 si la muestra contiene > 50 % de máximo.

4. Determinamos el peso lineal del material, V

Qqm

6,3=

5. Determinamos el peso por metro lineal del elemento de tracción más el cubo, q0 = k2 Q. Donde el factor k2 se selecciona por la Tabla 4.27, atendiendo a la capacidad del transportador Q, el tipo de cangilón y el órgano de tracción utilizada.

Si el elemento de tracción utilizado es:

Banda

• El número de capas utilizada, generalmente, es de i = 2 a 4.

• El ancho de la banda es seleccionado por Tabla 4.3.

• El espesor de una capa δc es seleccionado por Tabla 4.8.

• Los espesores del recubrimiento por el lado de la carga δrc, por el lado libre δra por Tabla 4.7.

• El peso de un metro lineal de la banda se determina por la fórmula 61.

87

Tabla 4.25 Parámetros principales de los elevadores de cangilones

Velocidad (m/s) Características de la carga

Cargas típicas Tipo de elevador

Tip

o d

e C

angi

lón

Coe

fici

ente

de

llen

ado

Pro

med

io

φ Banda Cadena

Polvo de carbón Baja velocidad, descarga gravitacional

P 0,85 - 0,6 - 08

Cemento, fertilizante, fosfatos, harina

Alta velocidad, descarga centrífuga.

P 0,8 1,25 - 1,8 Talcos y pulverizados secos

Productos alimenticios, granos molidos, harina , pienso

Alta velocidad, descarga centrífuga - gravitacional.

L 0,85 1 -1,4

Pulverizados y granulados, húmedos y poco fluidos

Tierra, arena, tiza en polvo, sustancias químicas


L 0,6 1 - 2 0,8 - 2

Granulados y pedazos pequeños, poco abrasivos

Granos alimenticios con una humedad superior al 17 %


P 0,7 - 0,8 2,2 - 3,6

(Continúa)

88




Tip

o d

e C

angi

lón

Coe

fici

ente

de

llen

ado

Pro

med

io

φ Banda Cadena

Granos alimenticios con una humedad hasta el 17 %

Super alta velocidad, descarga centrífuga.

P 0,7 3,9 - 4

Aserrín de madera, astilla, arcilla seca, turba, carbón picado.


P 0,8 1,25 - 2 1 - 1,6

Granulados y pedazos pequeños, poco abrasivos

Cal húmeda, hollín

Baja velocidad, descarga gravitacional libre.

P 0,8 Fijación lateral de la cadena

0,4 - 1

Gravilla, mineral, escoria

Baja velocidad, descarga gravitacional dirigida.

O , R 0,8 0,4 - 0,8 0,4 - 0,63 Granulados y pedazos pequeños, muy abrasivos

Arena, sales, tierra, especies


P 0,8 1,8 - 2

(Continúa)

89




Tip

o d

e C

angi

lón

Coe

fici

ente

de

llen

ado

Pro

med

io

φ Banda Cadena

Carbón en trozos o piedras

Baja velocidad, descarga gravitacional

O , R 0,6 - 0,8 0,4 - 0,63 Pedazos medianos y grandes (a´> 60 mm) poco abrasivos Turba en trozos


P 0,6 - 0,7 0,8 - 1,6

Pedazos medianos y grandes (a´> 60 mm) muy abrasivos

Piedra mineral, escoria


O , R 0,6 - 0,8

Pedazos frágiles que no deben triturarse

Carbón de madera, coque


O , R 0,6 0,4 - 0,63 0,4 - 0,63

90

Tabla 4.26. Parámetros constructivos de los cangilones. (Dimensiones generales)

Dimensiones interiores del cangilón

Tipo de cangilón

Peso

apr

oxim

ado

de

cada

can

giló

n (k

g)

Anc

ho B

(m

m)

A P

roye

cció

n (m

m)

Altu

ra h

(m

m)

Dif

eren

cia

entr

e bo

rdes

K (

mm

)

Rad

io d

e re

dond

eo r

(m

m)

Áng

ulo

de

curv

atur

a δ

m n a

Anc

ho d

e la

ban

da

Bb

para

ele

vado

res

de b

anda

(m

m)

Paso

ent

re c

angi

lone

s ac

(m

m)

Cap

acid

ad d

el

cang

ilón

por

(X

- X

)L

Cap

acid

ad li

neal

del

ca

ngil

ón io

/a ó

J/tc

(l

/m)

100 75 80 35 25 125 200 0,2 1

125 90 95 42 30 150 320 0,4 1,3 1,5

160 105 110 49 35

2

200 320 0,6 2,2

200 125 135 58 40 250 400 1,3 3,24

250 140 150 65 45 300 400 2 5 3

320 175 190 82 50

3

400 500 4 8

400 195 210 91 55 4 500 500 6,3 12,6

500 235 255 110 60 630 12 19 7,5

650 250 275 116 75 5

630 18 28,6

800 285 325 133 80 600 32 40

P

25 1000 310 355 144 85

6 800 45 56,3

100 50 65 50 95 125 200 0,1 0,5

125 65 85 65 25 150 320 0,2 0,66 1

160 75 100 75 30

2

200 320 0,35 1,17

200 95 130 95 35 250 400 0,75 1,87 2,5

250 120 160 120 40 300 400 1,4 3,5

320 145 190 145 55

3

400 500 2,7 5,4

L

6,5 400 170 220 170 70 4 500 500 4,2 8,4

(Continúa)

91


Dimensiones interiores del cangilón

Tipo de cangilón

Peso

apr

oxim

ado

de

cada

can

giló

n (k

g)

Anc

ho B

(m

m)

A P

roye

cció

n (m

m)

Altu

ra h

(m

m)

Dif

eren

cia

entr

e bo

rdes

K (

mm

)

Rad

io d

e re

dond

eo r

(m

m)

Áng

ulo

de

curv

atur

a δ

m n a

Anc

ho d

e la

ban

da

Bb

para

ele

vado

res

de b

anda

(m

m)

Paso

ent

re c

angi

lone

s ac

(m

m)

Cap

acid

ad d

el

cang

ilón

por

(X

- X

)L

Cap

acid

ad li

neal

del

ca

ngil

ón io

/a ó

J/tc

(l

/m)

160 105 155 66 85 20 20 25 200 160 0,65 4,06

200 125 195 90 20 20 25 250 200 1,3 6,5 3

250 140 195 77

3

25 25 30 300 200 2 10

320 165 245 106 30 30 30 400 250 4 16

400 225 310 120 4

35 30 40 500 320 7,8 25

O

8

500 280 390 155 45 35 50 400 16 41,3

320 165 235 70 60 50 400 250 6,4 25,6 R 4

400 215 305 90 80 4

65 500 320 14 43,7

(Continúa)

92

Tab

la 4.26. Con

tinu

ación

Dim

ensiones interiores d

el cangilón

Tipo de cangilón

Peso aproximado de cada cangilón (kg)

Ancho B (mm)

A Proyección (mm)

Altura h (mm)

Diferencia entre bordes K (mm)

Radio de redondeo r (mm)

Ángulo de curvatura δ

m

n a

Ancho de la banda Bb para elevadores de banda (mm)

Paso entre cangilones ac (mm)

Capacidad del cangilón por (X - X)L

Capacidad lineal del cangilón io/a ó J/tc (l/m)

500 270

385 115

100 80

400

28 70

10

650 340

485 145

125

5

100

500 60

120

800 435

615 180

160 125

630

118 187

R

30

1000 435

615 180

160

6

125

630 148

255


93

Tabla 4.27 Valores del factor k2

Tipo de elevador

Banda Cadena simple Doble cadena

Tipos Tipos Tipos Tipos Tipos Tipos

Capacidad del Transportador Q t/h

P, L O, R P, L O, R P, L O, R

Hasta 10 0,6 - 1,1 - -

De 10 a 25 0,5 - 0,8 1,1 1,2

De 25 a 50 0,45 0,6 0,6 0,85 1

De 50 a 100 0,40 0,55 0,5 0,7 0,8 1,1

Más de 100 0,35 0,5 - - 0,6 0,8

1. Determinamos el diámetro de la tambora motriz apoyados de la Tabla 4.13; verificamos el resultado por la fórmula:

Dt > ki (Tabla 4.28).

2. Obtenidos estos valores, analizamos las tensiones; debemos saber que Smín = Si y siempre estará a la entrada del cabezal de cola del transportador.

Smín = S1 = (50 a 200) kg

3. Se toma el valor del coeficiente de resistencia ξ, por Tabla 4.29.

4. Se escoge el rango deseado del coeficiente k1 = 2 a 5 y depende del tipo de elevador, velocidad y magnitud de los pedazos de material que se transportan. Determinamos la resistencia al paleado o de extracción del material.

Wext = k1 qm; en kg

Donde: qm: peso lineal del material.

5. Determinamos la resistencia en el eje inferior debido a la fricción en los cojinetes, en las charnelas de la cadena y resistencia reducida por flexión de la banda.

Winf = Smín ξ; en kg

6. Determinamos la resistencia al movimiento de las partes móviles.

∑ += WextSW mín 7. Determinamos la tensión inferior, fuerza en la rama que sale del tambor inferior.

∑+= WSS míninf Determinamos la fuerza de entrada a la rama del cabezal motriz.

Sent = Sinf + (qo + qm) H; en kg

Tabla 4.28. Coeficiente λ y relación entre él y la velocidad y el diámetro del tambor

Características de trabajo del elevador Tipo de carga Valor de λ Relación entre Dt y v

De alta velocidad centrífuga λ<1 Dt < 0,204 V2

Rápidos mixta

λ = 1,1

λ = 1,2

λ = 1,4

Dt = 0,205 V2

Dt = 0,245 V2

Dt = 0,286 V2

De velocidad media mixta

λ = 1,5

λ = 3

Dt = 0,306 V2

Dt = 0,612 V2

De baja velocidad gravitacional λ>3 Dt >0,6 V2

Tabla 4.29. Valores de resistencia ξ

Valores de ξ para los cojinetes

Órgano de tracción de deslizamiento de rodamiento

Cadena 0,06 – 0,08 0,04 – 0,05

Banda 0,05 – 0,06 0,03 – 0,04


94

Donde:

qo: peso lineal de los cubos y del órgano de tracción (parte móvil), en kg/m .

Se toma el valor del coeficiente de reserva relacionado con la irregularidad del trabajo de las capas de la banda, por la Tabla 4.30.

Se toma el valor límite de resistencia a la rotura por Tabla 4.8.

Se escoge el valor del coeficiente kc que tiene en cuenta el debilitamiento de la banda en los lugares de fijación de los cubos kc = 0,70 – 0,9.

Se determina la fuerza en la rama, que sale de la catalina, o tambor de la transmisión.

Ssal = Smín + qo H; en kg

Donde:

H: altura de izaje del transportador, en m.

Se determina el número necesario de capas de la banda, a partir de que los cangilones se fijan en ella y la expresión dada en el epígrafe 4.1, para los transportadores de banda, no satisface integralmente este elemento:

3kBk

kSi

R

cal>

Donde: Scal: fuerza máxima en el órgano de tracción.

kR: límite de resistencia a la rotura de 1 cm de ancho por una capa según el tipo de banda. k3: coeficiente que tiene en cuenta el debilitamiento de la banda en los lugares de fijación de los cubos; para la fijación de los pernos se toma = 0,7 a 0,9.

B: ancho de la banda.

8. Se determina la fuerza de tracción en el árbol de transmisión.

P = (Sent – Ssal) (1 +ξ), luego se toma la eficiencia de la transmisión (η), y

9. Se determina la potencia en el árbol de transmisión.

η102

VPtN =

10. Se determina la potencia establecida del motor eléctrico.

Nm = 1,10 a 1,20 Nt; en kW

Cadena Las cadenas más utilizadas y recomendadas son:

Las cadenas de casquillos y planchetas o cadenas de planchetas.

La cadena de tipo soldadas.

Ambas se pueden consultar en los manuales, catálogos y atlas de cadenas. El peso de un metro lineal de la cadena se toma de los libros mencionados anteriormente (qc), así como el paso (tc) 1. Se repite los pasos 4 al 6 (banda), del epígrafe 4.4.3.

Con todos estos elementos, se puede determinar las tensiones en el transportador.

2. Se debe de saber que Smín = S1 y siempre estará en la entrada del cabezal de la cola del transportador.

Para los elevadores de cadena con catalina.

Smín > S1 > 5 qm, en kg, pero no menos de 50 kg.

Tabla 4.30. Valores del coeficiente k

Número de capas 2 a 4 5 a 9 8 a 14

k 10 11 14


95

Para los elevadores de cadena con catalina y poleas lisas.

( )1−

+−+≥

α

α

f

f

míne

HeHqoHqmqoS

Se escoge el número de dientes de la catalina (Z)

4. Se determina el peso de la parte móvil y del material que se desplaza irregularmente.

G = (2 qo + qm) H; en kg

5. Se determina la fuerza dinámica de la cadena. tcZ

VGS

2

2

dim 3=; en kg

6. Se determinan los pasos 3 y 7 (banda), del epígrafe 4.4.3. Con los elementos anteriores se determina:

7. Cálculo de tensión del elevador de una cadena. Scal = Sinf + (qo + qm) H + Sdim; en kg

8. Si el elevador es de dos cadenas, la fuerza de una de ellas será: 25,1Scal

Sc =; en kg

9. Se determina la fuerza de salida de la catalina de transmisión: Ssal = Smín + qo H, en kg . 10. Luego de realizar estos pasos, se selecciona la cadena.

• Se conoce su límite de rotura (SR).

• Se entra el coeficiente de reserva de resistencia (K4).

- Para cadenas de planchetas es de 8 a 10.

- Para cadenas soldadas es de 8 a 14.

Donde: [ ]

4K

SSScal R=<

; en kg

11. Determinamos todos los puntos de los pasos 8 al 10 (banda), del epígrafe 4.4.3.

4.5 TRANSPORTADOR TELESCÓPICO26

4.5.1 Transportador telescópico. Descripción general El transportador telescópico7 (Fig. 4.16) es una de las versiones de equipos de transporte industrial generado por las necesidades del hombre en la optimización de los procesos productivos, y la economía de la manutención de cargas en bultos o paquetes.

Estos equipos de fácil maniobrabilidad, versatilidad y adaptación se encuentran en las diferentes formas de transportadores, fundamentalmente con banda, cadenas y rodillos. Lo distingue su adaptabilidad a las diferentes distancias y altura, además, un brazo que se desplaza desde su estructura de manera similar a las grúas, y que puede girar sobre su eje en un punto determinado del recorrido hasta 180°. [1, 12, 14].

Los transportadores telescópicos son utilizados, para la carga y descarga de paquetes al final de un proceso productivo, en áreas de almacenaje, en el trasiego de materiales de la construcción, almacenamiento, carga de vehículos pesados y en el transporte ferroviario y marítimo.

Fig. 4.16. Transportador telescópico con banda


96

Dentro de las ventajas de estos equipos se distingue:

• Operación rápida, gracias a la posición ergonómicamente óptima del operador, lo que facilita una reducción del tiempo usado en más del 50 %.

• Los equipos que están dotados de un amortiguador (opcional) reducen los impactos sobre la sección telescópica y la carga.

• La retracción y extensión telescópica se efectúa a través de cadenas de rodillos, sincronizadas en los dos lados del transportador; lo que proporciona un movimiento paralelo de todas las secciones telescópicas.

• Las normas más altas de seguridad, cubren todos los orificios y posibles puntos de contusión para evitar el peligro de lesiones.

• Funcionamiento y fácil manejo del equipo.

• Los equipos se adaptan a cualquier requerimiento individual, con características especiales para el movimiento, el ajuste de altura, etc.

• Pueden transportar más de 9 000 unidades en operación.

• Posibilita la descarga en un reducido espacio.

• Reducción de costes de alojamiento gracias a que ocupa poco espacio, ganándolo para el conjunto de transporte.

• Puede ser conectado con otros equipos del sistema o flujo de producción.

4.5.2. Cálculo de un transportador telescópico El cálculo de un transportador telescópico se basa en el principio utilizado para los órganos de tracción flexible, teniendo en cuenta el brazo y el desplazamiento deseado en el diseño. Se utilizarán los procedimientos establecidos para el cálculo de un transportador de banda, rodillo, tablilla, cadena o rastrillos.

4.6 TRANSPORTADOR AÉREO 4.6.1 Transportador aéreo. Monorrieles y birraíl. Descripción general Los transportadores aéreos Fig. 4.17, son utilizados por su versatilidad en lugares cerrados o procesos tecnológicos continuos. Es un transportador ideal para ahorrar espacios en plantas, almacenes e industrias. [24]

Estos equipos se pueden encontrar con facilidad en la industria automovilística, alimentaria, sideromecánica y de fundición. Se utilizan, mayormente, para el manejo de productos de peso ligero y mediano, en áreas de almacenamiento, líneas de ensamble, secado, pintado y horneado.

Puede transportar equipos de manera horizontal o a diferentes niveles, con curvas verticales de 30º y 45º, curvas estrechas de 45º, 90º y 180º o con curvas de bajada pronunciada de 45º y 60º. El transportador consiste en un trolley montado sobre un riel, todo guiado por un cable de acero galvanizado de 3/8" de diámetro.

4.6.2. Cables metálicos El cable metálico de alambre se fabrica en dos tipos de torcido.

En el torcido normal, que es el estándar, los alambres están torcidos en un sentido para formar los cordones o torones27, y estos se tuercen en sentido contrario para formar el cable. En el cable terminado los alambres quedan visiblemente paralelos al eje geométrico del cable. En los cables de torcido normal no se forman dobleces ni se destuercen, y son fáciles de manejar.


97

Los cables de torcido Lang tienen los alambres en cada torón y los torones del cable torcidos en el mismo sentido. Por fuera, los alambres se ven en dirección diagonal a través del cable. Este tipo de cable es más resistente al desgaste por abrasión y a la falla por fatiga que los de torsión normal, también tienden más a destorcerse.

Los cables estándares se hacen con alma de cáñamo, que soporta y sirve para lubricar los torones. Cuando los cables están sometidos a calor, deben utilizarse los de centro de acero o de torón de alambre. Los cables metálicos se designan, por ejemplo, como cable de arrastre de 1 1/8 de pulgadas, 6 x 7. El primer número es el diámetro del cable, el segundo y el tercero son los números de torones y el número de alambres en cada torón, respectivamente.

Cuando un cable metálico pasa alrededor de una polea, se produce

cierto acomodo de sus elementos. Cada uno de los alambres y torones debe deslizar uno sobre otro y, presumiblemente, ocurre alguna flexión. Es probable que en esta acción compleja se produzca cierta concentración de esfuerzos. Tratándose de elevadores y montacargas D / dw se toma generalmente de 800 a 1 000. Si la relación fuese menor que 200, las cargas pesadas ocasionarían, con frecuencia, deformación permanente en un cable.

Un cable de alambre puede fallar, si la carga estática excede la resistencia última del cable. Una falla de esta naturaleza no es culpa del diseñador, sino más bien del operario al permitir que el cable sea sometido a cargas para las cuales no fue diseñada. Por otra parte, los cables fallan debido al desgaste abrasivo y a la fatiga. Una falla por fatiga se manifiesta primero como unos cuantos alambres rotos de la parte exterior del cable. El examen de los alambres no revela ninguna contracción apreciable de la sección transversal. Por tanto, la falla es de naturaleza frágil e imputable a la fatiga.

La presión en la garganta de una polea está dada por la ecuación donde se integran:

F: fuerza de tensión en el cable.

d: diámetro del cable.

D: diámetro de la polea.

Fallas de los cables metálicos:

Para definir correctamente la falla es necesario hacer ensayos de metalografía, microscopia óptica o electrónica. A partir de los trabajos realizados por Roland Verreet, 2006 [80]; David J. Grieve, 2003 [41];

Flujo rápido y fuerza libre Con vías rápidas y cargas elevadas

Aéreo con flujo fuerte Vía rápida flexible y doble

Fig. 4.17. Transportadores aéreos


98

C. R. Chaplin, 1995 [24]; Humberto Gómez, 2003 [40]; G. A. Costello, 2001 [27], entre otros, se puede resumir de una forma más completa en la siguiente tabla los modos de falla típica de los cables:

Como se puede apreciar es amplio el espectro de fallas de los cables; por tanto, para conocer con precisión el comportamiento de los cables hay que planificar las investigaciones experimentales que deben realizarse.

4.6.3. Transportador aéreo monorrieles. Estos transportadores (Fig. 4.18) son ideales para levantar y mover materiales a lo largo de una trayectoria fija, prestar servicio a máquinas individuales o bancos de máquinas, y transportar materiales. Los sistemas de monorrieles pueden alcanzar fácilmente lugares de difícil acceso, donde las grúas puente no pueden llegar. El bajo espacio libre que caracteriza a los monorrieles proporciona una clara ventaja en instalaciones donde la altura del techo representa un problema.

Características

La suspensión de los monorrieles suele obtenerse de las estructuras. Pueden adaptarse fácilmente para colgar de estructuras de acero del edificio, vigas de acero o madera del techo y techos de concreto adecuados; o bien pueden equiparse con skid de soportes de acero estándar o diseñado a la medida. Los

monorrieles y transportadores aéreos pueden vincularse a grúas para estaciones de trabajo, utilizando secciones de interbloqueo17 de transferencia. Esto permite al operador cubrir un área central de trabajo más grande y así tener acceso a puntos o máquinas fuera del alcance de la grúa.

Por lo general, se utiliza un guinche en el monorriel para levantar y bajar cargas. No obstante, pueden emplearse elevadores de vacío y balancines. Por otra parte, los transportadores suelen utilizar unidades

Tipo de falla Modo por el cual se puede producir la falla.

Por sobrecarga (también se conoce como fractura súbita)

Fractura Por fatiga

Adhesivo o Plástico: debido a las altas presiones de contacto con las poleas.

Abrasivo: se debe a la fricción con algún elemento externo.

Externo: cuerdas (alambres) externas.

Desgaste Interno: debido al contacto y movimiento relativo entre alambres.

Generalizada: puede causar fatiga

Picadura: puede causar fatiga.

Corrosión Fretting Corrosión (frotación): Ocurre el adelgazamiento del cable hasta la fractura. Aparecen incrustaciones salinas.

Indentación

Deformación Doblado

Torsión Aplanamiento de los alambres debido a la torsión (Flat twisted failure)

Flexión Fatiga

Puede ocurrir entre el tambor o polea y el cable cuando la relación entre los diámetros de estos no es adecuada, causando deformación plástica.

Aplastamiento Por fuerzas cortantes entre los cables

Fig. 4.18. Monorrieles y transportadores aéreos


99

portadoras múltiples de diversos diseños y configuraciones, para soportar una amplia cantidad de artículos para pintura, limpieza, montaje, etc.

Los monorrieles y transportadores aéreos se diseñan para adaptarse a cualquier tipo de edificio. Los monorrieles también pueden equiparse con sistemas autosoportados2. Es posible instalar secciones curvas estandarizadas y dispositivos de pistas para monorrieles, tales como: conmutadores de dirección, componentes giratorios, interbloqueos y secciones de entrada y salida; a fin de lograr una flexibilidad óptima entre los transportadores aéreos, monorrieles o combinaciones de sistemas de monorrieles y grúas puente.

4.6.4. Transportador aéreo birraíl. Características Con el transportador aéreo birraíl (Fig. 4.19), cualquier trolley portante puede ser manual o automáticamente desviado del sistema de arrastre principal. Para obtener esto, la línea birraíl está compuesta, superiormente, por un perfil sobre el que van los trolleys de la cadena de arrastre, e inferiormente de dos perfiles C unidos entre sí, en los que viajan los trolleys destinados al transporte de las cargas.

Los elementos que constituyen el transportador birraíl son los mismos del transportador monorraíl, más los perfiles C de 3", 4" y 6" para la formación de la línea, las estaciones de desvío selectivo y las estaciones de paro. Este transportador ofrece una amplia gama de aplicaciones como la posibilidad de acumular en las líneas antes de cualquier fase operativa, distribución de las cargas a diferentes líneas y en distintas zonas operativas. La selección puede realizarse por sistema mecánico, electromecánico y magnético.

Es utilizado para el manejo de productos con peso ligero y mediano; en áreas de almacenamiento, líneas de ensamble, secado, etc.

El conjunto puede estar compuesto por distintos tipos de transportadores, en el que cada uno de ellos puede tener diferentes velocidades de acuerdo con las exigencias de la aplicación.

Ejemplo de 4 familias de transportadores aéreos que pueden estar en el suelo, simplemente en posición invertida (Tabla 4.31 y Fig. 4.20):

Fig. 4.19. Transportador aéreo birraíl

Tabla 4.31. Transportadores aéreos o invertidos en el suelo


100

4.6.5. Cálculo de un transportador aéreo Los elementos más importantes para realizar el cálculo de un transportador aéreo, se sustentan en:

• Productividad del transportador en función de la cantidad de piezas a transportar;

• la velocidad V;

• el paso de los dispositivos de suspensión del transportador aéreo con carga an, en m; • la cantidad de piezas z.

Se incorpora en este análisis el paso mínimo de los dispositivos de suspensión an, en mm; el largo máximo bmáx con radio mínimo en los giros Rmín con un ángulo de inclinación máxima βmáx, entonces:

an cos βmáx ≥ bmáx + ∆

Donde:

∆ = 0,1 a 0,15, en m; “juego” mínimo entre dispositivos de suspensión de la carga………………. (95) A continuación se explican los cálculos para tres tipos de transportadores aéreos:

1. Para transportadores aéreos con tramos de la traza verticales.

an ≥ hmáx + ∆…………………………………… (96)

Las velocidades más frecuentes en los transportadores aéreos, se encuentran entre los 3 a 25 m/min, en situaciones extremas pueden alcanzar hasta 30 m/min . El cálculo de la tensión por tramo se realiza igual que en cualquier transportador con órgano de tracción flexible.

Para los transportadores aéreos con transmisión por fricción (poleas motrices), el peso de un metro lineal por el lado vacío se determina según:

qo = Gn/an + Gk/tk + qc…………………… (97)

Donde:

qo y qc: peso de las partes móviles de 1 m lineal del transportador aéreo por el lado vacío y la carga, respectivamente.

qc = qo + G/an

Donde: Gn y Gk: pesos propios de los dispositivos de suspensión y el patín, respectivamente.

an y tk: pasos de los dispositivos de suspensión y el patín, respectivamente; en m G: peso de la carga útil transportada por los dispositivos de suspensión.

2. Para los transportadores aéreos con trasmisiones de la fuerza tractiva por cadenas y catalinas (transmisión angular) o por cadenas y eslabones dentados (transmisión por oruga)

Smáx = So k1 – w’ (qc Lc – qo Lo) (1 – Ak1) – (qc – qo) * (H2 – H1)……………………………........ (98)

Donde: k1 = φx ξy λm: coeficiente que tiene en cuenta la sumatoria de las resistencias locales en la traza del transportador.

Fig. 4.20. Transportadores aéreos en el suelo o invertidos


101

w’ φ ξ y λ: factores de resistencia que relacionan los tramos rectos, las curvaturas, las zonas verticales, los giros horizontales en la catalina y polea t y la batería de rodillos(Tabla 4.32).

Tabla 4.32. Valor de los diferentes factores de resistencia en los tramos de un transportador aéreo

Giros horizontales en la catalina y polea de rodamiento Batería de rodillos Curvaturas verticales

Ángulo de giro (grados) Condiciones de trabajo del transportador

Tramos rectos w 90 180 hasta 30 45 60

hasta 25 35 45

Buenas 0,015 1,025 1,030 1,020 1,025 1,030 1,010 1,015 1,022

Media 0,020 1,033 1,040 1,025 1,032 1,037 1,012 1,020 1,030

Severas 0,027 1,045 1,055 1,030 1,042 1,045 1,018 1,025 1,035

x, y, m : número de curvaturas verticales (x), giros horizontales en catalina y polea (y) y en batería de rodillo (m) en la traza del transportador.

Lc y Lo: proyección horizontal de la longitud de la rama de carga y vacía, en m

(H2 – H1): altura de la traza en el punto de entrada y salida.

So: tensión mínima (So = 50 a 100 N)

A: coeficiente que depende de la cantidad de giros, curvaturas y de su distribución por la traza (A = 0,35 a 0,5; el valor mínimo corresponde a los transportadores que tienen 5 o más giros y curvaturas)

3. Para los transportadores aéreos que emplean transmisión por fricción:

Smáx = e µ α / e µ α – kc (w’ (qc Lc + qo Lo) (1 + Akt) + (qc – qo) * (H2 – H1)………………….. (99)

Donde:

e = 2,71 µ: coeficiente de fricción entre el órgano de tracción flexible y la superficie de la polea motriz.

α: ángulo de contacto en la polea motriz, en rad

Para el buen funcionamiento de la transmisión por fricción, se debe cumplir e µ α > kt

S máx ≤ S adm

El valor del coeficiente de fricción µ se selecciona por la Tabla 4.33.

Tabla 4.33. Valores recomendados del coeficiente de fricción

Estado de la atmósfera circundante

Coeficiente µ para el órgano de tracción

Material de la superficie de la polea motriz

Cable de acero

Cadena de acero de eslabones soldados

Hierro fundido-Acero Seco-Húmedo

0,12

0,10

0,15

0,12

Recubrimiento de cordel de cáñamo seco Seco 0,30 0,30

Recubrimiento en resina, acero o madera Seco-Húmedo

0,30

0,16

0,30

-


102

Cálculo de resistencia de un transportador aéreo

• Tramo recto horizontal Sn = Sn-1 + w q L

• Tramo donde se encuentra la catalina de giro (polea)

Sn = ξ Sn-1

• Tramo donde se encuentra la batería de rodillos. Sn = λ Sn-1

• Tramo de la curvatura vertical. Sn = (Sn-1 + w q L +- q H)

Donde:

Sn y Sn-1: tensión final y al principio del tramo analizado.

q: peso lineal.

L: longitud horizontal del tramo de traza analizada, en m

H: diferencia entre el corte final e inicial del tramo, en m

La fuerza complementaria sobre el patín, depende de la tensión S del órgano de tracción, del radio de curvatura R y del paso entre patines tk.

P2 22

∞≈ Ssen

………………………………… (100)

por cuanto 2

∞sen

= R

tk

2 ………………………(101)

P2 = tk / R S = K S; en N

Donde:

K = tk/R: coeficiente de fuerza complementaria.

Pmáx ≈ P1máx cos 2

β

+ máx

mín

máx SR

tk

; en N ……… (102)

Para transportadores aéreos que no tengan curvaturas verticales, se mueven en el plano horizontal, entonces:

Pmáx = P1máx; en N …………………………… (103)

4.7. TRANSPORTADOR DE SKID 4.7.1 Transportador skid. Descripción general Compuesto por unidades específicas para cada función. Extendido en el sector de la automoción. Aplicable a otros sectores (Fig. 4.21).

Este transporte se denomina sistema skid debido a su base de transporte; está formado por un bastidor en forma de skid, que lo constituyen dos largueros unidos estructuralmente, sobre el cual se incorpora el elemento a transportar (generalmente carrocerías de vehículos ligeros o pesados).

El sistema de transporte lo constituye un conjunto de unidades específicas para cada función:

• Transporte lineal: mesa de rodillos para el accionamiento paso a paso.

• Transportador de cadena: para trabajos longitudinales en líneas de producción.

• Transferidor de cadena: transportador de funcionamiento transversal.


103

• Transportadores con correas: sistema de acumulo accionado por una correa continua con rodillos de fricción.

• Transportador de trabajo: correas donde se apoya directamente el skid y transportado longitudinalmente con rodillos de apoyo.

• Transferidor de correas: transportador transversal al sentido principal de la marcha.

Estos principios de transporte generalizados se complementan con los dispositivos que permiten cumplir las funciones productivas deseadas:

• Elevadores: correas, cadenas, etc.

• Mesas giratorias: para cambios de sentido o linealidad del proceso de trabajo.

A continuación se exponen tres ejemplos de los transportadores de skid más utilizados:

Funcionamiento de un sistema de transporte de carrocerías sistema skid en los talleres de pintura y

chapistería

El proceso de fabricación de la carrocería, se realiza por medio de transportadores, que se encargan de llevarlas hacia zonas de soldadura y de los procesos de remate y verificación.

El control de estos transportadores se realiza por medio de 4 armarios de mando, manejados por autómatas programables Siemens de la serie 5, modelo 115, con un total de 3 000 entradas/salidas. La regulación de la velocidad de los transportadores de trabajo, se realiza por medio de convertidores de frecuencia. Sistema de transporte de skid en zonas de trabajo para repaso y revisión de carrocerías pintadas.

Para la fabricación del nuevo modelo POLO, se reacondicionaron los transportadores de trabajo en la nave de pintura, tanto mecánica como eléctricamente. El control se realizó por medio de autómatas programables Siemens. Sistema de almacenamiento de carrocería por transelevador

29 y circuito de entrada y salida por

transportador de skid.

Antes del envío a montaje, las carrocerías pueden ser almacenadas en un stock, con el fin de clasificar y ordenar la salida en base al modelo a montar.

También permite absorber los paros productivos en la línea de montaje sin tener que parar la nave de pintura y, por el contrario, disponer de carrocerías en montaje en el caso hipotético de una parada de la nave.

La entrada y salida del almacén se realiza por un sistema de mesas de rodillos para circulación del skid con la carrocería; se hace un cambio de tipo de skid completamente automático a la entrada del almacén. El sistema está supervisado por cuatro armarios de control: uno para gobierno del transelevador, dos para los transportadores de entradas y salidas, y el último para el sistema de gestión del almacén.

Los autómatas programables son de la marca Siemens modelo S5, tipos 155 y 135. Toda la instalación exterior se realizó por medio del sistema Interbus18; cada elemento de manutención dispone de una caja de control con potencia de mando incorporada localmente, con el consiguiente ahorro de instalación de cables.

4.8. TRANSPORTADOR DE CADENA 4.8.1 Transportador de cadena. Descripción y principio de funcionamiento Dentro de las transmisiones mecánicas con enlace flexible entre el elemento motriz y la máquina movida, se encuentra la transmisión por cadena como una de las más utilizadas para trasmitir potencia mecánica de

Fig. 4.21. Transportadores de skid


104

forma eficiente, con sincronismo de velocidad angular entre los elementos vinculados y cuando existe demanda de grandes cargas en los accionamientos.

La transmisión por cadena está compuesta de una rueda dentada motriz, una o varias ruedas dentadas conducidas y un tramo de cadena unido en ambos extremos que engrana sobre las ruedas dentadas. La cadena consta de eslabones unidos por pasadores, que permiten asegurar la necesaria flexibilidad de la cadena durante el engrane con las ruedas dentadas.

En el caso más simple, esta transmisión consta de una cadena y dos ruedas dentadas, que denominan ruedas de estrella, ruedas dentadas o sprockets25; una de ellas es conductora y la otra conducida.

Adicionalmente a las transmisiones por cadenas se le incorporan cubiertas protectoras (guarderas). En casos de transmisiones que trabajan muy cargadas y a elevadas velocidades se emplean carcazas5, donde la cadena es lubricada por inmersión o con surtidores de aceite a presión, aplicados en las zonas de inicio del engrane, entre la cadena y las ruedas dentadas.

En el caso de guarderas o carcazas, la envoltura no debe dificultar la regulación del tensado de la cadena, para compensar su estirado, producto del desgaste de sus eslabones y articulaciones. Generalmente, en las transmisiones por cadenas una de las ruedas es desplazable para garantizar el tensado adecuado; de no ser así, se introducen dispositivos reguladores de la requerida tensión de la cadena. Habitualmente, con auxilio de dispositivos reguladores se puede compensar el alargamiento de la cadena hasta la longitud de dos eslabones; después de esto es conveniente quitar dos eslabones de la cadena y situar el dispositivo regulador en posición inicial.

Este tipo de transmisión tiene gran utilidad en las máquinas de transporte (bicicletas, motocicletas y automóviles), en máquinas agrícolas, transportadores y equipos industriales en general. Algunas de las ventajas que presentan al ser comparadas con otras transmisiones de enlace flexible (las de correas y poleas), son:

• Las dimensiones exteriores son menores.

• Ausencia de deslizamiento.

• Alto rendimiento.

• Pequeña magnitud de carga sobre los árboles.

• Posibilidad de cambiar con facilidad su elemento flexible (cadena).

En cambio, a las transmisiones por cadenas se les reconoce como inconvenientes que:

• Pueden ser ruidosas.

• Requieren lubricación adecuada.

• Cierta irregularidad del movimiento durante la transmisión.

• Requiere de precisa alineación durante el montaje y mantenimiento minucioso.

Según su aplicación, las cadenas pueden ser divididas, para su estudio, en tres grupos:

1. Cadenas de carga: Son empleadas en las máquinas elevadoras de cargas. Estas trabajan con bajas velocidades (hasta 0,25 m/s) y grandes cargas. Son construidas de eslabones simples, generalmente redondos o de bridas sencillas. Las dimensiones de algunas cadenas de carga con eslabones redondos se normalizan según DIN 766 y la capacidad de carga declarada por la firma española YUK1. [28]

2. Cadenas de tracción: Son empleadas para mover cargas en las máquinas transportadoras; trabajan con velocidades medias (hasta 2 a 4 m/s). En su fabricación se emplean eslabones de pasos largos, usualmente entre los 50 y 1 000 mm.

3. Cadenas de transmisión de potencia: En estos accionamientos, la cadena y la rueda son usadas como engranaje flexible para trasmitir torque28 desde un eje de rotación a otro. Generalmente son empleados eslabones pequeños y de gran precisión en sus dimensiones, con pasos entre 4 y 63,5 mm, para reducir las cargas dinámicas, y con pasadores resistentes al desgaste para su duración.


105

Como es posible apreciar, el elemento principal es la cadena, la cual define la seguridad, duración y capacidad de trabajo. De los tres grupos de cadenas anteriores que se emplean en la industria moderna, las más difundidas son las de transmisión de potencia; además clasifican dentro de las transmisiones mecánicas más eficientes en aplicaciones industriales, con un valor del 98 % por cada etapa de transmisión. Por tal motivo, las transmisiones de potencia con cadenas serán objeto de estudio en este libro.

4.8.2. Tipos de cadenas de transmisión de potencia La explotación a que son sometidas las transmisiones por cadenas, ha dado lugar a varios tipos: de casquillos, de eslabones perfilados (desmontables) dentadas y de rodillos, con diferentes características y facilidades de uso.

Cadenas de casquillos: coinciden estructuralmente con las cadenas de rodillos, pero se distinguen porque no tienen rodillos; por eso son, generalmente, más ligeras y baratas. En la actualidad son empleadas algunas soluciones de cadenas extraligeras, de casquillos con pasadores huecos, para disminuir el peso de las cadenas.

Cadenas de eslabones perfilados: tiene como ventaja: fácil arme y desarme de sus eslabones, pues no necesitan ningún otro elemento complementario. El enlace de estos eslabones se hace al desplazar lateralmente uno con respecto a otro. Su diseño permite que se intercambien fácilmente, al poder sustituir un elemento sin necesidad de desencaje de las articulaciones con empleo de golpes o fuerzas excesivas. El inconveniente de este tipo de cadena es que sólo pueden ser empleadas en velocidades muy bajas, inferior a 1 m/s, debido al incremento de las cargas de impacto por la poca precisión del paso de los eslabones. Habitualmente, son explotadas en condiciones de lubricación y protección imperfectas, sin exigencias de reducción de las dimensiones exteriores. Las cadenas de eslabones perfilados se utilizan en la construcción de maquinaria agrícola.

Cadenas dentadas: las cadenas dentadas, conocidas también como cadenas silenciosas, constan de un juego de chapas con formas de dientes. Estas chapas están enlazadas en determinado orden y articulan con deslizamiento o rodamiento, según sea el tipo constructivo de la cadena. Las articulaciones en las cadenas dentadas determinan en su capacidad de trabajo; son superiores las cadenas con articulaciones de rodadura con empleo de prismas con superficies cilíndricas de trabajo apoyados en rebajos planos realizados en los agujeros de los eslabones. La cadena dentada, para que se asiente correctamente en las ruedas durante el trabajo, tiene chapas o platinas que sirven de guía. En pequeñas velocidades se aconseja utilizar cadenas con chapas guía centrales; en este último caso, en los dientes de las ruedas se deben hacer unas entalladuras para las chapas guías.

Varias son las normas para las dimensiones de cadenas dentadas, las más conocidas son: la alemana DIN 8190, la estadounidense ANSI B292M-82 y la soviética GOST 13552-81. Hasta el momento, no existe una normalización internacional; por tal motivo las dimensiones de las ruedas para estas cadenas pueden variar entre normativas y fabricantes, haciendo que los sprockets no sean intercambiables.

Las ruedas para este tipo de cadena deben permitir que los eslabones envuelvan completamente los dientes, por lo que el tallado de los sprockets es con fresas de perfil cortante de flancos rectos. Dichas fresas tallan el perfil del diente por copiado y cada una se puede emplear en ruedas de igual paso y número de dientes, cercanos a su patrón.

Cadenas de Rodillos: son un medio de transmisión mecánica eficiente y versátil. Hasta la fecha, en el campo de las aplicaciones industriales, la cadena de rodillos ha sido la de mayor difusión entre la variedad disponible de cadenas de transmisión. Estas constituyen el órgano de tracción flexible por excelencia, de los transportadores de cadena (Fig. 4.22).

Este tipo de cadena, en su construcción más generalizada, está compuesta por placas interiores y exteriores que se alternan sucesivamente, y unidas entre sí de forma articulada. Cada articulación de la cadena consta de un pasador en unión con la placa exterior, un casquillo que se encuentra unido a los agujeros de las


106

placas interiores y por último el rodillo, que se encuentra montado con holgura en el casquillo, para disminuir el desgaste de los dientes de las ruedas y el propio casquillo. Durante el montaje de la cadena, sus extremos se unen mediante eslabones desmontables complementarios; estos empalmes se diferencian según la cantidad de eslabones, sea número par o impar.

Es aconsejable emplear cadenas con un número par de eslabones, teniendo en cuenta que los eslabones de unión son más resistentes que los correspondientes a un número impar de ellos.

Las cadenas de rodillos para transmisión de potencia se fabrican en empresas o compañías especializadas en su producción y comercialización. Algunas de las más conocidas son las alemanas Iwis y Köbo, la italiana Regina, la inglesa Renold, la española Iris y las estadounidenses Rexnord , Link-Belt y Diamond. Como característica de la resistencia mecánica de la cadena se utiliza la carga límite por rotura, cuya magnitud se determina mediante ensayos y pruebas en la fábrica constructora de cadenas, siguiendo las normas. Como parámetros geométricos de las cadenas de rodillos son identificados el paso y el ancho entre placas interiores.

Las amplias posibilidades de dimensiones y capacidades de carga de las cadenas de rodillos han permitido gran aplicabilidad en las transmisiones modernas.

En caso de grandes cargas y velocidades, para evitar pasos grandes, desfavorables en cuanto a las cargas dinámicas, se emplean cadenas de varias hileras de rodillos. Se componen de los mismos elementos que las de una hilera, sólo que sus ejes tienen una longitud aumentada. Las potencias que deben transmitirse y la carga límite por rotura de cadenas de múltiples hileras son casi proporcional al número de ramales. Generalmente, la cantidad de hileras de rodillos en las cadenas de múltiples ramales se selecciona entre 2 a 4.

4.8.3. Normalización internacional de las cadenas de rodillos Por las posibilidades constructivas y dimensionales de las cadenas de rodillos se planteó, desde un inicio, la necesidad de normalizar las transmisiones por cadenas. Se ha dicho que los primeros intentos surgen durante una reunión de la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) en 1928. Desde esa época hasta nuestros días la normalización de las transmisiones de cadenas de rodillos ha estado dirigida a homogeneizar en las dimensiones de las cadenas caracterizadas por relaciones dependientes del paso y el ancho entre las placas interiores.

Las dimensiones de las cadenas han sido diferenciadas en dos series, reconocidas como la serie Americana, normalizada en ANSI Standard B29.1-1975, y la serie europea. En la actualidad ambas series han sido recogidas en la segunda versión de la Norma Internacional ISO 606-1994 (la primera versión fue aprobada en 1982). En la mencionada Norma ISO, se reconocen las cadenas con dimensiones derivadas de ANSI con la letra A y aquellas cadenas con dimensiones representativas de la unificación de las normas originarias de Europa con la letra B.

Otras normas nacionales reconocen esta diferenciación en las dimensiones de las cadenas según ambas series; ejemplo de ello son las normas alemanas DIN 8187 (serie europea) y DIN 8188 (serie americana).

Tan importante como las dimensiones del eslabón, es la forma de cálculo y control de la longitud total de la cadena. Un simple análisis revela que la longitud nominal de la cadena puede ser calculada como el producto de la cantidad de eslabones por el paso de la cadena; de forma tal que la comparación entre la

Fig. 4.22. Transportador de cadenas con sistema de giro a 90º


107

longitud real de la cadena y su valor nominal indicará fácilmente el nivel de desgaste en sus articulaciones o el error de paso acumulado en la cadena.

En la norma internacional ISO 606:1994, se establece el control de la longitud de la cadena recién construida mediante una fuerza de estirado que revela el correcto acoplamiento de los elementos participantes en las articulaciones, así como la calidad dimensional de los eslabones. Para ello, se recomienda que la longitud de cadena empleada en el control, sea mayor que 610 mm para cadenas comprendidas entre las denominaciones 05B y 12B; y 1 220 mm para las denominaciones 16A y 48B.

El tramo de cadena para el control de la longitud debe terminar en eslabones interiores (placas interiores, casquillo y rodillo), mediante los cuales, y empleando un enganche que permita un libre movimiento de rotación en el plano normal de la articulación, se le aplicará suavemente a la cadena una determinada fuerza de control en dependencia del paso de la cadena y la cantidad de hileras. En casos de cadenas nuevas no lubricadas, la longitud medida debe estar entre los límites del 0 % a 0,15 % de la longitud nominal (paso x cantidad de eslabones). Otras normas, como DIN 8187/8188, recomiendan una tolerancia de longitud en función del paso y la cantidad de eslabones, esto coincide con la norma ISO en las tolerancias declaradas para 49 eslabones.

4.8.4. Accesorio Ruedas para cadenas de rodillos: la capacidad de trabajo de una transmisión por cadenas depende, en muy buena medida, de la calidad de las ruedas (sprockets) de la transmisión. La exactitud de fabricación de los dientes y su paso, el acabado de las superficies activas, el material empleado y el tratamiento térmico aplicado a los flancos de los dientes tienen una gran influencia en la durabilidad y buen funcionamiento.

Las ruedas de transmisiones lentas (hasta 3 m/s), que no soportan cargas de choques, pueden ser construidas de hierro fundido con una resistencia a la tracción no menor de 210 MPa, pero indiscutiblemente, mayor difusión alcanzan las ruedas fabricadas con aceros al carbono medio o aleados, donde son templados superficialmente los dientes hasta lograr durezas en flanco entre 45 y 55 HRC. Si fuera necesaria una elevada resistencia al desgaste, pueden emplearse ruedas elaboradas de acero reforzado, que permitan a los dientes, alcanzar durezas superficiales del orden de los 60 HRC mediante una capa de cementado de 1 a 1,5 mm de espesor.

En casos de trabajos suaves, sin grandes cargas y con exigencias de bajo nivel de ruido, pueden hacerse las coronas dentadas de plásticos con fibras de vidrio y poliamidas; lo que permite atenuar considerablemente el ruido y elevar la duración de las cadenas, debido a la reducción de las cargas dinámicas.

Los dientes de las ruedas para cadenas de rodillo se elaboran con perfiles convexos, cóncavos, rectilíneos o combinados (generalmente rectilíneo convexo), a pesar que la experiencia muestra que el perfil cóncavo dispone de mayor resistencia al desgaste porque aporta una mayor longitud activa en el perfil del diente. Es la forma convexa la más difundida en la actualidad por las facilidades tecnológicas de fabricación, y se ha dejado el perfil cóncavo para los casos de transmisiones con elevadas velocidades periféricas.

4.8.5. Fórmulas para el cálculo geométrico de las ruedas dentadas de cadenas de rodillos Los parámetros fundamentales son: z: número de dientes (z1= número de dientes del piñón, z2= número de dientes de la catalina)

p: paso de la cadena. dR: diámetro de los rodillos de la cadena.

Pt:: paso transversal. Nhil: número de hileras.

h2: altura de la placa interior 1. Diámetro de círculo primitivo: d = p/sen (180°/z)

2. Diámetro de fondo: df = d - dR


108

3. Diámetro de cresta máximo: damáx = d + 1,25 *p - dR

4. Altura máxima desde el polígono primitivo: hamáx = 0,625 * p – 0,5 * dR + 0,8 * p/z

5. Diámetro de cresta mínimo: damín = d + p * (1 – 1,6/z) - dR

6. Altura mínima desde el polígono primitivo: hamín = 0,5 * (p – dR) 7. Mínimo espacio entre dientes (Fig. 4.23)

• Radio de flanco máximo: remáx = 0,12 * d1 * (z + 2)

• Radio mínimo de asiento del rodillo: rimín = 0,505 * dR

• Ángulo máximo de asiento del rodillo: αmáx = 140° - 90°/z

8. Máximo espacio entre dientes

• Radio de flanco mínimo: remín = 0,008 * d1 * (z2 + 180)

• Radio máximo de asiento del rodillo: rimáx = 0,505 * d1 + 0,069 * 3

Rd

• Ángulo mínimo de asiento del rodillo: αmín = 120° - 90°/z

• Ancho del diente bf1 (magnitud menor que el ancho interior de la cadena b1): - Para p ≤ 12,7 mm.

Para ruedas de una hilera: bf1 = 0,93 * b1; con tolerancia h14.

Para ruedas de dos y tres hileras: bf1 = 0,91 * b1; con tolerancia h14.

Para ruedas de cuatro y más hileras: bf1 = 0,88 * b1; con tolerancia h14. - Para p > 12,7 mm.

Para ruedas de una hilera: bf1 = 0,95 * b1; con tolerancia h14.

Para ruedas de varias hileras: bf1 = 0,93 * b1; con tolerancia h14.

4.8.6. Fundamentos teóricos del funcionamiento de la transmisión por cadenas de rodillos Las transmisiones por cadenas clasifican como transmisiones mecánicas por engranaje con enlace flexible, las cuales presentan varias de las ventajas de engranajes y transmisiones por correas, cualidades que a los accionamientos por cadenas les han permitido una muy bien ganada posición dentro de las transmisiones con mayor empleo en el rango de media potencia (hasta 100 kW) y bajas velocidades (10 m/s). [24]

4.9. ESCALERAS MÓVILES 4.9.1. Historia de las escaleras móviles En 1899, Charles D Seeberger se incorporó a Otis Elevator Company, trayendo consigo la tecnología escalator. La unión entre Seeberger y Otis produjo el primer tipo de escalera dirigida al sector público, que fue instalada en la Exposición de París en 1900 [17, 24, 25]. Charles Seeberger vendió los derechos de su patente en 1910; desde entonces, Otis continúa mirando hacia el futuro y desarrollando escaleras cada vez más seguras y confortables (Fig. 4.24).

Fig. 4.23. Algunas dimensiones básicas de las ruedas dentadas para las cadenas de rodillos en el plano axial


109

4.9.2. Principio de funcionamiento de una escalera móvil Las escaleras móviles constituyen un medio de transporte continuo de personas. Su gran capacidad las hace imprescindibles en almacenes, en aeropuertos, estaciones y otros lugares. Estos aparatos tienen un conjunto de escalones enlazados entre sí como una correa sin fin, que unidos firmemente a elementos de altas resistencia, semejan una cadena. Estas cadenas se mueven gracias a un mecanismo de tracción, consistente en un motor eléctrico acoplado a un reductor de velocidad, con freno electromecánico. Normalmente el mecanismo tractor se encuentra en el lado superior de la escalera y bajo su piso.

Semejante a la escalera móvil es el andén móvil, que aplica su misma tecnología; se diferencia de esta en que su piso tiene placas móviles, dispuestas como una banda continua. Su utilidad

es grande en aeropuertos, enlaces en líneas de los metros (trenes subterráneos), centros comerciales, para movimiento en horizontal o entreplantas. La escalera posee un control que permite fácilmente su arrancada, y variar su sentido de marcha. Por otra parte, está dotada de dispositivos de seguridad que la detienen, automáticamente, al detectar algún problema. Además, toda escalera móvil dispone de unos pulsadores de parada accionarlos en caso de emergencia. El dispositivo mecánico de retorno de los escalones y pasamanos se encuentra en un extremo opuesto al mecanismo tractor.

Las normas de seguridad actuales son muy rigurosas a fin de evitar accidentes en el uso de estas máquinas. Para minimizar la posibilidad de atrapamiento1, fundamentalmente en la zona de pasamanos y en las salidas al exterior, se instalan mecanismos de seguridad que detienen de forma inmediata el funcionamiento al detectar presencia del usuario. También el diseño se ha visto influido, de manera progresiva, por las medidas de seguridad y ya se contempla desde el inicio formas que eviten la accesibilidad de las personas a zonas de peligro.

4.9.3. Reglas generales y de cortesía en las escaleras mecánicas La gran cantidad de personas que afluyen a estas instalaciones requieren de cierta cortesía y civismo necesarios para el transporte en lugares y recintos cerrados. Existen normas no escritas las cuales la persona que viaja en estos medios debe observar: Cortesía:

• Ceder el paso a las personas que vienen detrás. Para ello basta con colocarse a la derecha o a la izquierda de la escala y dejar espacio. Para que las personas que tienen mayor urgencia puedan avanzar. De la misma forma se evitan aglomeraciones, que son fuente potencial de peligro.

• No pararse en los extremos de la escalera, avanzar lo más rápido que sea posible, tanto al entrar como al salir de la escalera mecánica; de esta forma se evita dañar a los que viene detrás.

• Conviene moverse con velocidad constante al avanzar por la escalera mecánica, evitando andar rápido en las fases iniciales del tramo y más lento (o pararse) en las finales. De esta forma se agiliza el tráfico y no se producen detenciones en la entrada.

• Mirar detrás cuando se quiera avanzar. Cuando se está estático en el pasamano y la persona desea moverse, hay que mirar atrás por si viene alguien; en este caso hay que cederle el paso. Así se logran los beneficios del punto anterior.

• Por seguridad, deje un peldaño detrás y otro delante. Conviene pensar en los casos de peligro que, en la mayoría de los casos, se pueden evitar si hay espacio entre los viajeros.

Fig. 4.24. Escales móviles


110

• Evitar andar por una escalera parada (a no ser que sea de movimiento automático), pues puede empezar su movimiento de forma inesperada, lo que causaría serias lesiones con los bordes de las escaleras.

• Se debe estar seguro del sentido de la marcha antes de entrar en la escalera; para ello basta con fijarse en las indicaciones que están a ras de suelo, justo antes de entrar en la escalera. Aparecen señales de prohibido, colores verdes si es posible pasar o rojos si no es posible.

Inspección:

Las escaleras deben ser examinadas y documentadas, de forma periódica, por una persona competente. Debe buscar:

• Daño en la estructura como rayos, ángulos, o deformaciones.

• Todos los travesaños deben estar puestos, seguros, y libres de grasa o aceite.

• Los pasos de la escalera deben estar en buena condición y funcionar.

• Partes de pérdidas.

• Extensiones en buen estado.

4.9.4 Características de seguridad en las escaleras móviles Para reducir accidentes en los nuevos modelos de escaleras móviles, se le ha provisto de uno o más dispositivos de seguridad:

• Luces de la demarcación del paso: una luz fluorescente, verde tradicionalmente, está situada dentro del mecanismo de la escalera móvil bajo los pasos en el punto que sube. Esta iluminación brinda mayor conocimiento de las divisiones del paso.

• Líneas de demarcación del paso: el frente y/o los lados de los pasos se colorean de un amarillo brillante como advertencia. Los modelos anteriores tenían el color amarillo encendido; muchos más nuevos pasos se diseñaron para tomar los rellenos plásticos de este color.

• Sensores de combplate7: para la escalera móvil si un objeto extraño queda atrapado entre los pasos.

• Cepillo de la falda: un cepillo continuo largo, hecho de cerdas tiesas, funciona encima de los lados de la escalera móvil, justo sobre el nivel del paso.

• Bordes levantados: los lados de los pasos se levantan levemente para evitar el estar parado cerca del borde.

• Pasos planos: los primeros dos o tres pasos en cualquier extremo de la escalera móvil son planos, como una calzada móvil. Esto le da al pasajero una hora adicional de orientarse para subir, y más a la hora de mantener el balance al salir. Escaleras móviles más largas, especialmente las que se incorporan en estaciones subterráneas de metros, tienen a menudo cuatro pasos o más, planos.

• Dispositivos de antislide: son los objetos circulares levantados que tachonan, a menudo, la barandilla de la escalera móvil. Su propósito es evitar que los objetos (y las personas) resbalen.

4.9.5. Desarrollo futuro, tecnologías y novedades técnicas Desarrollos como la cinta de dos velocidades, actualmente en fase de pruebas, beneficiarán de forma notable al usuario reduciendo los tiempos de traslado, sobre todo en las grandes superficies o en aeropuertos donde se necesitan grandes desplazamientos.

Schindler es la más avanzada industria de escaleras mecánica. En el siglo XXI ha desarrollado sistemas de tracción en la búsqueda de nuevas vías de economizarlos, y lograr una mayor calidad y fiabilidad de los equipos (Fig. 4.25).

Así mismo en las variedades de estos equipos (Schindler 3 100, Schindler 3 300 y Schindler 5 300 de lanzamiento reciente), se han incorporado las siguientes novedades tecnológicas:

• Sistemas de tracción mediante máquinas sin reductor: se prevé su utilización para incrementar el confort de todas las instalaciones. Este tema consiste en abandonar los sistemas tradicionales de tracción mediante máquinas sin reductor.


111

• Incorporación de tracción regulada mediante variación de frecuencia en bucle cerrado: este sistema repercute enormemente en el confort de la instalación, siendo un elemento imprescindible para el cumplimiento de los requisitos exigidos por la normativa EN81-70 en relación a la precisión de parada y renivelación.

• Incorporación de puertas de piso y cabina de alto tráfico: en toda la gama de productos, con tracción regulada mediante variación de frecuencia, con el objetivo de mejorar el rendimiento de la instalación.

• Sistema de monitorización de las instalaciones: controla, permanentemente, las instalaciones las 24 horas, todo el año. Esto permite adelantarse a los problemas antes que aparezcan. Es un nuevo concepto de mantenimiento preventivo para que el usuario disfrute de la instalación.

En este análisis se tienen en cuenta los elementos que componen la predeterminación del diseño de estos equipos (Tabla 4.34).

Tabla 4.34. Escaleras móviles, elementos para el diseño

Elementos de la capacidad del paso escalera móvil Descripción o uso Forma

Paso de los escalones

Ancho del escalón

Las escaleras móviles modernas tienen pasos de metal en un lazo continuo que se mueven en pistas. Las escaleras móviles se utilizan principalmente con una que va para arriba y otra para abajo. Algunas escaleras móviles modernas en almacenes y alamedas de compras tienen lados de cristal que revelan su funcionamiento. Aunque la mayoría de las escaleras móviles son rectas, en algunas alamedas de compras existen versiones curvas. La mayoría de las escaleras móviles tienen barandillas móviles que guardan aproximadamente un paso del movimiento de los escalones. La dirección del movimiento (para arriba o abajo) puede ser permanentemente igual, o sea controlada por el personal o automáticamente, por supuesto el sistema se programa para no invertir la dirección mientras que alguien está en la escalera móvil.

Anchuras estándares del paso de escalera móvil Pulgadas Milímetros

(Continúa)

Fig. 4.25. Sistema de tracción para escaleras mecánicas


112


Elementos de la capacidad del paso escalera móvil Descripción o uso Forma

Paso de los escalones

Ancho del escalón

Un pasajero, con los pies junto

Un más viejo diseño, extremadamente raro hoy Pequeño 24 adentro 600

Un pasajero

Sitios de poco volumen, los niveles más supremos de los almacenes grandes, cuando el espacio es limitado Medio 32 adentro 800

Un pasajero + una paquete o una sola pieza de equipaje.

Posición del pasajero en la escalera, distribuida en uno o dos escalones

Alamedas de compras, almacenes grandes, aeropuertos, más pequeños. 900

Más de un pasajero

Posición del pasajero en la escalera, distribuida en uno o más de tres escalones Grande 40 adentro 1000

4.9.6. Algunos elementos de seguridad de las escales mecánicas Principio de funcionamiento de los sensores electrosensibles de seguridad. Cintas y bordes. Tiras de

seguridad electrosensibles

El sistema utiliza cintas electrosensibles de elevada sensibilidad a la presión, con las cuales se controlan movimientos de máquinas, o de otros objetos en movimiento dentro de la zona de trabajo, que pueden provocar accidentes.

Los interruptores de cinta (o de tira) son dispositivos muy simples, a cierre momentáneo, y para aplicaciones de baja potencia.

La construcción de la tira, consiste en dos conductores de acero o de cobre, sostenidos lateralmente mediante un aislante. La configuración particular de la lámina superior permite una duración mayor de 3 millones de maniobras e incluso utilizar la tira con ángulos de hasta 90º, muy adecuadas para aplicaciones curvadas. La presión efectuada en su parte central, a lo largo de toda su longitud, provoca el cierre del interruptor, y accionar así el circuito final de control.

Todos los modelos tienen una óptima resistencia a la humedad (IP67), como a los agentes químicos; así, se permiten las más severas condiciones de uso.

Una gama de accesorios tiene muchas aplicaciones, fácil instalación y utilización de esta máquina de transporte continuo.

Una parte importante de las escaleras móviles son los múltiples sensores, para determinar diferentes fallas en su funcionamiento y prevenir accidentes o molestias en el servicio; estos sensores pueden clasificarse en:

1. Sensor de perfil bajo: adaptado para ser colocado en espacios reducidos o para evitar accionamientos involuntarios.

2. Sensor de perfil alto: recomendado para el montaje en guía con ángulo de accionamiento elevado.

3. Sensor de perfil adaptado para aplicaciones Standard: ideal para su accionamiento con la mano, el pie, o pedal.

4. Sensor de perfil medio: para su accionamiento con la mano, el pie y órganos mecánicos, adaptado para aplicaciones Standard.


113

Principio de funcionamiento de los perfiles electrosensibles de seguridad

Están constituidos por una funda de goma especial, dentro de la cual se aloja el elemento sensible, que suministra la señal eléctrica cuando cualquier actividad externa de accionamiento sea ejercitada al perfil. Una guía de aluminio plano o angular completa el dispositivo, para poder ser fijado a la máquina. Estos dispositivos son para la prevención de daños al personal, por impacto de partes en movimiento, como las puertas correderas, cancelas, planos elevadores etc.; estos envían un contacto eléctrico al circuito de control. El perfil de protección ha estado diseñado para asegurar prestaciones óptimas de fiabilidad, incluso con una presión mínima, tanto en su parte superior como en sus laterales.

El sistema viene garantizado para un nivel de seguridad 1 ó 3 “FAIL SAFE”, según el tipo de módulo utilizado para el control, y del número de conductores conectados a la cinta sensible. Con el fin de escoger el tipo de perfil más adaptado a las diversas aplicaciones, es necesario tener en cuenta algunos puntos que definen las características del producto:

• Fuerza de accionamiento de la goma, antes del cierre del contacto del sensor.

• Activación del contacto, con una presión ulterior.

• Recorrido de accionamiento, después del cierre del contacto.

Principio de accionamiento de los perfiles

• Condiciones iniciales: perfiles en condiciones normales de funcionamiento y a punto de ser accionados.

• Tolerancia: el perfil está accionado, pero los contactos del sensor aún permanecen abiertos.

• Accionamiento: el perfil está accionado, y los contactos del sensor se cierran.

• Post-recorrido: el perfil se acciona más allá del cierre del contacto.

Perfiles electrosensibles curvados

Estos tipos de perfiles han sido diseñados con el propósito de resolver el problema de las curvaturas, de forma sencilla e independiente del radio de curvatura necesario. La tendencia moderna aplicada a las puertas de máquinas industriales, conlleva, generalmente, a la aplicación de perfiles de seguridad curvados, que hasta hoy originaban manipulaciones mecánicas complicadas y costosas.

Las soluciones propuestas tienen ventajas notorias, ya que el radio de curvatura no es vinculante para la preparación del perfil, y el propio cliente tiene libertad para determinar el valor del radio necesario, adaptando la unidad de manera simple y económica, fijando a la máquina las distintas piezas componentes de la curva. Principio de funcionamiento:

Estos perfiles se hacen con una funda de goma especial, dentro de la cual se aloja el elemento sensible, que genera una señal eléctrica, al actuar cualquier accionamiento externo efectuado al perfil sensible.

Un perfil plano, realizado en PVC reforzado con fiber-glass12, completa el dispositivo para poder fijarse a la máquina.

PREGUNTAS DE CONTROL: 1. ¿Cuáles son las principales ventajas y desventajas de los transportadores de banda?

2. Mencione 6 componentes principales de un transportador de banda. Explique su principio de funcionamiento.

3. ¿Cuántos tipos de rodillos de apoyos existen?

4. Calcule un transportador de banda siguiendo esta descripción: Productividad: 80 t/h, material: piedra sin clasificar (a < 10 cm).

Descripción de la traza (ascendente en un tramo de proyección horizontal L2 = 40 m, horizontal en el tramo de L1 = 50 m a una altura H = 7 m.


114

5. ¿Dónde tiene una mayor utilización los transportadores de tablillas?

6. ¿Cuáles son las principales desventajas que presentan los transportadores de tablillas?

7. Mencione los aspectos que deben tenerse en cuenta para el cálculo y diseño de un transportador de tablillas.

8. Los transportadores de rastrillos tienen ventajas y desventajas sobre el resto de los equipos de su grupo. ¿Puedes mencionarlas?

9. ¿Cuál es la influencia del coeficiente de resistencia wo en los transportadores de rastrillos altos, en relación con su productividad? 10. A su juicio, ¿cuáles son las ventajas que presentan los transportadores de arrastre sumergido?

11. ¿Cuáles son las principales ventajas y desventajas de los transportadores de cangilones? 12. Mencione 8 componentes principales de un transportador de cangilones. Explique su principio de funcionamiento.

13. ¿Por qué surgen los transportadores telescópicos?

14. ¿Cuáles son las principales ventajas y desventajas de los transportadores aéreos?

15. Mencione 5 componentes principales de un transportador aéreo. Explique su principio de funcionamiento.

16. ¿Cuál es el principio de funcionamiento de los transportadores de skid?

17. ¿Cuál es el principio de funcionamiento del transportador de cadenas?

18. ¿Cuál es el principio de funcionamiento de las escaleras móviles?

19. Explique las reglas de cortesía de las escaleras móviles y sus características de seguridad.

20. ¿Dónde se utilizan hoy, con mayor frecuencia, las escaleras móviles?

115

CAPÍTULO 5. TRANSPORTADORES SIN ÓRGANO DE TRACCIÓN FLEXIBLE 5.1. TRANSPORTADOR DE RODILLOS 5.1.1 Descripción y aspectos generales de un transportador de rodillo Los transportadores de rodillos (Fig. 5.1) son equipos que se utilizan para el trasiego de materiales en bultos, paquetes, bidones, parlets22, barriles, cajas y sacos. Estos se encuentran, fundamentalmente, al final de los flujos de producción, cuyo resultado es empaquetado o embalado, para después trasladarlo hacia un medio de transporte determinado. [24]

Los transportadores de rodillo se distinguen por la sencillez de su fabricación y mantenimiento, su larga durabilidad y vida útil de explotación.

Estos se utilizan, principalmente, en las terminales de los aeropuertos y ferroviarias, marina mercante, línea de montaje de automóvil; también se encuentran en los grandes almacenes, con mesa elevadora en un extremo para recogida de las carrocerías.

Los componentes son: un fuerte bastidor de angulares, los rodillos (que pueden ser de diferentes diámetros y separación entre ellos;

además tienen diversas formas: cilíndricos, cónicos, partidos, en forma de discos) y puede tener motor o no.

5.1.2 Tipos de transportadores de rodillos Por su construcción y accionamiento se pueden dividir en:

Transportadores de rodillos por gravedad. Se basa en la fuerza de gravedad del objeto para que se deslice entre los rodillos. Estos dispositivos, que no tienen motor, también se denominan sencillos, sin transmisión, o de empuje. Generalmente son cortos, de pequeño alcance, manuales y se utilizan para trasegar paquetes a distancia muy cortas.

Motorizados o de transmisión. Con motores acoplados, estos transportadores de rodillos son más largos y productivos. Se utilizan para el transporte de material paletizado o sin paletizar, este último puede llegar hasta los 8 000 kg (Fig. 5.2 y 5.3).

Los transportadores de rodillos suelen ser fijos, móviles y portátiles. Los móviles, generalmente, tienen ruedas para su movimiento. El peso de las secciones de los portátiles no es superior a 50 kg.

Fig. 5.1. Transportador de rodillos

Fig. 5.2. Transportadores de rodillos motorizados


116

5.1.3. Diversidad actual de transportadores de rodillos Los transportadores de rodillos son importantes en los flujos productivos de diferentes industrias, las ventajas que lo hacen acreedores de esa universalidad se sustentan en la fácil fabricación, diseño, mantenimiento y economía dentro de las familias de los transportadores sin órgano de tracción flexible. Su diversidad se aprecia en las Figs. 5.4 y 5.5.

5.1.4. Cálculo de un transportador de rodillo Para el cálculo de un transportador de rodillos, se debe iniciar determinando el coeficiente de fricción de los rodillos en sus partes móviles w’.

w´ = D

kd 2+∗µ

…………………… (104)

Donde:

µ: factor que tiene en cuenta la fricción de los rodillos y su diámetro (d), en cm . k: factor que tiene en cuenta la fricción de los rodillos y la superficie de la carga, en cm .

D: diámetro del rodillo, en cm .

t = z

3600

...………………… (105)

Donde:

z: número de piezas

Se determina la transmisión de la energía cinética a los rodillos:

A = g

pvK

2

2

……………… (106)

Donde:

K: factor que tiene en cuenta la masa del rodillo y su rozamiento con la periferia del material; este puede ser: k = factor < 1, y puede moverse entre k = 0,8 y 0,9 p: peso de la parte móvil del transportador

v: velocidad

g: fuerza de aceleración de la gravedad, en m/s2

Resistencia de los rodillos por el rozamiento hacia el lado de la carga:

Fig. 5.3 Transportadores para posicionamiento de parlets permitiendo giro a 180º

Fig. 5.4. Transportador de rodillos telescópicos, versión desenganchada con técnica de conexión por encima de diversos planos. Tramo distribuidor.

Fig. 5.5. Transportador de rodillos propulsado con alimentación a través del transportador de banda. Transportador de rodillos Desviación angular en combinación con transportadores de banda en la planta de distribución

CAPÍTULO 5. TRANSPORTADORES SIN ÓRGANO DE TRACCIÓN FLEXIBLE

117

W1 = G D

k2

…………………………… (107)

Donde: G: peso de la carga a transportar, en kg .

Resistencia de los rodillos por el rozamiento de la carga, su peso y el número de piezas en el transportador:

W2 = (G + pz’) D

dµ

…………………………………………(108)

Resistencia siguiendo la fuerza o el peso de la carga, la transmisión de energía cinética, correspondiente al número de rodillos 1> 2A, en kgm, Z números de rodillos y 2 Az y la resistencia de los componentes móviles en la longitud L:

W3 = L

Az2

= k gL

pzv2

………………………………… (109) Resistencia total:

W = W1 + W2 + W3 ………………………………… (110) Relación entre la resistencia al movimiento w producto al peso de la carga G, la tangente y el ángulo de inclinación β

w = tan β = G

W

= D

k2

+ (1 + G

pz

) D

dµ

+ k gLG

pzv2

………… (111)

5.1.5. Parámetros de los transportadores de rodillos motorizados Dentro de la gama de transportadores de rodillos se encuentran los que utilizan motores para trasmitirle la energía a un grupo de rodillos, y así producir el movimiento de las piezas y bultos por su traza. A continuación se presenta en la Tabla 5.1 sus principales parámetros.

Tabla 5.1. Principales parámetros de los transportadores de rodillos motorizados

Tipo de rodillo

Parámetros de los rodillos Medio Fuerte Muy fuerte

Máxima carga por rodillos (kg) 600 1 200 2 500

Máxima carga recomendada (kg),

para diámetro de rodillo (mm)

300

73

600

105

1 200

155

Diámetro del eje del rodillo según la carga (mm) 20 30 45

Longitud del rodillo (mm) Peso de las partes móviles (p) kg

300 3,4 6,4 15,8

400 4,2 7,8 19,8

500 5 9,2 21,5

600 5,7 10,6 24,4

700 6,5 12 27,3

800 7,3 13,4 30,2

1000 8,8 16,3 35,9

1200 - - 41,7


118

5.2. TRANSPORTADORES DE TORNILLO SIN FIN 5.2.1 Descripción y aspectos generales de un transportador de tornillo sin fin Los transportadores de tornillo sin fin son utilizados para el transporte de materiales sólidos, finamente desmenuzados (Fig. 5.6).

Los tornillos sin fines son fabricados con lámina de acero al carbón e inoxidable, robustos, de sección tubular, sección en u, sección rectangular, flanchados13; para transporte de materiales calientes o fríos, abrasivos, contaminantes, corrosivos, higroscópicos, viscosos y polvos. Desarrollados con hélices a derecha o izquierda, de tipo corte, de tipo cinta (ribbon) sencilla y múltiple, de paletas de paso variable y constante.

Se pueden encontrar tornillos sin fin con diámetro de tornillo transportador, desde 100 mm hasta 762 mm con capacidades hasta 800 m3/h de producto. Está compuesto por el tubo (1), el tornillo sin fin y/o el árbol (2), la roca o hélice del tornillo (3).

Los altos costos de mantenimiento de un tornillo sin fin, se deben al desgaste a que está siempre sometido en la mayoría de las aplicaciones que se utilizan. En ciertos casos, el desgaste es de una importancia tal que disminuye enormemente el margen de rentabilidad. Este hecho se debe, principalmente, a los paros prematuros y regulares del proceso productivo, así como a los costos de mantenimiento necesarios para el reemplazo o la reparación. Hoy, en el mundo, se han desarrollados los recubrimientos de protección contra el desgaste por abrasión, muy eficaces en medios agresivos como en el transporte de cortezas y de cal. En ciertas fábricas, la vida útil de esos equipos se ha más que duplicado. Los tornillos son concebidos para un servicio pesado y extrapesado. Están construidos en acero al carbono con apropiados tratamientos superficiales; estos pueden ser utilizados en diferentes combinaciones de carga y descarga de materiales, como se observa en la Fig. 5.7 .

El tornillo sin fin es utilizado de manera continua o discontinua en los sectores de aplicaciones, donde la durabilidad de los componentes del tornillo y su fácil sustitución de las piezas de recambio constituyen su principal exigencia (Fig. 5.8).

Fig. 5.7. Combinación de dos transportadores de tornillo sin fin, con carga desde dos transportadores de cangilones y succiones neumáticas en la descarga

Fig. 5.6. Transportador de tornillo sin fin


119

5.2.2 Transportadores de sin fin flexibles Soluciones de transporte para ingredientes y sólidos secos en masa

La versatilidad de la instalación y la capacidad de manejar la amplia gama de tamaños de partículas de material, densidades de sacos y propiedades de flujo, pone a los sistemas y equipos de flujo en espiral a la cabeza de la tecnología de transportadores de sin fin flexible.

Funcionamiento sin generación de polvo

El sistema de transporte de flujo en espiral está totalmente sellado durante su funcionamiento, y debido a que el aire no se utiliza como un medio de transporte, no hay riesgo de contaminación por polvo o humedad de la atmósfera; esto es un factor importante cuando se utiliza en aplicaciones para alimentos o farmacéutica. Además, la presencia de polvo puede ocasionar no sólo contaminación en el aire por otros productos, sino también puede representar una amenaza para el entorno de trabajo.

Espiras

Antidesgaste Tramo duro

Boca de carga

Cuadrados Rectangulares Secciones variables Cónicas

Transmisión

Directa A cadena A correa Con acoplamiento

Fig. 5.8. Espiras, bocas alimentadoras y motores


120

Cuidadosa manipulación del producto

La espiral rotatoria que está centralizada dentro del tubo de transporte, mueve lentamente el material sin estropearlo. Su acción también elimina el riesgo de disgregar el producto mezclado. Mezclado constante

El perfil achaflanado del tornillo se utiliza para transportar materiales difíciles como óxido de hierro. Su construcción semirrígida consigue alcanzar ángulos de transporte agudos sin necesidad de curvarlo. Dependiendo del material que se transporte se podrá conseguir una producción de hasta 6,1 t/h (Fig. 5.9).

El transportador de tornillo sin fin a punto de superflujo tiene una capacidad de producción de hasta 40 t/h .

Simplicidad en el diseño

La simplicidad es un elemento clave en los transportadores de sin fin flexible de flujo en espiral. La única pieza móvil es la espiral accionada por motor, que gira dentro de un tubo sellado para mover los materiales a lo largo de este último. Así no hay necesidad de adquirir un equipo de funcionamiento adicional como filtros o cojinetes; por lo que es un sistema con bajos costos de instalación y alto rendimiento y eficacia. Una única pieza móvil: la espiral (Fig. 5.10).

Fácil de limpiar

Su simplicidad hace que el funcionamiento sea limpio y simple. Puede invertirse la marcha del motor eléctrico para vaciar el transportador de material residual; de manera tal que después pueda eliminarse con un chorro de agua o solución de limpieza. En caso necesario, puede extraerse la espiral rápidamente del tubo, y los conectores de aflojamiento rápido opcionales permiten la desmantelación10 y montaje para reducir el tiempo de parada (Fig. 5.11).

Bajo mantenimiento

Se garantiza un funcionamiento sin problemas, pues la única pieza de este equipo es su resistente espiral interna (Fig. 5.12). Su acción garantiza un mezclado constante del material. Esto es importante cuando se alimenta con un producto premezclado a una máquina de empaquetado para hacer pastillas (Fig. 5.13).

¿Cómo funciona?

Un transportador con rosca sin fin flexible, también llamado transportador helicoidal, transportador-tornillo, transportador a hélice o rosca sin centro se construye de una rosca flexible hecha en acero de muelle o acero inoxidable, encerrada en un tubo de plástico, rígido o flexible o un tubo rígido de acero, con motor eléctrico instalado al punto de descarga de la máquina. Tal concepción sencilla, facilita trabajo eficaz y alta fiabilidad, también reduce mantenimiento y los gastos de operación.

Fig. 5.9. Transportador de sin fin flexible

Fig. 5.10. Movimiento de la espira en el interior del tubo

Fig. 5.11. Proceso de limpieza de un transportador sin fin flexible


121

Un transportador con rosca sin fin debe de construirse según las características específicas del producto transportado y el proceso en el cual será integrado. En tal caso, el transportador con rosca funcionará mejor que tornillos rígidos, elevadores a cangilones, transportadores de cadena, transportadores aéreo-mecánicos y otras máquinas que se emplean para transportar polvo y materiales sólidos en bulto.

A la entrada del transportador con rosca flexible, se instala en el tubo una tolvita de alimentación en forma de "U" para hacer la conexión de la salida de una tolva o del equipo precedente, como una estación de descarga de sacos, un molino, machacador, tamiz, batidor, reactor o cualquier envase de almacenaje.

El transportador flexible pasa por el fondo de la tolvita, con una sección de la rosca descubierta, para recibir el producto que cae de la tolva. Un vez que la sección descubierta empieza a dar vueltas, esta alimenta el producto del tubo al exterior donde la rosca, ya encerrada, lo empuje por la longitud del transportador.

Un fenómeno típico de una rosca flexible en un tubo lleno de producto en bulto, es que la rosca, automáticamente, se centra dentro

del tubo, y de este modo se hace un margen entre la rosca y la superficie interior del tubo. Tal concepción permite que se trasporten los granulados sin daño, no obstante la fragilidad y grandeza del granulado.

Al fin del tubo del transportador, cerca de la entrada del producto, se encuentra un capote desmontable para la limpieza que facilita vaciar y baldear rápidamente el tubo, también el desmonte y lavado de los compuestos internos.

Puesto que no se utiliza ningún cojinete al término de la rosca a la entrada del producto, y queda el fin de descarga de producto conectado directamente al motor por encima del punto de descarga, no hay contacto entre el producto mismo, rodillos y juntas. Por eso, la rosca flexible, únicamente, es el compuesto móvil que tiene contacto con el producto.

Solamente una pieza móvil

La única pieza móvil que hace contacto con el material en este tipo de transportador, es el sin fin flexible impulsado por un motor eléctrico. A medida que gira, el sin fin impulsa el material y se centra automáticamente dentro del tubo del transportador; esto proporciona una holgura constante entre él y la pared del tubo.

Este diseño sencillo no requiere cables, cadenas, discos, cojinetes internos ni las numerosas piezas móviles encontradas en elevadores de cangilones, transportadores de tornillo rígidos, cadenas de arrastre y/o transportadores aéreo mecánicos. Estas piezas pueden aumentar el costo inicial, pues requieren mantenimiento, se desgastan, fomentan la contaminación y/o se averían. Y lo que es más importante, estos equipos ofrecen eficiencia y versatilidad al transportar materiales a granel, que van desde gránulos grandes hasta polvos de tamaños inferiores a un micrón —tanto fluidos como no fluidos— incluidos productos difíciles de manipular que se apelmazan, forman costras, se agarrotan, se fluidizan14, producen obstrucciones o manchan, sin separación de mezclas.

Manipulación y mezcla suave del producto

Pueden manipular sus productos suavemente, debido a que el sin fin flexible se centra de forma automática al girar. Esto proporciona separación amplia entre el sin fin y la pared del tubo para impedir la trituración, el quebrantamiento y otros daños del producto. Además, la suave acción de rodadura creada por el sin fín impide la separación de mezclas a todo lo largo del transportador.

Pionero de los sin fin flexibles

Fig. 5.12. Mantenimiento en el interior del tubo

Fig. 5.13. Mezcla del material conjunto a la espira en el interior del tubo


122

Los estudios actuales destacan a varios fabricantes en esta modalidad de máquinas de transporte. Flexicon es el primero en introducir combinaciones de sin fin/tubo de 115, 150 y 200 mm de diámetro; esto aumentó la capacidad de la categoría de transportador más de 10 veces en un período de 8 años. Después de haber efectuado más de 10 000 instalaciones en todo el mundo para una gran cantidad de materiales a granel, en Flexicon han recopilado varios datos de rendimiento sobre sin fin flexibles; muchos de los cuales se han diseñado, fabricado y conformado según sus especificaciones (Fig. 5.14). [21]

Los transportadores de tornillo se pueden sellar contra el polvo o la humedad, vestidos para actuar como el secador o refrigerador, para transportar diversos tipos de materiales. El tornillo de tales transportadores puede ser de diferentes tamaños (entre 4 y 24 pulgadas) y los pies de la capacidad cúbica por hora pueden ser 4 360 en el máximo de rpm.

5.2.3. Cálculo de un transportador de tornillo sin fin La productividad de un transportador de tornillo sin fin depende del diámetro del tubo (D),

de las características del material a transportar y la inclinación con respecto a la traza. Para su cálculo se define:

Q = V�a= βϕγ

πCsn

Da4

602

; en t/h …………………….… (112)

Donde: Q: productividad, en t/h

V: productividad volumétrica del tubo del transportador de tornillo sin fin, en m3/h

:� peso volumétrico del material a transportar, en t/m3

s: paso del tornillo, en m

n: número de revoluciones por minuto del tornillo. Este número máximo de revoluciones por minuto, se puede determinar por las siguientes expresiones para:

Materiales ligeros no abrasivos (polvo de carbón, granos, harina, grafito en polvo, aserrín, etc.): n =

60 / D

Materiales pesados no abrasivos (carbón en piedra, sal común, etc.) n = 45 / D

Materiales pesados abrasivos (cemento, arena etc.): n= 30 / D ϕ : coeficiente de llenado del transportador; se recomienda tomarlo según las características del material:

ϕ = 0,125: para materiales pesados abrasivos ϕ = 0, 25-0,32: para materiales granulados, poco abrasivos ϕ = 0,32: para materiales ligeros poco abrasivos ϕ = 0,4: para materiales no abrasivos

Fig. 5.14. Transportadores sin fines flexibles de la marca Flexicon


123

ξ: coeficiente que relaciona el paso y el diámetro del tornillo y se determina por la expresión: ξ = s/D

D: diámetro del tornillo, en m; y se determina por la expresión:

D = 0,28 3

βϕγξ CnQ

a Este resultado debe verificarse por el valor del grosor del material:

D ≥ (10 a 12) a. Donde a: dimensión media de los pedazos del material transportado, para material no clasificado

D ≥ (4 – 6) a. Donde a: dimensión de los pedazos máximo del material transportado

Cβ: factor que guarda relación con la inclinación del transportador (Tabla 5.2) Tabla 5.2. Relación entre el factor de relación con el ángulo de inclinación del transportador Cβ, el diámetro del tubo y la velocidad del tornillo

βο 0° 5° 7° 10° 12° 15° 20° > 60°

C 1 0,9 0,86 0,8 0,74 0,7 0,65

D 100 120 150 200 250 300 400 500-600

n (rpm) 9,5 11,8 15 19 23,6 30 37,5-47,5 60, 75, 95, 118 y 150

Se determina la potencia requerida del tornillo:

367o

o

QLwN =

; en kW ……………..…… (113)

Donde:

wo: coeficiente empírico de resistencia al movimiento, que depende del tipo de carga a transportar y se toma la magnitud:

wo = 4: para materiales abrasivos

wo = 2,5: para materiales no abrasivos L: longitud del transportador de tornillo sin fin, en m.

Si el transportador de tornillo sin fin está inclinado vertical H = L sen β, entonces:

• Se escoge el valor del coeficiente de seguridad kr = 1,15 a 1,25

• Se puede, entonces, escoger el valor de la eficiencia en la transmisión utilizada (No)

Se determina la potencia establecida:

)(367/)(367/ βsenwQLHLwQN ooo ±≡±= ; en kW …… (114) Por catálogos se selecciona el motor eléctrico, entrando con No, en kW, y se toma de este los valores del tipo de motor, nacionalidad, potencia N y frecuencia n’.

Capacidad de torque del tornillo a n de rpm: o

o

w

NMo 102=

; en kg

Mo = 102 *60 No/ 2π n = 975 No/n; en kg

La fuerza máxima permisible: P = Mo / r tan (α + φ) = q*L*wo; en kg r ≈ (0,7 – 0,8) D/2

α: reducción de la fricción con respecto al ángulo del material Φ: ángulo en radianes de la hélice del tornillo

Para un transportador sin fin, en posición vertical:


124

)(tan30

ϕµ

+∞Π

= gR

qnc

…………………………..……….(115)

Para que el material suba, n > nc Donde:

R: radio de la hélice ∞ : inclinación de la hélice

φ: ángulo que se forma entre el material y la hélice

Es importante destacar que bajo estas condiciones L = H; entonces, la práctica de la utilización de estos transportadores ha demostrado que el factor de resistencia wo puede estar entre 5,5 y 7,5 en condiciones mínimas de trabajo; para condiciones severas puede estar entre 6,5 y 8,3 según se incrementa la capacidad del transportador. La potencia del motor se determinaría por la expresión:

)1(367

±= oLwQ

N Para transportadores de tornillo sin fin verticales … (116)

5.3 TRANSPORTADOR VIBRATORIO 5.3.1 Descripción general de los transportadores vibratorios Los transportadores vibratorios pertenecen a la clase de transportadores oscilantes, en los que la carga transportada se desplaza mediante las oscilaciones del elemento portador de carga (tubos o canales).

Las ventajas principales de los transportadores vibratorios son:

• Posibilidad de transportar herméticamente cargas en polvo, tóxicas, químicamente agresivas, caliente, etc.

• Posibilidad de realizar diferentes operaciones tecnológicas, tales como: secado, mezclas, enfriamiento, etc.

Los transportadores vibratorios se utilizan, habitualmente, para transportar productos horneados, leguminosas secas, habas, moras, caramelos, confituras, zanahorias, cereales, productos químicos, cerezas, granos de café, frutas, ajo, granos, uvas de mesa, legumbres, lechuga, minerales, nueces, pasta, alimento para mascotas, productos farmacéuticos, plásticos granulados, reciclados, papas fritas, papas chips, papas enteras, rebanadas, cortadas en cubos, arroz, semillas, botanas (saladitos), tabaco, verduras enteras, cortadas en cubos y mezcladas.

Los transportadores vibratorios también tienen sus deficiencias: disminución considerable de la productividad en la transportación de cargas inclinadas hacia arriba, posibilidad limitada de transportación de cargas en polvos muy finos dispersos e imposibilidad de transportar cargas pegajosas; duración relativamente pequeña de los elementos elásticos y de los cojinetes de apoyo de la transmisión, posibilidad de transmitir cargas vibratorias a las construcciones de apoyo.

La longitud máxima del transportador es, por regla general, no mayor de 60 a 100 m, la velocidad de transportación horizontal de cargas en pedazos y en granos no excede de 0,3 a 0,5 m/s y para las cargas en polvo 0,1 a 0,2 m/s. Cuando la carga avanza hacia arriba la velocidad disminuye considerablemente. La temperatura máxima de la carga a transportar en estado caliente no excede de 500 a 700 ºC. Teniendo en cuenta las variedades constructivas los transportadores vibratorios se dividen, en: transportadores suspendidos y de apoyo con elementos elásticos guías inclinados Por el carácter del equilibrio dinámico interior del sistema de masas oscilantes se distinguen en: equilibrados y no equilibrados.

Tres elementos esenciales forman un transportador oscilante: una canal, caja o tubo, los brazos oscilantes y el sistema motriz. Dependiendo de cómo apliquemos la fuerza a las masas móviles, se consiguen dos


125

formas de transporte: si hay deslizamiento del material hacia adelante se trata de un transportador vibrante; en cambio, si avanza a pequeños saltos (microlanzamientos) se trata de un transportador oscilante.

El transportador vibratorio ofrece una solución confiable para aquellos casos en que se necesita un transporte vibratorio electromagnético de menor tamaño. Este confiable e higiénico equipo funciona excelentemente en varios entornos de procesamiento, brinda velocidades de transporte flexibles, preciso control de alimentación y escasa necesidad de mantenimiento (Fig. 5.15).

Los transportadores vibrantes se mueven a frecuencias altas (hasta 10 Hz) y amplitudes pequeñas (hasta 20 mm). Adecuados para el transporte a corta o media distancia de cualquier producto que no se apelmace, especialmente materiales calientes y muy abrasivos. Estos equipos pueden llegar a tener una capacidad de 110 t/h a nivel de suelo sobre una fundición de hormigón capaz de soportar las cargas dinámicas y estáticas [10, 22, 24].

Los transportadores pueden personalizarse para adaptarlos a varias aplicaciones y se les puede diseñar para que funcionen con acción vibratoria

tradicional o acción lineal deslizante para adecuarse a las necesidades del proceso y el producto. Desde los brazos flexibles que aumentan el rendimiento y la vida útil del transportador, hasta la tecnología con ITSTM (Sistema de sintonización automática) (Fig. 5.16).

Características especiales:

• Disponibilidad de varios anchos y largos estandarizados

• Transporte simple, con control de precisión, impulsado por un eficiente sistema electromagnético

• No contiene piezas deslizantes ni giratorias que puedan desgastarse, tampoco bandas que puedan funcionar mal

• Unidades resistentes al polvo y a la humedad

• Para aplicaciones industriales en entornos de trabajo difíciles

• Se utiliza en aplicaciones de transferencia y alimentación graduada

• Fuerte confiabilidad incorporada

• Posibilidad de instalar en piso, entrepiso o de manera aérea (suspendida), disponible con ruedas

• Ruedas que le proporcionan movilidad

• Bajas fuerzas dinámicas verticales, por lo que no debe invertir en voluminosas estructuras de soporte

• Bajo consumo de energía

• Diseño apto para lavado de alta presión

Fig. 5.15. Transportador vibratorio, de frecuencia natural

Fig. 5.16. Transportadores vibratorios para diferentes funciones


126

• Unidad de energía construida, base y marco de acero inoxidable, o motores vibratorios electrónicos

• Escasa necesidad de mantenimiento y larga vida útil

Elementos vibratorios comunes

• Bandejas cubiertas

• Sistemas de control

• Acabados y materiales del marco

• Estilos del marco

• Puertas y derivadores

• Motores eléctricos vibratorios y unidades de energía

• Configuraciones de bandeja

• Estilos de descarga de bandeja

• Estilos de alimentación de bandeja

• Acabados y materiales de las bandejas

• Opciones de malla

5.3.2. Elementos principales de los trasportadores vibratorios y oscilantes Según la bibliografía consultada, los sistemas oscilantes Rosta para cribas y transportadores, formados por los cabezales oscilantes AU/AR y cabezales de biela ST, conforman la más completa gama de uniones para transportadores oscilantes en la actualidad (Fig. 5.17).

Permiten la unión entre bandeja y bancada, elástica y firme; siendo los únicos con movimiento rotativo sin desgaste ni mantenimiento; estos ofrecen, al mismo tiempo, un par dinámico en el avance y retroceso de la bandeja que aporta un efecto muelle el cual reduce los choques mecánicos y a la vez actúan como acumuladores de energía.

El desarrollo tecnológico en sistemas oscilantes ha generado una mayor demanda en el campo de transporte de materiales. El transportador oscilante es una de las respuestas más económicas en este tipo de necesidades, con ventajas para otros sistemas alternativos:

• Simplicidad en el diseño y sin elementos que requieran mantenimiento

• Sin desgaste por funcionamiento

• Pueden realizarse al mismo tiempo las funciones de cribado y selección

Los transportadores oscilantes se mueven a frecuencias bajas (1 a 2 Hz) y amplitudes grandes (hasta 300 mm); son especialmente adecuados para movimiento de materiales con bloques bastos, como en la minería.

5.3.3. Cálculo de un transportador vibratorio El régimen de las oscilaciones del transportador vibratorio se caracteriza por el coeficiente de régimen G, que relaciona los componentes de la aceleración máxima del elemento portador de la carga y de la aceleración de la fuerza de gravedad, dirigidas perpendicularmente al plano de oscilación. G = a x w2 sen β / g cos α……………………………..……………… (117)

Donde:

a: amplitud de las oscilaciones del elemento portador de la carga, en m

Fig. 5.17. Oscilantes para transportadores


127

w: frecuencia circular de las oscilaciones, en s-1

β: ángulo de dirección de las oscilaciones

α: ángulo de inclinación del transportador

g: 9,81 m/s2, aceleración de la gravedad Las magnitudes recomendadas de los coeficientes del régimen G para diferentes cargas y tipo de transportadores, aparecen en la Tabla 5.3.

Se pueden recomendar las siguientes magnitudes óptimas β que garantizan la velocidad máxima del desplazamiento con régimen dado de trabajo: frecuencia de 1 000 osc/min y mayor β = 25º; frecuencia menor de 700 osc/min β = 35º, generalmente se toma β = 30º. En la Tabla 5.4 aparecen las frecuencias y las amplitudes de las oscilaciones recomendadas.

Las velocidades alcanzadas con los transportadores vibratorios horizontales se encuentran entre los 0,1 y 0,3 m/s; también pueden llegar a alcanzar los 0,5 m/s.

La productividad de un transportador vibratorio se determina por las fórmulas generales, y se toma en consideración la velocidad calculada de la transportación de la carga. Tabla 5.3. Coeficiente G del régimen de trabajo del transportador vibratorio

Valores aproximados de G en la transportación de carga

Tipo de transportador Tipo de transmisión En polvo y en polvo muy fino

En granos y en pedazos

De un tubo (de un canal) de tipo ligero (1) y mediano, suspendido y con apoyo

Centrífuga o electromagnética 3,0 -3,3 2,8 - 3,0

De un tubo (de un canal) de tipo pesado y mediano, suspendido y con apoyo.

Centrífuga o electromagnética 2,0 -2,5 1,8 - 2,3

De dos tubos y de un tubo (de canal), equilibrados, de tipo ligero y mediano Excéntrica 1,6 -2,8 1,5 - 2,5

De dos tubos y de un tubo (de canal), equilibrados, de tipo pesado y mediano Excéntrica 1,3 - 2,5 1,2 - 2,0

1): A los transportadores de tipo ligero pertenecen los transportadores con productividad hasta de 50 t/h (para arena)

Tabla 5.4. Frecuencia y amplitud de las oscilaciones de los transportadores

Amplitud de las oscilaciones en mm para la transportación de materiales

Tipo de transmisión

Frecuencia de las oscilaciones por minuto

En polvo y en polvo muy fino En pedazos

Transmisiones vibratoria electromagnética 3 000 0,75 - 1,5 0,75 - 1,0

Moto - vibradores desbalanceados 2 800 0,8 - 1,0 0,8 - 1,0

Moto - vibradores desbalanceados 1 500 2,0 - 3,0 1,5 - 2,5

Vibración centrífuga de funcionamiento dirigido 1 500 – 1 000 2,0 -4,0 2,0 - 3,0

Transmisión excéntrica 800 -450 5,0 -15 4,0 -8,0


128

El ángulo de inclinación de un transportador vibratorio, generalmente no excede de 15º, puede llegar a 20º para las cargas de buena transportabilidad y 5º para las cargas en polvo.

La potencia del motor eléctrico se determina: N= cQ/103ŋ [10 k1 + (L -10) k2 + H/0,367]; en kW ………..… (118)

Donde:

c: coeficiente de transportabilidad de la carga

Q: productividad calculada del transportador en t/h

L: longitud de la transportación, en m, con L ≤10 m; el segundo término que se encuentra entre paréntesis en la fórmula se toma igual a cero

H: altura de elevación de la carga con transportación inclinada, en m; para la transportación horizontal H = 0

ŋ: 0,95 a 0,97; eficiencia del mecanismo de transmisión

k1 y k2: coeficientes de gastos específicos de potencia en w para la transportación de 1 t de carga 1 m de longitud (Tabla 5.5).

Para los materiales:

En grano y en pedazos con transportabilidad buena y media (arena, carbón, escoria, grano, etc.) c = 1

Para las cargas en polvos y en polvos finos: c = 1,8 a 2

5.4. TRASPORTADORES

NEUMÁTICOS 5.4.1. Descripción general Considerado actualmente como uno de los medios más eficaces para el transporte de materiales a granel por su seguridad, hermeticidad de la instalación, precisión y

Tabla 5.5. Coeficientes k1 y k2

Valores medios de los coeficientes

Transportador vibratorio Productividad de cálculo de transportador en t/h k1 k2

Suspendidos con transmisión centrífuga 5 -50 más de 50 6 - 7 y 5 - 5,5 -

De apoyos con puntales elásticos con transmisión centrífuga 5 -50 más de 50 7 -10 y 5 -6 5 - 6 y 3,5 - 4

Con bielas rígidas

5,0 - 50 10,0 - 12,0 8,0 -10,0

Con bielas elásticas

5,0 - 50 4,5 - 5,0 3,5 - 4,0 De dos tubos y de un tubo, equilibrados con transmisión excéntrica más de 50 4,0 - 5,0 3,0 - 3,5

Fig. 5.18. Transporte neumático de productos en molino harinero


129

confiabilidad; el transporte neumático es la solución para un sinnúmero de problemas que el movimiento de productos plantea (Fig. 5.18).

Adaptable a cualquier necesidad en cuanto a capacidad del equipo, longitud, posibilidad de ajustar una completa mecanización del proceso de carga y descarga del material, además de posibilitar el traslado del material por una traza de cualquier configuración con una extensión hasta de 2 km y gran productividad (200 a 300 t/h y más). Esta tecnología simplifica notablemente el traslado de productos entre sectores de producción. [22, 24]

Existen dos aspectos fundamentales que ponen en desventajas a estos equipos: el alto consumo específico de energía (de 3 a 6 veces más que los transportadores mecánicos) y el rápido desgaste de las piezas del equipo en la transportación de materiales abrasivos.

Los transportadores neumáticos pueden ser de:

Succión. La carga y el traslado del material se efectúa como resultado del vacío en el interior de la tubería de transporte. Este se utiliza para la transportación desde varios lugares a un solo lugar Impelente. Se produce por el impulso o excesiva presión de aire en la tubería. (Se utiliza para transportar materiales de un lugar a varios por medios de tuberías de derivación

El principio de estos transportadores es utilizar aire para mover los ingredientes a través de la succión, presión o una combinación de ambos; el material transportado es aspirado por un extremo del transportador y arrojado por el otro.

El transportador neumático aprovecha la depresión creada en el interior de un contenedor para aspirar polvos, gránulos y cápsulas; luego se "deshace" de ellas en determinados lugares, tiempos y cantidades.

Para generar el aire necesario se puede utilizar una turbina regenerativa, un soplador a émbolos rotativos o un ventilador. En el caso de utilizar un compresor, es posible intercalar un enfriador aire-aire para transporte neumático y así no deteriorar las características del producto (Fig. 5.19).

Entre los accesorios para transportes neumáticos, se destacan las válvulas rotativas y esclusas de extracción, que aseguran la carga y descarga de producto a la cañería con absoluta estanqueidad. Las válvulas permiten desviar las líneas de transporte neumático a distintos puntos de descarga.

A continuación exponemos algunos de los materiales que los transportadores neumáticos pueden transportar: afrecho o salvado, almidón, aluminio en polvo, arroz, aserrín, avena, azúcar impalpable, bentonita, bórax en polvo, cacao, café, cal, caolín, carbón activado, cáscara, cebada, cemento, centeno, cereales varios, corcho, fertilizantes, garbanzos, gelatina, germen, girasol, granos varios, harina de hueso, harina de pescado, harina de trigo y maíz, jabón en polvo, leche en polvo, legumbres secas, maíz, maní, materiales refractarios, piensos, pigmentos, plásticos, policarbonatos23, policloruro24 de vinilo o PVC, polietileno, polipropileno, sal, semillas, soda cáustica, trigo, yeso y productos similares. El transporte neumático se utiliza, sobre todo, en las producciones farmacéuticas y químicas para el transporte de polvos de contenedores al interior de máquinas de confección o comprimidoras. Estos transportadores se utilizan también en los sectores del plástico, de la cosmética, alimentario y en el sector enológico, donde se emplean para llenar los filtros de tierra para clarificaciones.

Fig. 5.19. Enfriador “aire-aire” para transporte neumático


130

Es común el uso de estos equipos para descargar materias primas de contenedores o vehículos y en las operaciones de descarga de buques graneleros en los puertos (Fig. 5.20).

5.4.2. Principios para el diseño, construcción, funcionamiento y explotación de los transportadores neumáticosLos sistemas de transporte neumáticos, en dependencia de la naturaleza del sólido y de la distancia, pueden ser de alta, o baja presión y densidad (Fig. 5.21). Entre sus ventajas pueden señalarse:

Transportan el material largas distancias, desde los puntos de almacenamiento hasta el de consumo, de forma más racional y flexible.

Simpleza. El transporte neumático viene a sustituir en muchos casos las clásicas instalaciones mecánicas más o menos costosas y complicadas (cintas transportadoras, elevadores de cangilones, etc.).

Limpieza. Los lugares de trabajo con atmósferas irrespirables, los escapes de polvo, las pérdidas de material producidas en los sistemas mecánicos de transporte, quedan suprimidos al efectuarse el transporte en un sistema totalmente cerrado, consiguiéndose la más absoluta limpieza. Agilidad. Mediante un simple tubo que puede instalarse en

zanjas, colgado de techos, paredes o atravesando naves, es

decir, toda clase de obstáculos, el material es transportado

tan fácilmente como si se tratara de un líquido, hasta

cualquier punto elegido para su consumo o almacenamiento; esto para un sistema clásico sería demasiado complicado y costoso. El tubo puede ramificarse en distintas direcciones o modificar su trazado de acuerdo con necesidades posteriores.

De acuerdo con la magnitud de consumo de materiales, estos pueden ocasionar problemas de almacenamiento y transporte dentro de la industria. Con mucha frecuencia el material recibido es almacenado sobre el suelo, en el interior de naves y ocupa gran espacio, también en hangares exteriores. Igualmente, el material recibido en sacos es apilado desde el suelo, con la consiguiente dificultad de manejo aun cuando estos se reciban sobre parlets. Este apilamiento tiene limitaciones en altura, impuestos por el desarrollo de las carretillas de elevación o por la resistencia propia de los sacos para permitir el apilamiento.

5.4.3 Partes que componen un transportador neumático El propulsor es el elemento clave de la instalación. Su misión es impulsar el material a través de la tubería de transporte. Su composición aparece en la Fig. 5.22: cámara de presión (A) provista de placa de fluidificación (B), válvula de admisión de material (C), válvula de expulsión o salida de material (D) y nivel de llenado (E).

Por impulsión

Fig. 5.21. Principio de funcionamiento de un transportador neumático

Fig. 5.22. Partes que componen un transportador neumático

Fig. 5.20. Transportadores neumáticos cargando y descargando barcos en el puerto en el puerto


131

Cuando es preciso tomar el material en un punto único para repartirlo en varios, se sugiere utilizar instalaciones de fuerte concentración y baja presión. Nos extenderemos más en este tipo de instalaciones.

Para el cálculo, la pérdida de aire evaluada a la presión atmosférica está comprendida entre 20 y 100 m3/t . La concentración es más fuerte cuando el recorrido realizado es corto. Las velocidades pueden variar de 5 a 30 m/s, según la naturaleza del producto.

Las pérdidas de cargas del circuito no tienen nada comparable a las del paso del aire solo, debidas al débil paso del aire puesto en juego por tonelada de material. Dependerán de la naturaleza del producto transportado, de la concentración elegida, de la velocidad de transporte, del diámetro de la conducción y del recorrido realizado (distancia de la conducción). Sólo pruebas sistemáticas permiten definir la influencia de estos factores para cada material examinado.

Una instalación que funciona por impulsión comprende esencialmente:

• Un puesto para introducción el material en el circuito de tubería, sometido a la presión de la instalación

• Una tubería de transporte

• Un compresor de aire

• Un puesto de recepción donde se efectúa la separación aire-material, que está seguido de un grupo de filtrado, para purificar el aire antes de su salida a la atmósfera

Compresores

Para presiones medias, inferiores o iguales a 0,8 bar se utiliza el supresor de pistones rotativos.

Para presiones más elevadas (superiores a 1 bar) se utiliza: el compresor de tornillos helicoidales y el de pistones. A este último se debe adjuntar un depósito para almacenar y amortiguar las pulsaciones del aire comprimido

El propulsor de expedición

Está constituido por un depósito estanco de algunos metros cúbicos, en el cual se introduce el material por gravedad en la parte superior, por medio de una válvula dirigida. El depósito está igualmente unido a la tubería de transporte en su parte inferior y aislado por medio de una válvula de mando automática, y por otra parte a la fuente de aire comprimido de la instalación.

Cuando el depósito está lleno de material —lo que se comprueba con un indicador de nivel— la válvula superior está cerrada, se admite el aire comprimido y la presión sube hasta el valor determinado por el cálculo.

Al final del vaciado, un detector señala la caída de presión, correspondiente a la ausencia de material en la tubería y un nuevo ciclo de expedición puede empezar. Los ciclos de llenado y de vaciado se realizan a menudo con la ayuda de un armario de mando electroneumático, que incorpora un PLC autómata programado con el Software-Industrial específico para cada caso.

El inyector

Este aparato muy simple y poco costoso, permite introducir sin ningún órgano mecánico el material en el circuito en presión. Su principio de funcionamiento es el siguiente: gracias a un convergente o tobera, se transforma toda la presión del aire en velocidad, que se recupera enseguida para convertirla en presión; así transforma toda la presión disponible del circuito en presión dinámica.

El despresurizador11 "Plus Control"

De esta manera se logra controlar la velocidad del aire en el que viajan los gránulos por un segmento de espacio determinado; es decir, cada ciertos metros de tubería recorridos, se elimina el aire de transporte inyectado a la tubería y posteriormente se sustituye por una nueva carga de aire para seguir empujando, transportando el material sin que este sufra deterioro, manteniendo sus propiedades (rotura, fluidez, humedad en su caso, etc.).


132

Puesto de recepción

Cuando la recepción se hace en silos, la separación se efectúa por reposo; así produce la salida del aire por medio de un filtro.

5.4.4. Cálculo de un transportador neumático El cálculo de las instalaciones para la transportación neumática de materiales se simplifica a la determinación del consumo de aire y su velocidad, el diámetro de la tubería, la pérdida de la presión y los parámetros principales para seleccionar la bomba de aire o compresor. Por tal motivo iniciaremos determinando el consumo en peso del aire:

Qm = 1 000 /3 600 Qa �µ…………………………………… (119) De donde el consumo volumétrico del aire libre:

Qa = Qm / 3,6 �µ m3/s = 1 000 Qm / �µ m3/h………… (120)

Donde:

Qm: productividad, en kg/h

�1,244 kg/m3 densidad del aire atmosférico libre

µ: coeficiente de concentración en peso de la mezcla, es decir, la relación del peso del material desplazado por unidad de tiempo con el peso de aire consumido en el mismo tiempo. (µ= 3 a 20 para la arena y cascajo, µ= 20 a 100 para cemento) La presión del aire en la tubería es variable y disminuye a lo largo de la dirección del material. Como el consumo de aire es constante, entonces, a causa de la disminución de la presión, aumenta la velocidad del aire; por tal motivo: en las instalaciones de succión, la velocidad mínima del aire Vmín se produce en la tobera, y la máxima Vmáx, en la bomba; por otra parte, en las instalaciones de impelentes la velocidad mínima Vmín se produce en el alimentador y en el compresor, la máxima Vmáx, en el escape; es decir, la velocidad aumenta desde el sitio de la carga al sitio de entrega, y la presión disminuye, correspondientemente.

En los transportadores neumáticos, como se ha podido destacar, la presión en el interior de las tuberías y el volumen de la masa de aire que se inyecta, son aspectos de vital importancia para el cumplimiento eficiente de su principio de funcionamiento; sin embargo, hay un aspecto importante que está dado por la velocidad mínima que debe tener el aire en las tuberías para mantener a las partículas del material en

suspensión, esta depende de la velocidad de desplazamiento y las características físicas de las partículas del material (Fig. 5.23). Esta velocidad depende a su vez de las propiedades aerodinámicas de las partículas de material que están en función de su forma geométrica; también de las dimensiones y del peso.

V = 5,33 γγ ma

; en m/s ………………………… (121)

Donde: �m: peso específico del material, en kg/m3

a: diámetro de la esfera equivalente, en m (Fig. 5.23)

Es importante tener en cuenta que algunas veces en los materiales en polvo, sus partículas tienden a amontonarse

en un tamaño mayor; por esto la velocidad de desplazamiento aumenta desde 0,2 hasta 5,3 m/s.

La velocidad final del aire (Vf) depende de la distancia de transportación y puede ser adoptada, por ejemplo, para el cemento:

L, en mm, < 100 200 300 400 500 600 700

Fig. 5.23. Valores del diámetro de la esfera equivalente, en m.


133

Vf, en m/s, 17 22 26 28 32 32 34

La velocidad de trabajo media del aire:

Vt = V +Vf/ 2; en m/s ……………………………… (122)

Para garantizar una estabilidad en la transportación debe cumplirse la condición Vt > ξ V, donde el coeficiente ξ depende de la concentración en peso de la mezcla:

µ ………………………………. 1 2 10 >16

ξ …………………………….. 1,25 1,50 2,00 2,50 a 3,00

El área de la sección de la tubería se determina por la fórmula:

F = Qa / Vt m2 …………………………………… (123)

En el transporte de los fluidos se producen resistencias en las diferentes partes de la instalación, de los transportadores neumáticos; este aspecto de la mecánica de los fluidos produce pérdidas, que deben tenerse en cuenta para calcularlos. A continuación se dan las fórmulas básicas para determinar la magnitud de estas pérdidas, en kg/m2 igual a 1 mm de la columna de agua. El vacío necesario en la tobera de la instalación de succión o las pérdidas a la entrada del material en la tubería

Hv = 0,0625 Vt2 (10 + 0,5 µ)

Las pérdidas en el desplazamiento del material y del aire por la tubería con un diámetro D, a una distancia horizontal y una altura h: Hm = 0,625 Vt

2 l + h/D (1 +kµ) (0,0125 + 0,0011/D)

El coeficiente k depende de la velocidad de trabajo: Si Vt = 15 m/s; k = 0,46

Si Vt = 20 m/s; k = 0,33 Si Vt = 25 m/s; k = 0,24

Las pérdidas en la elevación vertical del material y del aire:

He = 1, 244 h (1+µ)

Las pérdidas medias en un codo o en una derivación o desviación de la instalación:

Hc = 0,016 Q Vt2

Nota: el resultado de este valor se multiplicará por cada una de las derivaciones que tenga en todo el tramo la instalación neumática.

Las pérdidas en el descargador: Hd ≈ 200

Las pérdidas en el filtro: Hf ≈ 100

Las pérdidas sumarias se determinan con el coeficiente 1,25 de las pérdidas no calculadas:

∑ H = 1,25 (Hv + Hm + He + ∑Hc + Hd +Hf)

Como el producto de la presión por la productividad (consumo del aire) es igual a trabajo por segundo, entonces la potencia de la bomba de aire: N = ∑H Qa/102, en kW

La potencia necesaria del motor, es:

Nm = N/η kW

PREGUNTAS DE CONTROL: 1. ¿Cuáles son los componentes del transportador de rodillos?


134

2. Teniendo en cuenta el movimiento de la carga, ¿cómo se clasifican los transportadores de rodillos? Fundamente.

3. ¿Qué es un transportador de tornillo sin fin? ¿Cuál es su principio de funcionamiento? ¿Dónde se utilizan estos equipos?

4. ¿Cuál es el principio de funcionamiento de los transportadores vibratorios?

5. Mencione los aspectos a tener en cuenta en el cálculo y diseño del transportador vibratorio.

6. Los transportadores vibratorios tienen ventajas y desventajas sobre el resto de los equipos de su grupo, ¿puedes mencionarlas?

7. ¿Cuáles son las principales ventajas y desventajas de los transportadores de neumáticos?

8. Mencione 6 componentes principales del transportador neumático. Explique su principio de funcionamiento.

135

CAPÍTULO 6. MANTENIMIENTO DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAL Para nadie es un secreto la exigencia que plantea una economía globalizada: mercados altamente competitivos y un entorno variable donde la velocidad de cambio sobrepasa, en mucho, la capacidad de respuesta de las empresas. En este panorama está inmersa la economía mundial, por tal motivo vale la pena considerar algunas posibilidades que siempre han estado, pero ahora cobran mayor relevancia. Particularmente, la imperativa necesidad de redimensionar las entidades, empresas, fábricas o industrias, implica para el mantenimiento, retos y oportunidades que merecen ser valorados.

Debido a que el ingreso siempre proviene de la venta de un producto o servicio, esta visión primaria ha llevado a varios ingenieros, técnicos y especialistas en el mundo a centrar sus esfuerzos de mejora, y con ello los recursos, en la función de producción. El mantenimiento fue “un problema” que surgió al querer producir continuamente; de ahí que fue visto como un mal necesario, una función subordinada a la producción cuya finalidad era reparar desperfectos en forma rápida y barata. A esto se une la filosofía de calidad total y todas las tendencias que trajo consigo la necesidad de la integración del compromiso y esfuerzo de todas sus unidades. Esta realidad ha volcado la atención sobre un área relegada: el mantenimiento. Ahora bien, ¿cuál es su participación en el éxito o fracaso de una empresa? Por estudios realizados se ha podido comprobar que incide en:

• Costos de producción

• Calidad del producto final

• Capacidad operacional (aspecto relevante dado a la relación entre competitividad y el cumplimiento de plazos de entrega del producto terminado)

• Capacidad de respuesta de la empresa como un ente organizado e integrado: por ejemplo, al generar e implantar soluciones innovadoras y manejar, oportuna y eficazmente, situaciones de cambio

• Seguridad e higiene industrial, y muy ligado a esto la calidad de vida de los colaboradores de la empresa

• Imagen y seguridad ambiental de la industria

• Seguridad y salud de los trabajadores de la empresa

Todo esto provoca argumentos de tal peso como: el mantenimiento no es una función cualquiera. Ahora bien, ¿dónde y cómo empezar a potenciar estas oportunidades, a favor de los especialistas? En este capítulo se exponen las principales pautas del desarrollo de este importantísimo tema.

6.1. MANTENIMIENTO DE LOS TRANSPORTADORES La labor del departamento de mantenimiento, está relacionada muy estrechamente con la prevención de accidentes y lesiones en el trabajador, pues tiene la responsabilidad de mantener en buenas condiciones la maquinaria, herramientas y equipos de trabajo; esto permite un mejor desenvolvimiento y seguridad en el proceso productivo y evita, en parte, riesgos en el área laboral.


136

6.1.1. Características del personal de mantenimiento El personal que labora en el departamento de mantenimiento, se ha formado una imagen como una persona tosca, uniforme sucio, lleno de grasa, mal hablado; lo cual ha traído como consecuencia problemas en la comunicación entre las áreas operativas y este departamento. Por tal motivo los procesos de selección, en un primer momento, y capacitación permanente, en un segundo momento de los trabajadores de esta área, determinarán la transformación cotidiana de estos aspectos.

6.1.2. Breve historia sobre el surgimiento del mantenimiento El mantenimiento es un proceso que se ha ido perfeccionando durante décadas desde su surgimiento en el siglo XIX. Los métodos y procedimientos se han enriquecido con el decursar de los años, en aras de un alcance superior para lograr que disminuyan los costos de reparación en la industria.

Si se hace un análisis de las etapas por las cuales ha pasado el proceso de transformación ascendente del mantenimiento desde que surgió, se podría enmarcar en cinco generaciones:

1ra. generación de mantenimiento. Ocurre a lo largo del proceso industrial, desde finales del siglo XIX. En los inicios de la revolución industrial, los propios operarios se encargaban del cuidado y las reparaciones de los equipos. Se trataba de máquinas robustas, lentas, relativamente sencillas, y los tiempos de parada no preocupaban. El mantenimiento era básicamente correctivo. No cabe duda de que fueron los precursores del mantenimiento productivo total (que más tarde se desarrollaría en Japón y se exportaría al resto del mundo). A partir de la Primera Guerra Mundial, y con la introducción de la producción en serie (iniciada por Ford) cuando las máquinas se fueron haciendo más complejas y las tareas de reparación aumentaban, empezaron a crearse los primeros talleres de mantenimiento, cuyo personal tenía dedicación exclusiva a la reparación de averías y con actividad diferenciada de los operarios de producción. Las tareas también en esta época eran básicamente correctivas, y dedicaban todo su esfuerzo a solucionar las fallas que se producían en los equipos.

2da. generación de mantenimiento. Aparece con la Segunda Guerra Mundial. La exigencia de mayor continuidad en la producción obligó a mejorar la disponibilidad de las máquinas y se fraguó, entonces, el concepto de mantenimiento preventivo sistemático. Los departamentos de mantenimiento buscaban no sólo solucionar las fallas que se producían en los equipos, sino, sobre todo, prevenirlas mediante acciones de carácter periódico que se planificaban con antelación.

3ra. generación de mantenimiento. En los años 80, tras atravesar una crisis energética en 1973, empieza a concebirse el concepto de fiabilidad, y con él esta nueva corriente. La aviación y la industria automovilística la lideran. Se desarrollan nuevos métodos de trabajo que hacen avanzar las técnicas de mantenimiento en diferentes vertientes:

• En la robustez del diseño, a prueba de fallos y que minimice las actuaciones de mantenimiento

• En el mantenimiento por condición, como alternativa al mantenimiento sistemático

• Aparece el mantenimiento predictivo

• En el análisis de fallos, tanto los que han ocurrido como los que tienen una probabilidad tangible de ocurrir (fallos potenciales). Se desarrolla en mantenimiento basado en fiabilidad o RCM. El RCM como estilo de gestión de mantenimiento, se sustenta en el estudio de los equipos, análisis de los modos de fallo y en la aplicación de técnicas estadísticas y tecnología de detección. Podríamos decir que RCM es una filosofía de mantenimiento básicamente tecnológica

• En el uso de la informática para el manejo de todos los datos que se utilizan en el mantenimiento: órdenes de trabajo, gestión de las actividades preventivas, gestión de materiales, control de costes, etc. Se busca tratar todos estos datos y convertirlos en información útil para la toma de decisiones. Aparece el concepto de GMAO (gestión del mantenimiento asistido por ordenador), también denominado GMAC (gestión del mantenimiento asistido por computadora) o CMMS (Computerised Management Maintenance System)

CAPÍTULO 6. MANTENIMIENTO DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAL

137

• Cuando se implica toda la organización en el mantenimiento de las instalaciones, aparece el concepto de TPM, o mantenimiento productivo total, en el que algunas de las tareas normalmente realizadas por el personal de mantenimiento son ahora realizadas por operarios de producción. Esas tareas “transferidas” son trabajos de limpieza, lubricación, ajustes, reaprietes de tornillos y pequeñas reparaciones. Se pretende conseguir con ello que el operario de producción se implique más en el cuidado de la máquina, siendo la finalidad del mantenimiento productivo total (TPM) conseguir cero averías. Como filosofía de mantenimiento, TPM se basa en la formación, motivación e implicación del equipo humano, en lugar de la tecnología

• TPM y RCM, como filosofías de gestión que empiezan a implantarse en un número creciente de empresas, se desarrollan de forma simultánea, pues no se trata de sistemas opuestos, sino complementarios. En algunas empresas, RCM impulsa el mantenimiento, y con esta técnica se determinan las tareas que se deben efectuar en los equipos; después, algunas de las tareas son transferidas a producción, en el marco de la política de implantar TPM. RCM es el eje central y se apoya en TPM para su desarrollo. En otras industrias, en cambio, es la filosofía TPM la que se impone, y RCM es una herramienta más para la determinación de tareas y frecuencias en determinados equipos.

4ta. generación del mantenimiento. Nace en los años 90, de la mano del Eureka World Class Management. El objetivo es la competitividad, y busca el desarrollo de métodos de trabajos eficaces y eficientes 5ta. generación del mantenimiento. Está centrada en la terotecnología. Esta palabra, derivada del griego, significa: estudio y gestión de la vida de un activo o recurso desde el mismo comienzo (con su adquisición) hasta su propio final (incluyendo formas de disponer de este, desmantelar, etc.). Integra prácticas gerenciales, financieras, de ingeniería, de logística y de producción a los activos físicos, para buscar costos de ciclo de vida (CCV) económicos. Es aplicable en todo tipo de industria y proceso. Su objetivo principal es mejorar y mantener la efectividad técnica y económica de un proceso o equipo a lo largo de todo su ciclo de vida. Combina experiencia y conocimiento para lograr una visión holística del impacto del mantenimiento sobre la calidad de los elementos que constituyen un proceso de producción, y para producir continuamente mejoras tanto técnicas como económicas

Posteriormente, la urgencia de minimizar los costos propios de mantenimiento acentúa esta necesidad organizativa mediante la introducción de controles adecuados de costos.

Más reciente, como se explica en la 5ta generación del mantenimiento, la exigencia a que la industria optimice los costos conduce a la necesidad de analizar, de forma sistemática, las mejoras que pueden introducirse en la gestión, tanto técnica como económica del mantenimiento. Es la filosofía de la terotecnología. Todo ello ha llevado a la necesidad de manejar, desde el mantenimiento, gran cantidad de información. El surgimiento y desarrollo de la terotecnología es resultado de los avances en la tribología30: ciencia que investiga la interacción entre dos superficies en contacto y en movimiento relativo; interacción que se manifiesta como fricción y está relacionada en forma implícita con el desgaste mecánico. Como consecuencia lógica el trabajo de mantenimiento industrial, por mucho tiempo considerado como una actividad secundaria en el sistema de producción, llegó a ser el objeto de un nuevo campo de investigación llamado terotecnología.

La terotecnología: es la tecnología de instalación, marcha, mantenimiento, sustitución, remoción de maquinaria o equipos, de la retroalimentación de esas actividades sobre el diseño o sobre las operaciones de producción y otras prácticas relacionadas.

La tribología, por su parte, tiene un carácter multidisciplinario. Precisa ser conocida en el medio empresarial, universitario, institutos técnicos superiores; y debe considerarse como ciencia para el desarrollo integral. El concepto de tribología fue usado por primera vez en un informe elaborado por la comisión del Ministerio de Educación y Ciencias de Gran Bretaña, el 9 de marzo de 1966, por lo que esta fecha se conoce como la del nacimiento de la tribología como nueva ciencia multidisciplinaria científica. Ya en ese


138

informe se señalaba su carácter multidisciplinario, en la que, entre otras, participa la física, la química, la economía, la ciencia de los materiales, la matemática y la computación.

Por tanto, la tribología comenzó a reconocerse como fuente de gran potencial para economizar recursos financieros, materias primas y materiales energéticos. De aquí su gran importancia, haciéndose efectiva por muchos países la estimulación de las investigaciones en la fricción, la lubricación y el desgaste.

Varios expertos consideran que en EE. UU. en 1990, sólo por efectos de la fricción y el desgaste, se consumió en energía una suma equivalente a la necesaria para mantener la ciudad de Nueva York durante un año. En la industria de construcción de maquinaria se estima que el desgaste y la fatiga ocasionan que el 90 % de los elementos de máquinas salgan de servicio. No se consideran aquí aquellos que estando desgastados continúan trabajando y son causa de pérdida en la eficiencia de mecanismos y máquinas.

En toda industria existen elementos en movimiento (pares de fricción) donde la fricción y el desgaste están presentes. Sólo esos datos bastarían para comprender la importancia de esta ciencia.

El control de desgaste prolonga la vida útil de los componentes mecánicos. Esta herramienta es importantísima para reducir los costos de producción en la industria pesada y mediana. Su monitoreo constituye uno de los principales objetivos, tanto en el diseño mecánico como en las operaciones de mantenimiento.

Siguiendo las necesidades prácticas, la investigación en ingeniería mecánica se ha dirigido hacia nuevas áreas de acción; así, además del análisis cinemático de las piezas en movimiento, que ha sido el primer objetivo del diseño mecánico, y del cálculo de resistencia de las piezas, surgido con la evolución de los equipos de alta potencia, en el presente se está desarrollando un tercer campo, la tribología.

En los estudios de fricción y desgaste, el término más utilizado es la noción de sistema tribológico. El sistema tribológico se identifica como un par mecánico y se caracteriza por los siguientes parámetros:

• Características geométricas de las superficies en contacto

• Propiedades de los materiales que constituyen el tribo-sistema: cuerpos sólidos, lubricantes (si es el caso) y el ambiente

• Régimen cinemático indicado por las velocidades relativas de los cuerpos en contacto

• Régimen dinámico. La carga normal sobre la superficie de contacto y la fuerza de fricción asociada. Las áreas de investigación de esta ciencia multidisciplinaria abarca:

• Transferencia tecnológica

• Recubrimientos y tratamientos superficiales

• Desgaste metálico

• Diseño de cojinetes y aditivos en lubricantes

• Lubricación elastohidrodinámica

• Lubricación límite

• Fricción

• Diseño de cojinetes hidrodinámicos

• Efectos térmicos y mecánica de contacto

• Desgaste abrasivo y cerámico

• Desgaste de cilindros y aros

• Polímeros

Esto, sin duda, refleja la gran necesidad de incorporar e introducir los conocimientos a la tribología en el diseño, la manufactura, la operación de las maquinarias y el mantenimiento.


139

6.1.3. Objetivos del mantenimiento En el diseño e implementación de cualquier sistema organizativo y su posterior informatización debe siempre considerarse que está al servicio de determinados objetivos. Cualquier sofisticación del sistema debe ser contemplada con gran prudencia en evitar, precisamente, de que se enmascaren dichos objetivos o se dificulte su consecución. En el caso del mantenimiento, su organización e información debe estar encaminado a los siguientes objetivos:

• Optimización de la disponibilidad del equipo productivo

• Disminución de los costos de mantenimiento

• Optimización de los recursos humanos

• Maximización de la vida de la máquina

En el diagrama 6.1, se podrán observar los elementos que componen el sistema integral de gestión de mantenimiento:

El mantenimiento: es un servicio que agrupa actividades cuya ejecución permite alcanzar mayor grado de confiabilidad en los equipos, máquinas, construcciones civiles e instalaciones.

Objetivos del mantenimiento:

• Evitar, reducir, y en su caso, reparar las fallas sobre los equipos

• Disminuir la gravedad de fallas que no puedan evitarse.

• Evitar detenciones innecesarias o paro de máquinas

• Evitar accidentes

• Evitar incidentes y aumentar la seguridad para las personas

• Conservar los bienes productivos en condiciones seguras y preestablecidas de operación

• Balancear el costo de mantenimiento

• Alcanzar o prolongar la vida útil de los bienes

Con el mantenimiento adecuado, se prolonga la vida útil de los equipos, se obtiene rendimiento aceptable durante más tiempo y se reduce el número de fallas. Decimos que un equipo falla cuando deja de brindarnos el servicio acostumbrado o aparecen efectos indeseables, según las especificaciones de diseño con las que fue construido o instalado. Estas fallas se clasifican según el diagrama 6.2 en:

Sistema integral de gestión de mantenimiento

Información técnica de mantenimiento

Información sistema mantenimiento correctivo

Información sistema preventivo predictivo

Información sistema de parada programada

Información seguimiento y control gestión mantenimiento

Otras aplicaciones informáticas

Diagrama 6.1. Criterios de la gestión del mantenimiento


140

Fallas tempranas: Ocurren al principio de la vida útil y constituyen un porcentaje pequeño del total de fallas. Pueden ser causadas por problemas de materiales, de diseño o de montaje.

Fallas adultas: Son las fallas que presentan mayor frecuencia durante la vida útil. Son derivadas de las condiciones de operación y se presentan más lentamente que las anteriores (suciedad en un filtro de aire, cambios de rodamientos de una máquina, etc.).

Fallas tardías: Representan una pequeña fracción de las fallas totales. Aparecen en forma lenta y ocurren en la etapa final de la vida útil del bien (envejecimiento de la aislación de un pequeño motor eléctrico, pérdida de flujo luminoso de una lámpara, etc.).

No todos los transportadores duran para siempre, pero con mantenimiento regular y reajustes, las empresas pueden disminuir significativamente los tiempos muertos, mientras incrementan la vida de sus unidades transportadoras.

Es común mover los transportadores de un lugar a otro. Un sistema de etiquetas con un número de identificación es buen método para catalogar la flota de transportadores del piso de producción. Realizar una lista de inventario, ayuda a identificar mejor cuáles requieren mantenimiento, y ayuda a monitorear las mejoras en el desempeño.

Cuando cree la lista de inventario incluya la siguiente información para cada transportador:

• Marca y modelo

• Largo del transportador y de la banda

• Motor y tipo de banda

• Números de serie de los rodamientos

• Fecha de la última revisión de mantenimiento y de la próxima inspección

• Tipo de mantenimiento realizado

• Información de contacto del fabricante

A continuación, establezca un inventario de refacciones comunes. Las bandas son las refacciones más críticas que deben mantenerse en inventario.

Para minimizar potenciales tiempos muertos, mantenga por lo menos dos bandas de repuesto en inventario para cada estilo requerido. La mayoría de los fabricantes ofrecen juegos de refacciones especializados que incluyen otras partes de repuesto que se requieren durante el mantenimiento preventivo. Es importante señalar la necesidad de profundizar en la evaluación y estudio de los tipos de mantenimiento; cada uno de ellos ocupa tiempo en el sistema y repercute en los costos de reparación y mantenimiento de las empresas. Esto constituye un aspecto a tener en cuenta por los profesionales de la mecánica para ahorrar materia primas deficitarias que se venden a elevados precios en el mercado internacional.

El mantenimiento se clasifica según los procedimientos o acciones que se realizan durante su proceso de ejecución. Estos pueden ser como se expone en el Diagrama 6.3 que a continuación mostramos:

Fallas

Tempranas Adultas Tardías

Diagrama 6.2. Clasificación de las fallas


141

Mantenimiento para usuario: En este tipo de mantenimiento los responsables del primer nivel son los propios operarios de máquinas. Es trabajo del departamento de mantenimiento delimitar hasta donde se debe formar y orientar al personal, para que las intervenciones efectuadas por ellos sean eficaces. Mantenimiento correctivo: el correctivo no se puede eliminar en su totalidad; por lo tanto, una gestión correcta extraerá conclusiones de cada parada e intentará realizar la reparación de manera definitiva, ya sea en el mismo momento o programado un paro. Es importante considerar, en el análisis de la política de mantenimiento que debe implementarse, que en algunas máquinas o instalaciones el correctivo será el sistema más rentable. Historia

A finales del siglo XVIII y comienzo del siglo XIX, durante la revolución industrial, con las primeras máquinas se iniciaron los trabajos de reparación. El inicio de los conceptos de competitividad de costos, planteó en las grandes empresas las primeras preocupaciones hacia las fallas o paro en la producción. Hacia los años 20 ya aparecen las primeras estadísticas sobre tasas de falla en motores y equipos de aviación.

Ventajas

• Si el equipo está preparado, la intervención en el fallo es rápida y la reposición, en la mayoría de los casos, será con el mínimo tiempo

• No se necesita una infraestructura excesiva, bastará con un grupo de operarios competentes; por lo tanto, el costo de mano de obra será mínimo, se priorizará la experiencia y pericia de los operarios que la capacidad de análisis o estudio del tipo de problema que se produzca

• Es rentable en equipos que no intervienen de manera instantánea en la producción, donde implantar otro sistema resultaría poco económico

Desventajas

• Se producen paradas y daños imprevisibles que afectan a la planificación, de manera incontrolada

• Baja calidad en las reparaciones debido a la rapidez en la intervención y a que se priorize la reposición antes que reparar de manera definitiva. Esto produce hábito de trabajar defectuosamente, sensación de insatisfacción e impotencia, pues este tipo de intervenciones a menudo generan otras al cabo del tiempo, por mala reparación.

Mantenimiento preventivo: este tipo de mantenimiento surge de la necesidad de rebajar el correctivo y todo lo que representa. Pretende reducir la reparación mediante una rutina de inspecciones periódicas y la renovación de los elementos dañados, si la segunda y tercera no se realizan, la tercera es inevitable. Historia:

Durante la Segunda Guerra Mundial, el mantenimiento tuvo un desarrollo importante debido a las aplicaciones militares. El mantenimiento preventivo consistió en la inspección de los aviones antes de cada vuelo, y en el cambio de algunos componentes basados en el número de horas de funcionamiento.

Características:

Básicamente consiste en programar revisiones de los equipos, apoyándose en el conocimiento de la máquina por la experiencia y los históricos obtenidos. Se confecciona un plan de mantenimiento para cada máquina, donde se realizarán las acciones necesarias: engrasar, cambiar correas, desmontaje, limpieza, etc.

Mantenimiento

Usuario Correctivo Preventivo Predictivo Productivo total

Diagrama 6.3. Tipos de mantenimiento


142

Ventajas:

• Si se hace correctamente, exige conocimiento y tratamiento de los históricos que ayudará en gran medida a controlar la maquinaria e instalaciones

• El cuidado periódico conlleva un estudio óptimo de conservación con la que es indispensable una aplicación eficaz para contribuir a un correcto sistema de calidad y a la mejora de los continuos

• Reducción del correctivo: representará reducción de costos de producción y aumento de la disponibilidad; esto posibilita la planificación en los trabajos del departamento de mantenimiento, así como previsión de los recambios o medios necesarios

• Se concreta de mutuo acuerdo el mejor momento para realizar el paro de las instalaciones con producción

Desventajas:

• Representa la inversión inicial en infraestructura y mano de obra. El desarrollo de los planes de mantenimiento se debe realizar por técnicos especializados

• Si no se hace un correcto análisis del nivel de mantenimiento preventivo, se puede sobrecargar el costo de mantenimiento sin mejoras sustanciales en la disponibilidad

• Los trabajos rutinarios cuando se extienden en el tiempo produce falta de motivación en el personal; por ello se deberán crear sistemas para convertir el trabajo repetitivo en trabajo que genere satisfacción y compromiso. La implicación de los operarios de preventivo es indispensable para el éxito del plan

Mantenimiento predictivo: este tipo de mantenimiento se basa en predecir la falla, antes de que se produzca. Se trata de conseguir adelantarse al momento en que el equipo o elemento deja de trabajar óptimamente. Para conseguirlo se utilizan herramientas y técnicas de monitoreo de parámetros físicos.

Historia

Durante los años 60 se inician técnicas de verificación mecánica a través del análisis de vibraciones y ruidos. Los primeros equipos analizadores de espectro de vibraciones mediante la FFT (transformada rápida de Fouries), fueron creados por Bruel Kjaer.

Ventajas

• Intervención en el equipo o cambio de un elemento

• Nos obliga a dominar el proceso y a obtener datos técnicos, que nos comprometerá con un método científico de trabajo riguroso y objetivo

Desventajas

• La implantación de este sistema requiere una inversión inicial importante; los equipos y los analizadores de vibraciones tienen un costo elevado. De la misma manera se debe destinar un personal para realizar la lectura periódica de datos.

• Se debe tener personal que sea capaz de interpretar los datos que generan los equipos y tomar conclusiones; este trabajo requiere conocimiento técnico elevado de la aplicación.

• Por todo esto, la implantación de este sistema se justifica en máquinas o instalaciones donde los paros intempestivos ocacionan grandes pérdidas y costos.

Mantenimiento productivo total (TPM): es la traducción de TPM (Total Productive Maintenance). El TPM es el sistema japonés de mantenimiento industrial, la letra M representa acciones de mantenimiento. Es un enfoque para realizar actividades de dirección y transformación de empresa. La letra P está vinculada a la palabra productivo o productividad de equipos, pero hemos considerado que se puede asociar a un término con visión más amplia como perfeccionamiento. La letra T de la palabra total se interpreta como: todas las actividades que realizan las personas que trabajan en la empresa.


143

Definición

Sistema organizativo donde la responsabilidad no es sólo del departamento de mantenimiento sino de toda la empresa: El buen funcionamiento de las máquinas o instalaciones depende y es responsabilidad de todos.

Objetivo

Está orientado a lograr: cero accidentes, cero defectos y cero fallas.

Historia

Este sistema nace en Japón. Fue desarrollado por primera vez en 1969, en la empresa japonesa Nippondenso del grupo Toyota y se extiende por Japón durante 1970. Se inicia su implementación fuera de ese país a partir de 1980.

Ventajas

• Al integrar a toda la organización en los trabajos de mantenimiento se consigue un resultado final más enriquecido y participativo

• El concepto está unido con la idea de calidad total y mejora continua Desventajas

• Se requiere cambio de cultura general. Para que tenga éxito no puede ser introducido por imposición, requiere el convencimiento de que es un beneficio para todos

• Invertir en formación y cambios generales en la organización es costosa. El proceso de implementación requiere de varios años

La principal función de gestión adecuada del mantenimiento consiste en rebajar el correctivo hasta el nivel óptimo de rentabilidad para la empresa.

Ejemplo de estudio de mantenimiento, utilizando nuevos métodos en la actual generación: Estudios de varios expertos en esta temática han demostrado, a partir de análisis de rentabilidad del mantenimiento mediante termografía, la disminución de los costos del mantenimiento en varios componentes de los transportadores.

¿Qué es la termografía?

La termografía: consiste en utilizar aparatos sensores infrarrojos para determinar la distribución de temperatura en la superficie de un aparato de acceso difícil. Para esto, se usa una cámara video infrarroja y la imagen se digitaliza y se manda a una computadora que asigna varios colores a varias temperaturas. De esa manera se puede ver, rápidamente, si hay puntos calientes en la máquina. La termografía se usa mucho para verificar el calentamiento local de tableros de interruptores, fusibles etc.

Debido a lo general que resulta la termografía infrarroja, su campo de aplicación va más allá de medir la temperatura, abarca tanto aplicaciones industriales como de investigación y desarrollo. La localización de defectos en instalaciones eléctricas, el análisis de delaminaciones9 de materiales compuestos, el control de procesos de fabricación, la vigilancia en condiciones nocturnas o de visibilidad reducida, la detección de pérdidas energéticas en edificación y hornos, o estudio de dispositivos mecánicos son algunos ejemplos en los que se pueden obtener importantes beneficios mediante el uso de la termografía infrarroja. Las cámaras termográficas son herramientas indispensables en el mantenimiento predictivo y preventivo, al detectar anomalías invisibles al ojo humano, con el objetivo de prevenir errores y fallos que puedan suponer grandes pérdidas económicas.

Las cámaras infrarrojas se han convertido en sistemas similares a las cámaras de video; son fáciles de usar y producen imágenes de muy alta resolución en tiempo real. En todo el mundo son muchas las industrias que han descubierto en esta técnica las ventajas que puede traerles a sus programas de mantenimiento preventivo. En las páginas siguientes, nos centraremos en las imágenes por infrarrojos, para que puedan observar que las aplicaciones de la termografía en el mantenimiento preventivo no tienen límites (Fig. 6.1).


144

Cámaras de infrarrojos:

• Son tan fáciles de usar como una cámara de video

• Dan una imagen completa de la situación

• Realizan inspecciones con los sistemas funcionando bajo carga

• Identifican y localizan el problema

• Miden temperaturas

• Almacenan información

• Dicen exactamente las medidas a tomar

Baja tensión

Conexión de alta resistencia

Daños en fusibles internos

Mala conexión y daños internos

Corrosión en conexiones

Fallos en ruptores internos

1. En el sistema electroenergético

Alta tensión

Oxidación de los conmutadores de alta tensión

Conexiones mal fijadas

Defectos en aislantes

Conexiones sobrecalentadas

Conexiones de alta tensión defectuosas

Fig. 6.1. Aplicaciones de la termografía

2. En la industria mecánica

Sobrecalentamiento de motores

Bombas sobrecargadas

Cojinetes calientes

Rodillos sospechosos

Motores eléctricos

3. En la construcción

Calefacción bajo el piso

Puntos calientes por malos aislantes

Ventanas de panel sencillo entre ventanas con paneles dobles

Inspección de bastidores

Goteras en tejados


145

• Encuentran el problema antes de que se produzca

• Ahorran tiempo y dinero valiosísimos

¿Por qué utilizar la termografía infrarroja en la industria de la construcción?

A raíz de la crisis del petróleo ocurrida en la década de 1970 se ha concienciado que las reservas energéticas son valiosas y limitadas. También sabemos que el consumo de energía térmica produce las emisiones de CO2 y a su vez este último es la causa del calentamiento global. La pérdida energética es el resultado de anomalías en la construcción y pueden ser detectadas por infrarrojos. En consecuencia, si las reparamos podremos ahorrar energía.

En este campo se utiliza para:

• Localizar de fugas en tuberías y conducciones. Ejemplos: la detección de fugas en calefacciones de suelo radiante o en sistemas de calefacción comunitaria

• Detectar defectos de construcción mediante termografía infrarroja

• Inspeccionar los procedimientos de secado

• Visualizar pérdidas energéticas

• Planes de reurbanización y garantía de calidad

• Restaurar edificios

• Detectar fugas de aire

• Detectar fugas en tejados de cubierta plana

• Calefacción, ventilación y aire acondicionado

• Prever enmohecimientos

4. Otra de las aplicaciones de la termografía infrarroja son las energías renovables, algunos ejemplos:

Energía eólica

• Comprobación de huecos y fallos de pegado en la estructura de la concha de la pala

• Revisión de las palas en los parque eólicos para comprobar que no hayan sufrido daños bajo condiciones climáticas adversas

• Vigilancia de almacenamiento del material

Energía solar (Fig. 6.2)

• Controlar el proceso de fabricación antes y después de la laminación de las células fotovoltaicas

• Comprobar el intercambio de líquidos en las células térmicas

• Mantenimiento de los huertos solares, para verificar que no tengan ninguna célula muerta que disminuya su rendimiento

Los diversos tipos de plantas de energía actuales como biomasa, carbón, gas, e incluso vertederos, presentan un alto peligro de incendio. Mediante la termografía infrarroja se puede detectar el incendio antes de que genere en magnitudes mayores.

El gran avance de la tecnología por infrarrojos junto con la reducción de los costes de forma significativa, ha popularizado su utilización en gran variedad de sectores de alta seguridad, desde uso militar tradicional a uso civil diverso. Entidades públicas y privadas han incorporado la termografía como complemento y alternativa a técnicas tradicionales para reforzar los estándares de seguridad. Algunas de estas aplicaciones son:

Fig. 6.2. Aplicación de la termografía en la energía solar


146

Fuerzas de seguridad

La capacidad de visión al intervenir en unidades militares y policiales es fundamental en el éxito final de las misiones. Las cámaras térmicas ofrecen potencial adicional de observación en condiciones nocturnas o de baja visibilidad, y a la vez menor vulnerabilidad frente a determinados efectos de camuflaje.

Vigilancia de costas y fronteras

La termografía infrarroja aporta una nueva dimensión en entornos críticos de seguridad extrema como la vigilancia de costas y fronteras. Para estos entornos donde se demandan capacidades máximas de observación y detección, disponemos de sistemas optrónicos21 combinados que incorporan cámaras térmicas de muy alta sensibilidad y gran alcance.

Lucha contra incendios

Ante un incendio en un entorno industrial, urbano o rural, la detección precoz es la mejor herramienta para minimizar riesgos y pérdidas. El hecho de que las imágenes térmicas estén directamente relacionadas con temperatura permite utilizar técnicas de análisis térmico para generar alarmas tempranas.

Entornos de baja visibilidad

Determinados entornos como túneles, galerías, viales de servicio, estaciones remotas de abastecimiento y comunicaciones, están sujetas de forma temporal o continua a condiciones de baja luminosidad. Aún así, para preservar su integridad y mantener su servicio es necesaria la supervisión continua.

La termografía por infrarrojos se comenzó a utilizar en la segunda mitad del siglo XX e inicios del XXI, en el diagnóstico médico, y representa una útil herramienta para la terapia de seguimiento. Este método proporciona un mapa térmico de la superficie corporal en tiempo real, y presenta la ventaja añadida de no necesitar contacto físico y de ser indoloro y no invasivo19. Su aplicación se fundamenta en la fisiología térmica humana y en las bases fisio-patológicas de termorregulación cutánea en enfermedades. Este es un método único por su capacidad para mostrar procesos fisiológicos y metabólicos, como por ej.: el sentimiento de dolor, más que detalles puramente anatómicos, revela el efecto combinado del sistema nervioso autónomo y el sistema vascular sobre la temperatura. Las cámaras termográficas incorporan la última tecnología, haciéndolas adecuadas para su uso en numerosas aplicaciones médicas:

• Detección temprana de cáncer de piel

• Técnica complementaria para el diagnóstico de cáncer de mama

• Estudio y localización exacta de puntos de dolor, su medida y el diagnóstico

• Monitorización evolutiva de la efectividad de anestesia local en extremidades, y consecuente reducción de tiempo y riesgo

• Localización rápida de patologías en músculos, huesos y en sistemas cardiovascular o neurológico

• Análisis de la condición funcional de los tejidos blandos lesionados para elegir el tratamiento mejor y más apropiado

• Estudio de la implicación de raíces nerviosas en patologías, incluyendo nervios raquídeos

• Valoración de gravedad de quemaduras

• Evolución de injertos y úlceras

• Cirugía de corazón abierto

• Pruebas cold stress6

• Documentación objetiva sobre el tratamiento más adecuado en diversas dolencias

• Medicina deportiva

Numerosos veterinarios han descubierto que la termografía infrarroja es un método rápido y no invasivo para detectar puntos calientes, pues genera una imagen de gradientes térmicos en tiempo real. Como el calor es uno de los principales signos de infecciones y lesiones, podemos usar la termografía para


147

detectarlas en fases iniciales. También se pueden observar fácilmente nervios irritados y músculos dañados. Dentro de las aplicaciones más comunes están: patologías axiales, articulares, fracturas, tendinitis.

6.1.4. Costos de mantenimiento Sería necesario disponer de un histórico de costos de mantenimiento, para identificar los elementos más sensibles a las fallas en las instalaciones, y su repercusión económica en ellos.

En líneas generales los costos de mantenimiento tendrán que bajar de forma paulatina en el tiempo, a medida que disminuyan las fallas de los elementos, como se indica en la Fig. 6.3:

Por otro lado, se plantea un proceso de reparación (o cambio) en función de las inspecciones que deben realizarse, y no de forma prematura o por correctivo. Como se indica gráficamente, está asumido, de forma generalizada, que existe un importante ahorro en los costes de mantenimiento (Fig. 6.4):

Estimación del ahorro de costos:

El ahorro de los costos esperados dependerá, no sólo de la eficacia de las inspecciones, sino también de la realización de tareas encomendadas entre inspecciones, así como de las revisiones periódicas establecidas.

Con este sistema rebajaremos, de forma drástica, los costos de paradas de fabricación, margen de beneficios perdidos etc., intentando mantenernos en el mínimo del gráfico de costos (Fig. 6.5):

Pongamos algunos ejemplos de ahorro por inspecciones termográficas, que con toda probabilidad se darán en las instalaciones a inspeccionar: Ejemplos de disminución de los costos del mantenimiento utilizando la tecnología infrarroja

Ejemplo 1: Inspección de rodamientos En general, el análisis de vibraciones es el método más utilizado de los programas de mantenimiento predictivo para supervisar rodamientos de gran tamaño, fácil acceso y que trabajan a alta velocidad. No obstante, este análisis sólo se puede llevar a cabo de una forma segura si se colocan los transductores de medida de vibraciones sobre los rodamientos. La termografía puede ser una buena alternativa en el caso de rodamientos de pequeño tamaño (por ejemplo, de los rodillos de una cinta transportadora), que funcionan a baja velocidad y a los que no se puede acceder directamente, o que pueden poner en riesgo la seguridad si se intenta acceder a ellos durante el funcionamiento del equipo.

Fig. 6.3. Probabilidad de falla

Fig. 6.4. Métodos de mantenimientos vs. costos


148

Los problemas en los rodamientos se suelen encontrar comparando sus temperaturas con las temperaturas de superficie de rodamientos similares, que funcionan en circunstancias parecidas; la termografía nos permite verificar si el sistema de lubricación funciona correctamente. En el caso de gripe16 o deterioro del rodamiento, el costo de la avería depende de la ubicación del rodamiento, siendo insignificante el costo de un rodamiento de cinta transportadora; pero en el caso de un rodamiento importante como el de un tambor o una criba, estimamos una hora mínima de parada.

Las pérdidas en el proceso de producción pueden variar dependiendo de la clase de instalación anteriormente expuesta:

• Gastos fijos de la instalación que no produce: de 300 € hasta 1 000 € de ahorro

• Ahorro en costo por la sustitución del rodamiento y mano de obra de sustitución por urgencia: entre 750 € y 2 000 €

• Pérdida de beneficio por parada y arrancada de instalación: 60 tm a 1 €/tm .

• Total de pérdidas entre 1 110 € y 3 060 €, en función del tipo de planta

Con estos casi se amortizan los costes de inspección trimestral de la instalación (Fig. 6.6).

Ejemplo 2: Inspección de motores eléctricos

Mediante termografía se podrá identificar flujo de aire insuficiente, fallo inminente en un rodamiento, problemas de acoplamiento del eje y degradación del aislamiento del rotor o del estator de un motor a través de imágenes térmicas.

En general, un aumento de 10 °C sobre la temperatura indicada reduce a la mitad la vida útil del motor.

Las inspecciones por infrarrojos, de motores eléctricos, que se llevan a cabo regularmente, le ayudan a identificar los motores que están comenzando a sobrecalentarse. Una primera imagen térmica puede indicarle si el motor está funcionando a una temperatura superior a la de otro similar que esté realizando la misma acción (Tabla 6.1).

Fig. 6.5. Curva de costo de mantenimiento y de paradas

Fig. 6.6. Análisis termográfico de rodamiento


149

El costo para sustituir un motor de 50 cv de potencia supone un gasto de 5 000 € (incluyendo la mano de obra).

Las pérdidas en el proceso de producción pueden variar en función de la clase de instalación anteriormente expuesta:

Tabla 6.1 Temperaturas interna y externa de un motor eléctrico

Clase motor Temperatura interna ºC Temperatura externa ºC

A 105 ºC 85 ºC

B 130 ºC 110 ºC

F 155 ºC 135 ºC

H 180 ºC 160 ºC

• Gastos fijos de la instalación que no produce, durante 4 horas de cambio de motor: de 1 200 € hasta 4 000 € de ahorro

• Ahorro en coste de motor y mano de obra de sustitución por urgencia: estimado en 5 000 €

• Pérdida de beneficio por parada y arrancada de instalación: 240 tm a 1 €/tm

• Total de pérdidas entre 6 440 € y 9 240 € en función del tipo de planta

Con estos costos casi se amortizan los de inspección anual de la instalación (Fig. 6.7).

6.1.5. La gestión del mantenimiento Los sistemas de producción actuales nos obligan a ser cada

vez más eficaces y eficientes en el uso de los activos de nuestras plantas, lo cual impulsa a utilizar nuevas estrategias; es por eso que su mantenimiento está cobrando mayor importancia a la hora de realizar mejoras en el proceso productivo, así utilizar técnicas y herramientas de mejora adecuadas para el mantenimiento de los equipos es vital. La gestión de mantenimiento industrial, constituye la forma de garantizarle al cliente interno o externo que el parque industrial esté disponible cuando lo requiera, con seguridad total y confiabilidad durante el tiempo necesario para operar con las condiciones técnicas y tecnológicas exigidas previamente; esto, para producir bienes o servicios que satisfagan necesidades de los compradores o usuarios, con los niveles de calidad, cantidad y tiempo solicitado, en el momento oportuno al menor costo posible y con los mayores índices de productividad y competitividad.

El mantenimiento de equipos, infraestructuras, herramientas, maquinaria representa una inversión que a mediano y largo plazo acarreará ganancias, no sólo para el empresario a quien esta inversión se le revertirá en mejoras en su producción, sino también el ahorro que representa tener trabajadores sanos, y bajos índices de accidentalidad.

El mantenimiento representa un arma importante en seguridad laboral, pues un gran porcentaje de accidentes son causados por desperfectos en los equipos que pueden ser prevenidos. También, el mantener las áreas y ambientes de trabajo con adecuado orden, limpieza e iluminación es parte del mantenimiento preventivo de los sitios de trabajo. No sólo debe realizarlo el departamento encargado de esto; el trabajador debe ser consciente y mantener en buenas condiciones los equipos, herramientas, maquinarias; esto permitirá mayor responsabilidad y prevención de accidentes (Diagrama 6.4).

6.1.6. Herramientas para el mantenimiento básico de los transportadores Diseñar un régimen de mantenimiento preventivo y ajustes requiere variedad de herramientas. A continuación se presenta una lista de las herramientas y otros elementos necesarios para el mantenimiento básico de los transportadores que conforman la planta:

Fig. 6.7. Análisis termográfico de un motor eléctrico


150

• Banco de trabajo y prensa de banco

• Martillo

• Mazo con cabeza de plástico

• Taladro portátil

• Juego de brocas

• Sierra manual (segueta)

• Lima

• Juego de destornilladores

• Juego de galgas

• Pinzas y alicates

• Juegos de llaves y dados

• Tornillos y tuercas más comunes para repuesto

• Cinta métrica

• Multímetro digital

• Cepillos de cerdas plásticas y de cerdas metálicas

• Brochas y estopa

• Aceite lubricante y grasa mineral

• Pistola de grasa manual

• Llaves macho hexagonales, milimétricas y en pulgadas

Se recomienda que estos elementos se adquieran para que estén a disposición, dentro de las instalaciones; además se deberá considerar que algunos transportadores requieren juegos especiales de herramienta para realizar reparaciones y mantenimientos preventivos.

6.2. MANTENIMIENTO DE LOS TRANSPORTADORES CON ÓRGANO DE TRACCIÓN

FLEXIBLE 6.2.1. Mantenimiento de un transportador de banda De forma general, el mantenimiento de estos equipos comienza realmente con su operador, pues la frecuencia, cantidad y atención del mantenimiento requerido depende de la manera en que el operario haga funcionarlos. De él depende la duración de los motores, controles y frenos; así como la frecuencia con que sea necesario hacer los ajustes. [8]

Los principales objetivos que se buscan con el mantenimiento son:

• Equipo en condiciones de utilización seguras

• Equipo en su máxima eficiencia de trabajo

• Alto nivel técnico de ejecución

• Reducir al mínimo posible los paros por averías

A continuación los procedimientos básicos para operar y mantener estos equipos: Tolva y sistema de alimentación

Arranque. El sistema de alimentación es el último en ponerse en funcionamiento y el primero en detenerse, pues es quien regula el flujo del proceso. Para el arranque de este sistema, antes se debe revisar si hay objetos ajenos que puedan interferir en la transmisión por cadena, u objetos atascados en la boca de salida de la tolva.

Implementación de la gestión del mantenimiento

Analisis situación actual

Definir política de mantenimiento

Establecer y definir grupo piloto para realización de pruebas

Recopilar y ordenar datos grupo piloto

Procesar información

Analizar resultados

Readaptación del sistema mejora continua

Ampliar gestión o más grupo

Diagrama 6.4. Gestión de mantenimiento


151

Después de poner en marcha el sistema de alimentación y que esté operando, revisar el motoreductor y la transmisión por cadena para asegurarse de que están trabajando libremente.

Operación. Durante la operación del sistema de alimentación se debe supervisar su correcto funcionamiento. No deben existir objetos extraños haciendo contacto con el sistema, ni objetos en contacto con las cuchillas cuando estas se encuentren por fuera de la tolva. Se debe evitar también que el equipo funcione con residuos atascados.

Mantenimiento. El mantenimiento, como lubricación y ajustes, debe ser realizado en lo posible por personal calificado y entrenado. El mantenimiento de la tolva se reduce a su limpieza, pues es posible que luego de su operación puedan quedar residuos adheridos a las paredes internas.

El mantenimiento del sistema de alimentación comprende la lubricación, tensión de la cadena de transmisión de potencia y limpieza de las cuchillas.

Los rodamientos de las partes que soportan el eje de la banda no requieren lubricación, pues vienen sellados y prelubricados. Sólo se lubrican con grasa los soportes donde se encuentran.

Tromel32 de separación mecánica

Arranque. Antes de poner en marcha el tromel, revisar si hay objetos ajenos, como herramientas que pueden haber sido dejados dentro del tromel durante la instalación. Estos objetos pueden causar serios daños durante el arranque.

Después de poner en marcha el tromel y que esté operando, se debe revisar el motoreductor, las ruedas de apoyo y partes en movimiento para estar seguro de que están trabajando libremente.

Operación. Durante la operación del tromel se debe supervisar su correcto funcionamiento. No deben existir objetos extraños haciendo contacto con el sistema de transmisión, ni objetos entre los anillos y las ruedas de apoyo. Se debe evitar que el equipo funcione con residuos atascados que dificulten su funcionamiento. Mantenimiento. El mantenimiento comprende la lubricación del sistema piñón-cadena, el ajuste del cuerpo del tromel, la limpieza periódica; puesto que el equipo está propenso a acumular residuos, especialmente sobre las mallas y el ajuste de la estructura. Los rodamientos de las ruedas de apoyo no requieren lubricación, porque estos vienen sellados y prelubricados. En la Tabla 6.2 se muestra una lista de posibles problemas que pueden ocurrir durante el arranque y operación del tromel. Tabla 6.2. Posibles problemas en el arranque y operación del tromel

Problema Causa Solución

El tromel no arranca o se detiene automáticamente durante la operación.

1) El motoreductor está sobrecargado.

2) Está consumiendo demasiada corriente.

1) Revisar si hay sobre carga en el transportador.

2) Revisar el circuito de parada y cambiarlo si es necesario.

Desgaste excesivo de la cadena conducida

1) El piñón motriz está desalineado.

2) La cadena quedó mal instalada sobre el anillo central.

1) Reemplazar el piñón motriz.

2) Reinstalar la cadena sobre el anillo central.

Desgaste excesivo de las ruedas de apoyo

1) Cuerpo del tromel desalineado.

1) Reemplazar rueda.

2) Alinear cuerpo del tromel.

Los rodamientos de las ruedas hacen bastante ruido.

1) Rodamiento defectuoso.

1) Reemplazar los rodamientos de las ruedas.

(Continúa)


152



El motoreductor se sobrecalienta.

1) El tromel está sobrecargado.

2) El motor está con bajo voltaje.

3) El nivel de lubricante del reductor está bajo.

1) Verificar la capacidad del tromel y reducir la carga regulando el flujo entregado por el sistema de alimentación.

2) Un electricista debe revisar y corregir lo necesario.

3) Lubricar según las recomendaciones del fabricante.

El tromel no se mueve estando la unidad motriz en funcionamiento.

1) Posible desprendimiento de la cadena que abraza el anillo centra.

1) Cambiar cadena.

2) Reinstalar cadena sobre anillo central.

Fuente: HYTROL

En la Tabla 6.3 se presenta una lista de verificación de mantenimiento preventivo, la cual abarca los principales componentes de las bandas transportadoras.

Tabla 6.3. Lista de verificación de mantenimiento preventivo del tromel

Frecuencia

Componente Sugerencia se

man

al

men

sual

trim

estr

al

Revisar ruido

Revisar temperatura

Revisar nivel de aceite

Motoreductor Revisar los tornillos de montaje

Revisar desgaste

Sistema piñón cadena Revisar alineación piñón con cadena

Revisar la alineación

Ruedas de apoyo Revisar desgaste

Cuerpo y tolva Limpieza

Estructura Revisión general, tornillos sueltos, etc.

Fuente: HYTROL

Bandas transportadoras

Arranque. Antes de poner en marcha el transportador, revisar si hay objetos ajenos que puedan haber sido dejados dentro del transportador durante la instalación. Estos objetos pueden causar serios daños durante el arranque.

Después de poner en marcha el transportador y que esté operando, revisar los motores, reductores y partes en movimiento para asegurarse de que están trabajando libremente. Operación. Durante la operación de la banda se debe supervisar su correcto funcionamiento. No deben existir objetos extraños haciendo contacto con el sistema de transmisión, ni objetos entre la banda, los tambores y rodillos. Se debe evitar que el equipo funcione con residuos atascados entre la banda y los contenedores laterales. También se debe supervisar que durante la operación no se encuentren sobre la banda residuos pesados que hagan que entre en contacto permanente con las láminas de deslizamiento.


153

Mantenimiento. El mantenimiento, como lubricación y ajustes, debe ser realizado en lo posible por personal calificado y entrenado. Se puede decir que el mantenimiento del equipo comprende a la lubricación, la alineación y tensión de la banda y a la alineación y tensión de la correa de transmisión de potencia. Los rodamientos de las partes móviles de la banda no requieren lubricación, porque estos vienen sellados y prelubricados.

En cuanto a la alineación y tensión de la banda, se afloja el tambor de retorno y se ajusta la banda entre este y el tambor motriz. Antes de proceder a alinear la banda se deben seguir los siguientes pasos:

1. Asegurarse de que el transportador esté nivelado tanto a lo largo como a lo ancho,

2. que la banda haya sido colocada adecuadamente en el transportador.

3. Revisar que el transportador sea cargado correctamente. La alimentación debe hacerse en el centro de la banda y en dirección a su flujo.

Alineada la banda, se procede al tensado ajustando los tornillos de tensado y asegurándose de que el avance en cada uno sea igual.

Por otra parte, la correa motriz y las poleas deben ser revisadas periódicamente para que estén tensas y alineadas de forma correcta. Ajustes impropios causarán desgaste excesivo en los componentes del sistema de transmisión. Los pasos a seguir para realizar este ajuste son los siguientes:

1. Remover la guarda de las poleas 2. Revisar la alineación de las poleas colocando un nivelador sobre sus caras. Soltar los tornillos que

aprietan las lengüetas y ajustar las poleas a la medida necesaria. Una vez ajustadas, apretar los tornillos nuevamente

3. Para ajustar la tensión de la correa, aflojar los tornillos que sujetan el motoreductor contra su base. Apretar los tornillos tensores hasta que se consiga la tensión de la correa deseada. Apriete los tornillos nuevamente

4. Colocar nuevamente la guarda de las poleas de manera que no interfiera con la unidad motriz

En la Tabla 6.4 se muestra una lista de posibles problemas que pueden ocurrir durante el arranque y operación de las bandas transportadoras.

Tabla 6.4. Posibles problemas en el arranque y operación de los transportadores de bandas


El transportador no arranca o se detiene automáticamente durante la operación.

1) El motor está sobrecargado.

2) Está consumiendo demasiada corriente.

1) Revisar si hay sobrecarga en el transportador.

2) Revisar el circuito de parada y cambiar si es necesario.

Desgaste excesivo de la correa motriz

1) Las poleas están desalineadas.

2) La correa no está tensa.

1) Reemplazar la correa y las poleas.

2) Alinear las poleas.

Los rodamientos hacen bastante ruido.

1) Rodamiento defectuoso.

1) Reemplazar los rodamientos.

El motoreductor se sobrecalienta.

1) El transportador está sobrecargado.

2) El motor está con bajo voltaje.

3) El nivel de lubricante del reductor está bajo.

1) Verificar la capacidad del transportador y reduzca la carga al nivel recomendado.

2) Un electricista debe revisar y corregir lo necesario.

3) Lubricar según las recomendaciones del fabricante.

(Continúa)


154



La banda no se mueve estando la unidad motriz en funcionamiento.

1) El transportador está sobrecargado.

2) La banda está floja.

1) Reducir la carga.

2) Usar tensores para apretar la banda.

Fuente: HYTROL

En la Tabla 6.5 se presenta una lista de verificación de mantenimiento preventivo, la cual abarca los principales componentes de las bandas transportadoras.

Tabla 6.5. Lista de verificación de mantenimiento preventivo de los transportadores de banda

Intensidad

Componente Sugerencia Semanal Mensual Trimestral

Revisar ruido

Revisar temperatura

Revisar nivel de aceite

Motoreductor Revisar los tornillos de montaje

Revisar tensión

Revisar desgaste

Correa y poleas V Revisar alineación del eje de la polea

Revisar la alineación

Revisar tensión

Banda Revisar la unión

Revisar el ruido

Tambores y Rodillos Revisar los tornillos de montaje

Estructura Revisión general, tornillos sueltos, etc.

6.2.1.1. Cálculo del ciclo de reparación de los transportadores de banda

Este método constituye otra forma de definir la intensidad o período de las reparaciones de los equipos de transporte industrial. El subepígrafe anterior guarda relación con este, a partir de las definiciones y caracterización detallada de los procesos de mantenimiento de los componentes o equipos que, en la mayoría de las ocasiones, acompañan en los procesos productivos a los transportadores de banda. Debemos recordar que como equipos universales en la industria actual, estos constituyen ejemplo o guía en los procesos de mantenimiento para el resto de los equipos de transporte continuo. Debido a esto se establece para los mencionados equipos, un ciclo de reparación que es el período de tiempo de trabajo del equipo, y puede calcularse por la siguiente ecuación:

T= Bn 30 000, en h …………………… (124)

Bn: coeficiente que contempla el tipo de producción

Producción en masa y en grandes series Bn = 0,7 Producción en serie Bn =0,9

Producción en serie pequeña Bn =1 Para este ciclo de reparación se establece la siguiente estructura:

G-R-R-P-R-R-P-R-R-M-R-R-P-R-R-M-R-R-P-R-R-G


155

Donde:

R: Revisiones (comprueba el estado técnico del equipo y prepara las condiciones para la próxima reparación) P: Reparación pequeña (resuelve los pequeños problemas en los mecanismos del equipo)

M: Reparación mediana (se sustituyen piezas que su posibilidad de servicio no llega a la otra reparación mediana)

G: Reparación general (se sustituyen y se reparan todas las piezas y mecanismos que hayan sufrido deterioros, se garantiza la fiabilidad, potencia y productividad del equipo) Por último se calcula el tiempo en que se puede reparar (tr) o intervenir (to).

1+=Np

Ttr

; en h ………………… (125)

1+++=

NmNrNp

Tto

; en h ………………… (126)

Donde:

Np: cantidad de reparaciones pequeñas

Nr: cantidad de revisiones

Nm: cantidad de reparaciones medianas

T: tiempo real del ciclo de reparaciones

6.2.2. Mantenimiento del transportador de tablilla Como es conocido, a cualquier equipo industrial o de cualquier índole es preciso que se le de mantenimiento con el objetivo de que su funcionamiento sea seguro y eficiente; para ello se debe saber que este posee tres formas básicas de presentarse: prevención del mantenimiento, mantenimiento preventivo planificado y mantenimiento correctivo (Fig. 6.8). [7] De las actividades antes mencionadas la de mayor importancia, para nosotros, es la segunda porque en ella se realizan medidas de carácter técnico y organizativo. Estas son elaboradas previamente siguiendo un plan que asegura

el trabajo constante de los equipos, que además de reducir el desgaste, conserva la máquina en buenas condiciones de trabajo y se evitan los paros imprevistos a causas de averías.

El mantenimiento preventivo planificado (MPP) está compuesto por:

• Servicio diario del equipo: donde se comprueba el estado técnico.

• Trabajos periódicos: donde se realiza el servicio cada determinado tiempo.

• Revisión: se realiza entre una reparación y otra y se comprueba el estado del equipo, además de ejecutarse los preparativos para la próxima reparación.

• Reparación pequeña: donde se prevén los posibles defectos en el equipo.

• Reparación mediana: el volumen de trabajo es mayor que en la anterior y se sustituyen aquellas piezas cuyos plazos de servicios es igual o menor que el tiempo que media entre una reparación y la otra.

• Reparación general: es la reparación planificada de máximo volumen de trabajo donde se desmontan, sustituyen o reparan todas las piezas.

• Reparación imprevista: sólo se efectúa cuando ocurre alguna avería.

Fig. 6.8. Transportador de tablilla


156

El ciclo de reparación constituye la parte más importante del MPP, pues la elección de un ciclo adecuado significa mejor aprovechamiento del equipo, seguridad de operación, ahorro de piezas, materiales, mano de obra, etc.

G-P-P-R-P-P-R-P-P-R-P-P-G.

La duración de reparaciones es las horas que debe trabajar un equipo entre dos reparaciones generales o entre la puesta en marcha y la primera reparación general. T = N M Y Z K

Donde: N: coeficiente que relaciona el tipo de producción

M: coeficiente que relaciona el tipo de material con que trabaja la maquina Y: coeficiente que relaciona las condiciones ambientales donde se encuentra el equipo

Z: coeficiente que relaciona peso del equipo

K: duración teórica del ciclo

Tiempo entre reparaciones

Tr = T/ P+M +1

Donde: P y M: son la cantidad de reparaciones y reparaciones medianas en el ciclo, respectivamente

6.2.3. Mantenimiento del transportador de rastrillo El mantenimiento no puede ser una estructura rígida que se manifieste por ley, sino que requiere del hombre para cuidar y conservar los equipos siguiendo un orden lógico.

1. Servicio diario del equipo

2. Revisión

3. Reparación pequeña

4. Reparación mediana

5. Reparación general

El servicio diario del equipo se realiza para comprobar el estado de la máquina, los mecanismos de dirección, los elementos de lubricación y para comprobar las normas de trabajo. Para esto deben regirse por los siguientes aspectos:

• El ajustador de turno debe observar diariamente el equipo al comienzo y fin del turno de trabajo

• Eliminar los defectos evitando la parada del equipo por largo tiempo

También se realizan los siguientes trabajos periódicos:

• Limpieza de los equipos que trabajan en condiciones de poca limpieza y que estén sometidos a carga y fricción

• Se analiza el funcionamiento del equipo

Los trabajos que deben realizarse durante la revisión son:

• Comprobación de los mecanismos con problemas, localizándolos para el próximo mantenimiento.

• Comprobación del estado y el calentamiento de las partes giratorias del equipo.

• Comprobar las holguras sobre las partes móviles.

La reparación pequeña, debido al poco trabajo que durante ella se realiza, es un tipo de reparación preventiva; o sea, es una reparación para prevenir los posibles defectos del equipo.

En la reparación mediana se realiza mayor cantidad de trabajo que en la reparación pequeña; durante ella el equipo se desmonta parcialmente. Esta contempla la reparación pequeña, sólo que más profunda y una posterior comprobación.


157

La reparación general se realiza en el máximo volumen de trabajo, y l estructura de mantenimiento como lo explicado en los casos anteriores.

Estructura del mantenimiento: M-R-R-P-R-R-P-R-R-P-R-R-P-R-R-P-R-R-P-R-R-P-R-R-P-R-R-P-R-R-M.

6.2.4. Mantenimiento del transportador de cangilones El mantenimiento de los equipos se realiza como necesidad de unificar los métodos de mantenimientos irregulares que en ocasiones, lejos de ser eficaces, provocan deterioro considerable en corto período.

Los aspectos fundamentales de esta prevención son:

• Actividades que deben realizarse en cada tipo de mantenimiento

• Ciclo de mantenimiento según régimen de trabajo

• Tiempo de mantenimiento según régimen de trabajo

• Fuerza de trabajo

La aplicación de las actividades que se señalan en cada uno de los mantenimientos y revisiones, conllevan a la confección de un expediente; además se deberán tener en cuenta las normas de seguridad para la operación de equipos eléctricos y mecánicos (Fig. 6.9).

Las operaciones a realizar en cada mantenimiento son:

1. Revisión:

• Revisión exterior sin desarme para la determinación de los defectos

• Revisión del tensado de la banda

• Limpieza y ajuste de la cadena de accionamiento

Fig. 6.9. Componentes de un elevador de cangilones para el mantenimiento


158

• Sustitución de los cubilotes en mal estado y apriete de los tornillos de sujeción en caso necesario

• Revisión de los sprockets superiores e inferiores

2. Reparación pequeña:

Realizar todas las tareas de la revisión y además:

• Observar el estado del acoplamiento y la alineación del motor eléctrico y el reductor, así como de este último con el elevador

• Revisión de la cantidad de lubricante en el reductor

• Observar el estado de fijación de la descarga, ajustándola si fuese necesario

• Revisión del funcionamiento del equipo y eliminación de los ruidos anormales

• Fuerza de trabajo necesaria:

- Un mecánico en mantenimiento industrial.

- Un ayudante.

- Un electricista.

- Tiempo de trabajo 8:00 horas.

3. Reparación mediana:

• Realizar todas las operaciones de la reparación pequeña y además:

• Revisión del mecanismo del reductor y del sistema de lubricación así como el fregado, cambio de aceite y sustitución de los elementos averiados

• Revisión de la estructura del elevador, reparación de las partes en mal estado

• Pintar estructura del elevador y sus elementos complementarios

• Fuerza de trabajo necesaria.


- Dos ayudantes. - Un carpintero.


4. Reparación general:

• Reparación de la estructura o cuerpo del equipo

• Reparación de los pedestales y cambio de los bujes en mal estado

• Sustitución de la banda y cubilotes si se encuentra en mal estado

• Cambio de tambores si es necesario

• Desarme del reductor

• Inspeccionar y cambiar, de ser necesario, los engranes en mal estado, así como los ejes y sellos

• Sustituir la descarga del equipo

• Regular tensión de la banda y alinear los tambores con sus ejes de soportes y bandas

• Observar el acoplamiento correcto y la alineación del motor eléctrico con el reductor; y de este con el elevador

• Sustituir el sistema tensor

• Revisar el funcionamiento del equipo y eliminar los ruidos ajenos

• Pintar estructura del equipo

• Fuerza de trabajo necesaria:


159


- Dos ayudantes. - Un soldador.

- Un carpintero.

- Un asesor mecánico industrial “B”.


Estructura del ciclo de mantenimiento del equipo y tiempo entre reparaciones:

G – R – R – P – R – R – P – R – R – P – R – R – P – R – R – M – R – R – P – R – R – P – R – R – P – R – R – P – R – R – M – R – R – P – R – R – P – R – R – P – R – R – P – R – R – G. Después de establecer la estructura del ciclo de reparación se procede a calcular su duración.

Período entre reparaciones generales:

T = Bn * 30 000

Donde:

Bn: coeficiente que contempla el tipo de producción

Período entre reparaciones

1++=

NpNm

Tt

Donde: Nm y Np: cantidad de reparaciones medianas y pequeñas en el ciclo

Período entre intervenciones

10+++

=NrNpNm

Tt

Uno de los procesos que se realiza durante la vida útil del transportador de cangilones es el reemplazo de la banda; en la Fig. 6.10 observaremos:

Diagnóstico de fallas del elevador de cangilones Si el desempeño cae por debajo de las especificaciones para un tipo de partícula, controle y ajuste lo correspondiente:

• Tensión de la banda: cuando el elemento de ajuste se encuentra en sus límites externos, la banda necesita acortarse.

• Velocidad de rotación de la polea propulsora: cuando es muy rápida indica que la banda se resbala, aumente la tensión de la banda. Cuando la velocidad es baja, apriete o reemplace las bandas en V en el tren propulsor.

• Portillos de carga y descarga: limite cualquier obstrucción. Si el portillo de carga parece que está obstruido, y la placa de cierre está abierta, entonces:

• Haga funcionar el elevador hasta que esté vacío; pare y aísle el motor; quite los paneles de acceso a la boca y al conducto de carga.

• Limpie toda la basura en el conducto y la boca. Se produce con frecuencia acumulación gradual de polvo, lodo y granos germinados, junto con piezas de tela, lanas y metales.

Si el flujo de descarga disminuye, pero el portillo de carga está libre, hay obstrucción en el conducto de descarga:

• Escuche la cabeza cuando el elevador está funcionando; el sonido normal es continuo, claro y rápido. Pida a los asistentes en los controles que aumente lentamente la velocidad de alimentación, y ordenen


160

que apaguen si cambia el sonido. El cambio en el sonido indica que el conducto de descarga está lleno y próximamente a obstruirse.

• Cierre el alimentador, haga funcionar el elevador hasta que esté vacío, apague el motor y aíslelo; quite la cubierta de la cabeza o el ensamble del conducto.

• Controle el portillo de descarga del elevador buscando un cangilón desprendido del elevador u otros objetos extraviados. Quite el objeto.

• Si no hay obstrucción visible, verifique el conducto y las máquinas delante del elevador. Asegúrese que no hay ahogamiento en los ángulos o en las juntas, que los conductos estén dispuestos en ángulos correctos y que las otras máquinas pueden recibir con la velocidad de descarga del elevador.

• Controle que cualquier silo que está siendo llenado por un elevador tiene ventilación suficiente para permitir que escape el aire desplazado. Si el aire se sale por el conducto de alimentación, la capacidad del conducto se reduce severamente.

Si se escucha ruidos de golpeteo en la bota, los cangilones están golpeando la cubierta:

• Cierre la alimentación, haga funcionar el elevador hasta que esté vacío, apague y aísle el motor, quite los paneles de acceso en la cubierta de la bola.

• Quite raspando cualquier material pegajoso de la polea y del piso de la bola. Si este era grueso, reduzca el claro del cangilón.

• Tense la banda si está colgada.

• Tire lentamente la banda para que gire y verifique si hay cangilones dañados. Si se siente ruido intermitente en la cabeza, los cangilones están sueltos o dañados:

• Cierre la alimentación, haga funcionar el elevador hasta que se vacíe, apague y aísle el motor, quite los paneles de acceso en la cubierta de la cabeza.

• Examine el interior de la cubierta de la cabeza por si hay señales de daños.

• Tire lentamente la banda y verifique los cangilones. Apriete cualquiera que este suelto. Repare cualquiera que se salga de la línea.

Si los cangilones se gastan en forma desigual, la causa es la alimentación dispareja o una banda descentrada:

Fig. 6.10. Método para el reemplazo de la banda de un elevador de cangilones


161

• Controle el conducto de carga. Si está en el lado de la subida, instale un brazo de guía para dirigir el flujo a los cangilones de forma pareja. Si se encuentra en el lado de bajada, restrinja el flujo.

Si la banda está descentrada, las causas posibles son:

• Las poleas sucias: limpie raspando las poleas y la banda. En casos severos afloje la banda para tener un mejor acceso atrás de ella.

• Una junta mal montada, rehaga la junta. Afloje el tensor. Trabaje a través del panel de acceso en una de las piedras. Amarre los cangilones de encima y debajo de la junta entre sí con una cuerda fuerte, para evitar la caída de la banda en la pierna. Sujete la banda con pinzas y repare o reemplace la junta.

• El elevador está fuera de plomo. Controle con una plomada y ajuste los brazos a los alambres de sujeción para recolocar toda la máquina en la vertical perfecta.

• Monitoree la posición de la banda por algunas semanas. La alineación correcta puede no recuperarse hasta que el estiramiento de la banda se haya emparejado con el trabajo.

A continuación en las Tablas 6.6 y 6.7, se muestra el calendario de mantenimiento y la lista de inspección de un transportador de cangilones.

Tabla 6.6. Calendario de mantenimiento rutinario de un transportado de cangilones Pieza Mensual Trimestral Anual

Cangilones Controlar desgastes, daños y posición

Bandas Controlar condición Controlar tensión Retirar la grasa vieja y reponerla

Cojinetes y ejes Controlar montaje y ruidos Controlar posición y seguridad

Cubierta Controlar uso

Transmisión

Controlar nivel de lubricación, limpiar el motor

Controlar la tensión de la cadena

Comprobar acoplamiento de propulsión. Engrasar el motor a los 5 años.

Sistema eléctrico Controlar los sistemas de seguridad Fuente: HYTROL

Tabla 6.7. Lista para la inspección de mantenimiento de un transportador de cangilones

Parte del equipo Aspecto a tener en cuenta

Banda Se está resbalando, se sale del centro, esta muy gastada, desgarrada por pernos.

Cangilones Hay algún cangilón gastado, deformado, suelto o se atora en las cubiertas.

Poleas Controle sus retrasos. Asegúrese que el eje esté horizontal y que la polea esté en la posición correcta. Examine los cojinetes y sus tornillos de montaje.

Cubierta de la cabeza Se fricciona el eje. Controle el desgaste y la salida de polvo del conducto de descarga.

Motor propulsor

Se mantiene limpio. Inspeccione la caja de engranajes, los acoplamientos, el freno que impide la reversa, motor de arrastre, interruptores, sensores térmicos, protecciones de sobrecarga e interruptores del motor en movimiento.

Bota Examine los claros, el desgaste del conducto, placas deslizantes del control, paneles de acceso, limpieza.

Piernas Están distorsionadas. Busque pernos y rebordes corroídos. Controle los paneles de alivio de explosiones y paneles de acceso.

Estructura Examine los soportes, las escaleras de acceso plataformas de servicios, guardas y rieles.


162

6.2.5. Mantenimiento del transportador telescópico Los transportadores telescópicos constituyen una familia que dependen de la combinación en su diseño; estos se observan en los equipos con órgano de tracción flexible desde las bandas transportadoras hasta las cadenas o rastrillos, pero principalmente se ve en transportadores de bandas telescópicas. Los proceso de mantenimiento del transportador telescópico se basan, fundamentalmente, en los procedimiento para un transportador de su tipicidad en condiciones fijas o móvil, que no sea telescópico; por tal motivo a estos transportadores se le realizará el mantenimiento siguiendo las normas establecidas para la familia de equipos en que clasifique su órgano de tracción flexible.

Independientemente de esto, los transportadores telescópicos están sometidos a un golpeteo sistemático en los extremos de los puntos de carga o descarga, en la continuidad del flujo productivo. Al mover transportadores de un trabajo al siguiente puede dañar los rodamientos, doblar marcos o forzar a la banda fuera de alineación; por tal motivo es positivo en estos transportadores que sus extremos estén reforzados para que absorban mejor las fuerzas que producen los impactos en el trabajo.

6.2.6. Mantenimiento del transportador aéreo, monorrieles, birraíl o skid Estos transportadores son la opción para una amplia gama de operaciones de manufactura y manejo de materiales, incluyendo cargas pesadas y operaciones sanitarias como el procesamiento de alimentos.

Estos puedan girar, cambiar de niveles, trayectoria, adaptarse fácilmente a varios controles. También permiten configurar fácilmente cualquier ruta o trayectoria deseada, sin requerir la utilización de espacio de piso de sus instalaciones, debido a que se puede manejar casi todo tipo de carga (Fig. 6.11).

Como se conoce el mantenimiento es el conjunto de acciones emprendidas por las empresas a efectos de preservar adecuadamente sus equipos e instalaciones, sosteniendo su desempeño en condiciones de fiabilidad y respetando la seguridad, salud y cuidado del medio ambiente.

El mantenimiento de los transportadores aéreos, monorraíles y birraíles es mucho más simple a

partir de que son equipos muy fuertes, versátiles y sencillos en su manipulación, además que las partes que lo componen se observan con claridad en el flujo productivo de la industria; por tal motivo el mantenimiento se realiza casi diario, con la simple observación de toda la línea productiva que sigue el equipo dentro de la fábrica.

Para ser más exacto podemos definir, dentro de las clasificaciones del mantenimiento existente, las operaciones que se deben realizar en estos transportadores:

• Mantenimiento a la rotura: Consiste en operar hasta que se produzca el fallo, para luego reparar o cambiar alguna pieza defectuosa; ejemplo: rotura de algún eslabón de las cadenas trasmisoras, acoplamiento de los ganchos o fijadores del transportador.

Fig. 6.11. Transportadores aéreo, monorrieles, birraíl o skid.

Aéreo Monorrieles

Birraíl Skid


163

• Mantenimiento preventivo: Programar el mantenimiento basado en estimaciones de vida útil o tiempos de fallo estimados.

• Mantenimiento predictivo: Monitorizar las condiciones del equipamiento, sus partes críticas, y programar el mantenimiento basado en el pronóstico de ocurrencia de fallos; ejemplo: revisión del raíl o de los dos raíles idénticos en caso de un transportador birraíl, revisión mensual de las cadenas y carretillas, las vías que componen los tramos rectos, curvas horizontales y verticales en los recorridos más diversos según el diseño.

• Mantenimiento proactivo: Estrategia de mantenimiento dirigida fundamentalmente a la detección y corrección de las causas que generan el desgaste y que conducen al fallo de la máquina. Elementos que deben evaluarse de manera proactiva en estos equipos: el trolley o skid, las fijaciones del transportador y la cadena, aspectos sometidos a diferentes tensiones y condiciones diversas en el flujo productivo que sigue estos equipos.

• Mantenimiento enfocado en la fiabilidad (RCM): El mantenimiento centrado en la fiabilidad, se propone preservar el estado original de diseño y normal de operación. En este aspecto se debe dirigir la atención hacia el grupo motriz compuesto por los bastidores, muelles que absorben las eventuales sobrecargas del transportador, el indicador de carga máxima y un interruptor que protegen el equipo; además el grupo tensor con curva de 180º en la que se apoya tangencialmente la cadena. La tensión de la cadena puede ser controlada automáticamente en el tipo a muelles o contrapeso y manualmente con el tipo a tornillo.

6.2.7. Mantenimiento del transportador de cadena El mecanismo propulsor está protegido generalmente por un sistema de seguridad, que se activa si el transportador recibe una sobrecarga o se atasca. Si el sistema de seguridad falla durante el funcionamiento normal, deberá retirar todos los fragmentos y encontrar la causa; siempre deberá contar con sistemas de seguridad para mantener la protección del transportador (Fig. 6.12). En el proceso de mantenimiento se deberá revisar (Tabla 6.8):

• Cadena inferior. Inspeccione la tensión, estire el tensor, los eslabones, las paletas, las clavijas de conexión, los cepillos de descargas y las cubetas.

• Cadena de retorno. Está torcida, se desplaza suavemente sobre rodillos o cinta de deslizamiento.

• Engranajes. Examine el engranaje de propulsión, el de retorno, el ajuste de los eslabones de la cadena con los engranajes y los cojinetes.

• Artesa. Controle su alineación. Las paletas dañadas, el desgaste excesivo y el funcionamiento ruidoso evidencia una alineación defectuosa. Examine el desgaste en el fondo y en la parte baja de los lados.

• Cubiertas. Busque los derrames de polvo y cualquier entrada de agua.

• Puertas. Controle su funcionamiento y ajuste, tanto en la alimentación como en la descarga.

• Secuencia de propulsión. Inspeccione el motor, la caja de engranajes, los acoplamientos y las conexiones eléctricas.

• Controles. Observe el comportamiento del sensor de movimiento y el interruptor del límite de sobrecarga.

6.2.8. Mantenimiento de las escaleras móviles Para el mantenimiento de una escalera móvil hay que cumplir los siguientes requerimientos:

• Revisar las normas vigentes para el mantenimiento de escaleras móviles. Ejemplo: Norma IRAM 3681 - 3: 2000

• Lista típica de las herramientas manuales, que transporta el mecánico, y las especiales que puede necesitar. Su conocimiento y utilización.

• Insumos que necesita para la inspección, limpieza y lubricación: Lista de lubricantes y su utilización en los equipos.


164

• Seguridad. Interpretación de la Ley No. 19.587 y su Decreto 351/ 79 reglamentario. Manual de Seguridad 2000 (Basado en el NEII- Elevator World). Normas IRAM e internacionales. Análisis y control de riesgos en el lugar de trabajo. Equipamiento personal de seguridad y específico para la tarea.

• Definición e interpretación de la calidad aplicada a la tarea.

• Manejo de la documentación técnica. código de la edificación para ascensores. Las leyes establecidas para discapacitados. Reglamentación de conservación e interpretación de diagramas básicos afines.

• Atención al cliente, imagen de la empresa. Presentación personal del mecánico. Rutinas de mantenimiento. Manejo de ruta, documentación y registro de la tarea.

Tabla 6.8. Calendario de mantenimiento rutinario de un transportado de cadenas Pieza Mensual Trimestral Anual Transmisión de engranajes Controlar uso y colocación

Remover la grasa vieja y reponerla

Empaques del eje Controlar funcionamiento

Cojinetes Controlar montaje y ruidos

Eje Controlar posición Cubierta Controlar el uso Cadena transportadora

Controlar tensión, uso, elevación y alineación

Transmisión

Controlar el nivel de lubricante. Limpiar el motor

Controlar la tensión de la cadena de transmisión

Sistema eléctrico Controlar sensores Controlar los sistemas de seguridad

Fig. 6.12. Partes de un transportador de cadena para su mantenimiento


165

Esta es una variedad de equipos de transporte industrial que se utilizan en varios lugares, en la actualidad se pueden observar en los sistemas del metro, aeropuertos más grandes y calzadas móviles; estas últimas, también conocidas como aceras móviles, se construyen en los siguientes estilos básicos:

• Tipo plataforma: una serie continúa de metal plano cubre el acoplamiento junta para formar una calzada. La mayoría tienen una superficie del metal, aunque algunos modelos tienen una superficie de goma para la tracción adicional.

• Correa móvil: se construyen generalmente con el metal de las correas de los rodillos excesivos que se deslizan o de las superficies del caucho. La superficie que camina puede tener una sección salida o una de entrada.

Ambos tipos de calzadas móviles tienen una superficie acanalada que se debe endentar con los empates en los extremos. También, todas las calzadas móviles se construyen con las barandillas móviles similares a las que tienen las escaleras móviles.

Existen las calzadas de alta velocidad. La velocidad de una calzada móvil es generalmente 3 km/h. Hay una versión de alta velocidad en Gare Montparnasse en una estación de París, que funcionó al principio a 12 km/h, pero era demasiado rápida y las personas se caían; así que la velocidad fue reducida a 9 km/h. Se ha estimado que los viajeros que usan una calzada como esta dos veces al día, ahorran 11,5 horas al año. Usar la calzada de alta velocidad es como usar cualquier otra calzada móvil, salvo que para la seguridad hay procedimientos especiales para ensamblar o ajustar.

6.3. MANTENIMIENTO DE LOS TRANSPORTADORES SIN ÓRGANO DE TRACCIÓN

FLEXIBLE 6.3.1. Mantenimiento del transportador de rodillo Uno de los métodos más eficientes para el transporte de materiales es el uso de rodillos transportadores, porque son muy sencillos y necesitan poco mantenimiento. Los rodillos transportadores que son elementos auxiliares de las instalaciones, cuya misión es la de recibir un producto de forma más o menos continua y regular para conducirlo a otro punto. Son aparatos que funcionan de un modo autónomo, intercalados en las líneas de proceso y que no requieren generalmente de ningún operario que manipule directamente sobre ellos de forma continuada (Fig. 6.13).

Los trabajos de mantenimiento se basan en la labor preventiva sistemática para lo cual se siguen los siguientes pasos:

1. El servicio de mantenimiento preventivo contempla inspecciones regulares semestrales, bimestrales o mensuales a todo el flujo productivo que sigue el transportador de rodillo.

2. Visitas periódicas con el fin de comprobar la eficiencia de la máquina y así garantizar que su rendimiento se mantenga constante en el tiempo en términos de productividad, fiabilidad y seguridad.

3. Garantizar alto nivel de confiabilidad a través de inspección anual y/o mensual de las máquinas recalibrado a sus especificaciones originales y mantenimiento preventivo: la manera más inteligente de evitar un inesperado tiempo de inactividad de la maquinaria debido a una ruptura.

6.3.2. Mantenimiento del transportador de tornillo sin fin. Los transportadores helicoidales o de tornillo sin fin, utilizan el principio de tornillo de Arquímedes. Se caracterizan por su versatilidad, dado a que pueden ser modificados y extendidos fácilmente, aunque los motores no deben sobrecargarse (Fig. 6.14).

El desgaste está siempre presente en la mayoría de las aplicaciones que utilizan transportadores de tornillo sin fin. En ciertos casos, el desgaste es de tal importancia que disminuye enormemente el margen de

Fig. 6.13. Transportador de rodillos


166

rentabilidad. Este hecho se debe, principalmente, a los paros prematuros y regulares del proceso productivo; también a los costos de mantenimiento necesarios para el reemplazo o la reparación. El tornillo desgasta el tubo si el transportador se acciona vacío. Este debe mantenerse alimentado para evitar desgastes innecesarios; por tal motivo, hay que planificar adecuadamente el mantenimiento de estos equipos.

A continuación enunciaremos la lista de control para el mantenimiento de estos equipos:

• Protecciones. Cada helicoidal o tornillo tiene una malla protectora colocada encima del tornillo sobresaliente. Están las cadenas, bandas, engranajes cubiertos con seguridad.

• Ruido. Existe algún ruido no común o vibración en el transportador helicoidal o de tornillo; esto indica descompensación de los cojinetes, del acoplamiento, o de un ala que está desbalanceada o muy desgastada. Una orilla gastada puede desarrollarse por una cara de soldadura, pero asegúrese de que el tornillo esté balanceado después de corregirlo.

• Cojinetes. Controle la temperatura y la lubricación en el extremo donde se propulsa el cojinete de empuje; en la posición intermedia y en el extremo final, los cojinetes simples.

• Pasajes. Los recubrimientos, si fueron colocados, necesitan ser cambiados. El tornillo se ladea entre los soportes. Si sucede así, cambie el eje por uno más fuerte.

• Tornillo. El tornillo gira libremente; si está atorado, intente girarlo hacia atrás. Hay algún pedazo metálico suelto en el pasaje y ha dañado las cuchillas; reemplace la sección dañada.

• Propulsión. Controle el motor, caja de engranajes, cadenas, banda en V, el chasis de montajes, las llaves que detienen el eje en los cojinetes y los motores hidráulicos si se usa control ajustable de velocidad.

• Equipo de alimentación. Funciona su ajuste. Asegúrese que el flujo no sea dirigido hacia un cojinete.

• Compuerta de salida. Funciona su ajuste. Está apretada por el polvo. Actúan apropiadamente la hoja de seguridad y el apagador.

• Cubiertas del pasaje. Están apretadas por el polvo, seguras, a prueba del clima.

• Estructura de soporte de la maquinaria. Están los soportes firmes y seguros. Están los pernos y las tuercas apretadas. Hay ladeos o fisuras peculiares.

6.3.3. Mantenimiento de transportadores vibratorios Los transportadores vibratorios están compuestos por elementos comunes, tales como: las bandas de cubiertas, el sistema de control, materiales del marco, puertas y derivadores, motores eléctricos vibratorios y unidades de energía, configuraciones de bandeja, estilos de descarga y alimentación de bandeja, opciones de mallas y soportes. Parecería que el proceso de mantenimiento del transportador vibratorio es complejo, sin embargo, cuando se analizan los componentes que requieren atención detallada de mantenimiento, estos se reducen a la canal, caja o tubo, los brazos oscilantes y el sistema motriz (Fig. 6.15); por lo que depende menos del mantenimiento sistemático (Tabla 6.9).

Fig. 6.14. Transportador de tornillo sin fin o helicoidal

Fig. 6.15. Transportador vibratorio

giratorio


167

Tabla 6.9. Calendario de mantenimiento rutinario de un transportado vibratorio Componente Diario Mensual Trimestral Semestral Anual

Motoreductor

Revisar ruido Revisar exceso de temperatura. Revisar vibraciones anormales

Revisar ruido. Revisar tornillo de montaje

Revisar el nivel de aceite

Cambiar el aceite

Empaques del eje

Controlar funcionamiento.

Cojinetes Controlar montaje

y ruidos

Cubierta Controlar el uso

Transmisión

Controlar el nivel de lubricante. Limpiar el motor

Controlar la tensión de la cadena de transmisión

Sistema eléctrico

Controlar sensores

Controlar los sistemas de seguridad

Canal, caja o tubo

Controlar uso y colocación

Brazos oscilantes

Revisar ruido Revisar exceso de temperatura. Revisar vibraciones anormales

Revisar ruido. Revisar tornillo de montaje

6.3.4. Mantenimiento del transportador neumático Como se muestra en el Capítulo 4, el transporte neumático se basa en el movimiento de sólidos en una corriente de aire, a una velocidad y en una dirección predeterminada. El volumen y presión de aire necesarios se calculan, en cada caso, en función de la distancia a recorrer y de la naturaleza del producto a transportar (Fig. 6.16). El transporte neumático ofrece ventajas frente a otros como cintas, tornillos sin-fin, elevadores de cangilones, etc.:

• Seguridad de funcionamiento

- Únicamente necesita un elemento mecánico: el ventilador. De esta manera se reducen sus costos de mantenimiento.

- No se precisa desmontar la instalación en caso de averías.

- El diseño del ventilador permite sobrecargas sin peligro de quemar el motor.

- Mínimos gastos de conservación y mantenimiento.

Fig. 6.16. Transportadores neumáticos


168

- No existen mecanismos complicados ni órganos sujetos al desgaste.

• Flexibilidad de montaje

- La red de tuberías puede acomodarse a la configuración de sus instalaciones sujetándose a los techos y paredes, aprovechando zonas muertas para dejar libre el mayor espacio útil.

- Los tubos pueden atravesar paredes, tomar curvas, elevarse en vertical y acomodarse a cualquier traza que difícilmente podría ser adoptado por cintas o elevadores mecánicos.

- Un gran número de cintas transportadoras puede sustituirse con éxito por una sola tubería.

• Otras ventajas - Las tuberías se conservan siempre limpias y no retienen parte alguna del producto transportado, lo que

permite trasladar alternativamente materiales diferentes sin presentarse contaminación apreciable. Este detalle es de gran importancia en instalaciones para productos alimenticios, farmacéuticos, químicos, dietéticos, etc.

- El transporte neumático intensifica las mezclas, pues la corriente turbulenta mezcla aún más los productos transportados.

• La corriente de aire favorece el producto, se encarga de enfriarlo, airearlo y entregarlo en óptimas condiciones para el envasado o procesos posteriores.

A continuación mostramos la lista de control para realizar el mantenimiento:

• Tuberías. Se deberá controlar la salida de aire en las juntas y las suturas (se pueden observar por la salida de polvo que sale de los tubos presurizados). Con frecuencia, examine el desgaste en las zonas curvas, especialmente cuando se manejan granos abrasivos tales como arroz limpio o con cascarilla; revisar las zonas curvas de más de 90°. Controle el desgaste de las válvulas de desviación y la suavidad de los cambios.

• Ventiladores. Asegúrese de que la entrada de aire no sea obstaculizada. Controle la temperatura de la cubierta. Mantenga limpio el filtro de polvo. Monitoree los cambios de caída de presión y de flujo volumétrico en el extremo de la tubería. Controle el propulsor del ventilador; ruidos o vibraciones extraños indican desbalances o cojinetes defectuosos.

• Válvula rotatoria. Controle que el grano no forme puente en la tolva de alimentación. Vea el regulador de velocidad rotacional. Asegúrese que el escape del lado presurizado que se regresa a la tolva no sea excesivo y dificulte la alimentación del grano. El escape de aire excesivo significa que es necesario cambiar los empaques en los extremos.

• Descarga. Controle el comportamiento del ciclón y el desgaste en la entrada. Limpie el filtro de polvo.

• Estructura. Están las partes del sistema atornilladas o sujetas con seguridad al edificio o al remolque.

Los estudios más recientes sobre el mantenimiento de transportadores neumáticos proponen la:

• Localización y análisis de averías. Realice el seguimiento del circuito neumático desde la unidad de acondicionamiento para localizar los defectos en la instalación. Diseñe un plan de mantenimiento preventivo de sistemas y elementos neumáticos; mida los parámetros neumáticos en la red de distribución y consumidores; analice sistemáticamente los comportamientos de elementos del transportador neumático.

• Reparación de los elementos del sistema de un transportador neumático. Repase y sustituya las juntas estáticas y dinámicas de los cilindros, válvulas y elementos auxiliares. Sustituya componentes, elimine condensados, cambie filtros periódicamente.

• Ajuste y puesta en marcha luego del mantenimiento. Regular las presiones y caudales de alimentación de los circuitos; revisar las caídas de presión generadas por los consumidores; regular la velocidad de los cilindros; medir los parámetros y la regulación de los dispositivos de amortiguación.


169

Finalmente, las pequeñas áreas de metal desgastado pueden reconstruirse con soldaduras duras. Los pequeños agujeros en los tubos pueden ser parchados con placas, después de quitar los tubos y llevarlos al taller. Muchos objetos de los transportadores neumáticos desgastados tienen que reemplazarse.

6.4. LAS VIBRACIONES MECÁNICAS. UN FENÓMENO DE VIGILANCIA PERMANENTE EN

LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAL. TIPOS DE VIBRACIONES MECÁNICAS La razón principal para analizar y diagnosticar el estado de una máquina es determinar las medidas necesarias para corregir la condición de vibración, y reducir el nivel de las fuerzas vibratorias no deseadas y no necesarias; de manera que, al estudiar los datos, el interés principal deberá ser la identificación de las amplitudes predominantes de la vibración, la determinación de las causas, y la corrección del problema que ellas representan.

A continuación se muestran las diferentes causas de vibración y sus consecuencias, lo cual nos ayudará enormemente a interpretar los datos que obtengamos, determinar el tipo de vibración que se presenta y buscar la debida corrección.

1. Vibración debida a desbalance:

El desbalance de la maquinaria es una de las causas más comunes de la vibración. En muchos casos, los datos arrojados por el estado de desbalance indican que:

• La frecuencia de vibración se manifiesta a 1x rpm de la pieza desbalanceada

• La amplitud es proporcional a la cantidad de desbalance

• La amplitud de la vibración es mayor en el sentido de medición radial, horizontal o vertical (en las máquinas con ejes horizontales)

• El análisis de fase indica lecturas de fase estables

• La fase se desplazará 90º si se desplaza el captador de igual manera

Nota: el desbalance de un rotor saliente, a menudo tiene como resultado gran amplitud de la vibración en sentido axial, al mismo tiempo que en sentido radial.

2. Vibración debida a falta de alineamiento:

En la mayoría de los casos los datos derivados de falta de alineamiento indican lo siguiente:

• La frecuencia de vibración es de 1x rpm; también 2x y 3x rpm en los casos de grave falta de alineamiento

• La amplitud de la vibración es proporcional a la falta de alineamiento

• La amplitud de la vibración puede ser alta también en sentido axial, además de radial

• El análisis de fase muestra lecturas de fase inestables La falta de alineamiento, aun con acoplamientos flexibles, produce fuerzas tanto radiales como axiales que, a su vez, producen vibraciones radiales y axiales.

Nota: Uno de los indicios más importantes de problemas debidos a falta de alineamiento y a ejes torcidos es la presencia de elevada vibración en ambos sentidos, radial y axial. En general, cada vez que la amplitud de la vibración axial sea mayor que la mitad de la lectura radial más alta, hay un buen motivo de sospechar la existencia de un problema de alineamiento o eje torcido. Los tipos básicos de falta de alineación en el acoplamiento son: angular, en paralelo y una combinación de ambos.

• Una falta de alineamiento angular: sujeta principalmente los ejes de las máquinas accionadora y accionada a vibración axial igual a la velocidad de rotación (rpm) del eje.

• La falta de alineamiento en paralelo: produce principalmente vibración radial con una frecuencia igual al doble de la velocidad de rotación del eje.


170

3. Vibración debida a excentricidad:

La excentricidad es otra de las causas comunes de vibración en la maquinaria rotativa. Excentricidad en este caso no significa ovalización, sino que la línea central del eje no es la misma que la línea central del rotor, el centro de rotación verdadero difiere de la línea central geométrica.

La excentricidad es en realidad fuente común de desbalances y se debe a un mayor peso de una parte del centro de rotación que del otro. Una manera de diferenciar el desbalance y la excentricidad en este tipo de motor es medir la vibración con filtro afuera mientras el motor está funcionando bajo corriente. Luego, se desconecta el motor, y se observa el cambio de la amplitud de vibración. Si la amplitud se reduce gradualmente mientras el motor sigue girando por inercia, es posible que el problema se deba a desbalance. Si, en cambio, la amplitud de vibración desaparece en el mismo momento en que el motor es desconectado, el problema es seguramente de naturaleza eléctrica, y puede ser debido a excentricidad del inducido.

La excentricidad en rodetes o rotores de ventiladores, sopladores, bombas y compresores puede también crear fuerzas vibratorias. En esos casos las fuerzas son el resultado de fuerzas aerodinámicas e hidráulicas desiguales que actúan contra el rotor.

De elementos rodantes defectuosos: Defectos en las pistas, en las bolas o en los rodillos de rodamientos de los equipos ocasionan vibración de alta frecuencia; y, además, la frecuencia no es necesariamente un múltiplo integral de la velocidad de rotación del eje. La amplitud de la vibración dependerá de la gravedad de la falla del rodamiento.

Nota: la vibración generada por el rodamiento no es transmitida a otros puntos de la máquina; por lo tanto, el rodamiento defectuoso es, generalmente, el que se encuentra más cerca del punto donde ocurre el mayor nivel de vibración de este tipo.

Falla de rodamientos. Otras causas: Los rodamientos no fallan prematuramente a menos que alguna otra fuerza actúe sobre ellos; y tales fuerzas son, generalmente, las mismas que ocasionan vibración. Causas comunes de fallas en los rodamientos:

• Carga excesiva

• Falta de alineamiento

• Defectos de asientos del eje y/o de las perforaciones en el alojamiento

• Montaje defectuoso

• Ajuste incorrecto

• Lubricación inadecuada o incorrecta

• Sellado deficiente

• Falsa brinelación (deformación bajo carga)

• Corriente eléctrica

4. Vibración debida a rodamientos de chumacera defectuosos:

Elevados niveles de vibración, ocasionados por rodamientos de chumacera defectuosos, son el resultado de holgura excesiva (causada por desgaste debido a una acción de barrido o por erosión química), aflojamientos mecánicos (metal blanco suelto en el alojamiento), o problemas de lubricación.

Holgura excesiva de los rodamientos. Un rodamiento de chumacera con holgura excesiva hace que defectos de menor importancia, como un leve desbalance o pequeña falta de alineamiento, u otra fuente de fuerzas vibratorias, se transformen como resultado de aflojamientos mecánicos o en golpes repetidos (machacado). En tales casos, el rodamiento no es lo que crea la vibración; pero su amplitud sería mucho menor si la holgura de los rodamientos fuera correcta. A menudo se puede detectar un rodamiento de chumacera


171

desgastado por “barrido” comparando las amplitudes de vibración horizontal y vertical. Las máquinas que están montadas firmemente sobre una estructura o cimentación rígida revelarán, en condiciones normales, amplitud de vibración ligeramente más alta en sentido horizontal.

Torbellino de aceite. Este tipo de vibración ocurre solamente en máquinas equipadas con rodamientos de chumacera lubricados a presión, y que funcionan a velocidades relativamente altas, normalmente por encima de la segunda velocidad crítica del motor.

La vibración debida a torbellinos de aceite a menudo es muy pronunciada, pero se reconoce fácilmente por su frecuencia fuera de lo común. Dicha frecuencia es apenas menor que la mitad de la velocidad de rotación (en rpm) del eje, generalmente en el orden del 46 al 48 % de las rpm del eje.

El problema de los torbellinos de aceite normalmente se atribuye a diseño incorrecto del rodamiento, desgaste excesivo del rodamiento, aumento de la presión del lubricante o cambio de la viscosidad del aceite.

Se pueden hacer correcciones temporales modificando la temperatura del aceite (viscosidad), introduciendo un leve desbalance o falta de alineamiento de manera que aumente la carga sobre el eje, o rascando y/o ranurando los costados del rodamiento, para desbaratar la “cuña” de lubricante. Desde luego, una solución más duradera es reemplazar el rodamiento con uno que haya sido diseñado correctamente de acuerdo a las condiciones operativas de la máquina, o con uno que esté diseñado para reducir la posibilidad de formación de torbellinos de aceite. Los rodamientos con ranuras axiales usan las ranuras para aumentar la resistencia a la formación de torbellinos de aceite en tres puntos espaciados uniformemente. Este tipo de configuración está limitado a las aplicaciones más pequeñas, como turbinas de gas livianas y turbocargadores. Los rodamientos de chumacera de lóbulos brindan estabilidad contra los torbellinos de aceite al proporcionar tres puntos de concentración de la película de aceite bajo presión, que sirven para centrar al eje.

Los rodamientos de riñón basculante son utilizados para las máquinas industriales más grandes, que funcionan a velocidades más altas.

Hay dos causas comunes de vibración que pueden inducir un torbellino de aceite en un rodamiento de chumacera: 1. Vibración proveniente de maquinaria ubicada en las cercanías: Puede ser transmitida al rodamiento de

chumacera a través de estructuras rígidas, como tuberías y cimentaciones. A este fenómeno se le conoce como torbellino inducido por el exterior.

2. Vibración ocasionada por otros elementos de las máquinas.

Toda vez que se detecta la vibración característica del torbellino de aceite, se deberá investigar las vibraciones en toda la instalación, incluyendo las fuentes de vibración circunvecina, la estructura de cimentación y las tuberías relacionadas. Así quizás se descubrirá una causa externa de los problemas de torbellino de aceite.

Torbellinos de histéresis

Este tipo de vibración es similar a la ocasionada por el torbellino de aceite, pero ocurre a frecuencias diferentes, cuando el rotor gira entre la primera y la segunda velocidad crítica.

Un rotor que funcione por encima de la velocidad crítica tiende a flexionarse o arquearse en sentido opuesto del punto pesado de desbalance. La amortiguación interna debida a histéresis, o sea, de fricción, limita la deflexión a niveles aceptables; sin embargo, cuando acontece un torbellino por histéresis, las fuerzas amortiguadoras se encuentran, en fase con la deflexión, y por lo tanto, acrecientan la deflexión del motor.

Cuando dicho rotor está funcionando por encima de la primera velocidad crítica, pero por debajo de la segunda, el torbellino por histéresis ocurre a una frecuencia exactamente igual a la primera velocidad crítica del rotor.


172

Nota: La frecuencia de formación del torbellino de aceite es levemente menor que la mitad de la velocidad de rotación del rotor.

La vibración ocasionada por un torbellino de histéresis tendrá las mismas características que las ocasionadas por un torbellino de aceite cuando la máquina funcione a velocidades superiores a la segunda velocidad crítica del eje. Es decir, que una severa vibración se producirá a una frecuencia levemente menor que 0,5x rpm del rotor.

El torbellino por histéresis es controlado por la amortiguación provista por los rodamientos de chumacera; sin embargo, cuando la amortiguación estacionaria es baja en comparación con la amortiguación interna del rotor, es probable que se presenten problemas. La solución usual es aumentar la amortiguación estacionaria de los rodamientos y de su estructura de soporte, lo que puede lograrse instalando un rodamiento de riñón basculante o algún rodamiento de diseño especial. En algunos casos el problema puede ser solucionado reduciendo la amortiguación dada por el rotor, cambiando un acoplamiento de engranajes con una versión sin fricción; por ejemplo: con un acoplamiento de disco flexible.

Lubricación inadecuada

La falta de lubricación y el uso de lubricantes incorrectos, puede ocasionar problemas de vibración en rodamientos de chumacera y excesiva fricción entre el rodamiento estacionario y el eje rotante. Dicha fricción induce vibración en el rodamiento y en las demás piezas relacionadas. Este tipo se llama dry whip, o sea, látigo seco, y es muy parecido al pasar de un dedo mojado sobre un cristal seco. La frecuencia de la vibración debida al látigo seco es muy alta y produce el sonido chillón característico de los rodamientos que están funcionando en seco. No es muy probable que dicha frecuencia sea múltiplo integral de las rpm del eje; de manera que no se espera ningún patrón significativo bajo la luz estroboscópica. En este respecto, la vibración ocasionada por el látigo seco es similar a la vibración creada por un rodamiento antifricción en mal estado. Toda vez que se sospeche que el látigo seco sea la causa de la vibración, se deberá inspeccionar el lubricante, el sistema de lubricación y la holgura del rodamiento.

5. Vibración debida a aflojamiento mecánico

El aflojamiento mecánico y la acción de golpeo (machacado) resultante producen vibración a una frecuencia que a menudo es 2x, y también múltiplos más elevados de las rpm. La vibración puede ser resultado de pernos de montaje sueltos, de holgura excesiva en los rodamientos, o de fisuras en la estructura o en el pedestal de soporte.

La vibración característica de un aflojamiento mecánico es generada por alguna otra fuerza de excitación, como desbalance o falta de alineamiento; sin embargo, el aflojamiento mecánico empeora la situación, transformando cantidades relativamente pequeñas de desbalance o falta de alineamiento en amplitudes de vibración excesivamente altas. Corresponde, por lo tanto, decir que el aflojamiento mecánico permite que se den mayores vibraciones de las que ocurrirían derivadas de otros problemas. Nota: Un aflojamiento mecánico excesivo es muy probable que sea la causa primaria de los problemas, cuando la amplitud de la vibración 2x las rpm es más de la mitad de la amplitud a la velocidad de rotación 1x las rpm.

6. Vibración debida a las bandas de accionamiento

Las bandas de accionamiento del tipo en “V” gozan de mucha popularidad para la transmisión del movimiento, pues tiene alta capacidad de absorción de golpes, choques y vibraciones.

Los problemas de vibración asociados con las bandas en “V” son clasificados generalmente por:

• Reacción de la banda a otras fuerzas originadas por el equipo presente, que causan alteraciones

• Vibraciones creadas por problemas de la banda

Las bandas en “V” son consideradas a menudo como fuente de vibración, porque es fácil ver las que saltan y se sacuden entre poleas. Por lo general, el reemplazo de las bandas es una de las primeras tentativas de corrección de estos problemas; sin embargo, es muy posible que la banda esté, sencillamente,


173

reaccionando a otras fuerzas presentes en la máquina. En tales casos la banda es solamente un indicador de problemas de vibración y no representan la causa misma.

La frecuencia de vibración de las bandas es el factor clave en la determinación de la naturaleza del problema. Si la banda está sencillamente reaccionando a otra fuerza de alteración, como desbalance o excentricidad en las poleas, la frecuencia de vibración de la banda será igual a la frecuencia alterante. Esto significa que la pieza que realmente está causando el problema, aparecerá estacionaria bajo la luz estroboscópica del analizador.

Nota: Si es defecto de la banda, la frecuencia de vibración será múltipla integral (1, 2, 3 ó 4) de las rpm de la banda. El múltiplo verificado dependerá de la naturaleza del problema y de la cantidad de poleas, sea de accionamiento como libres (locas), presentes en el sistema.

Es fácil determinar las rpm de una banda de la siguiente manera:

Rpm de la banda = (3,14 * diámetro de la polea * rpm de la polea)/ longitud de la banda.

7. Vibración debida a problemas de engranaje

La vibración que resulta de problemas de engranaje es de fácil identificación porque ocurre a una frecuencia igual a la del engranaje de estos, es decir, la cantidad de dientes del engranaje multiplicada por las rpm del engranaje que falla. Los problemas comunes de los engranajes que tienen como resultado vibración a la frecuencia de engrane, comprenden el desgaste excesivo de los dientes, inexactitud de los dientes, fallas de lubricación y materias extrañas atrapadas entre los dientes.

No todos los problemas de engranajes generan frecuencias de vibración iguales a las frecuencias de engrane. Si el engranaje tiene un sólo diente roto o deformado, por ejemplo, el resultado puede ser una frecuencia de vibración de 1 x rpm. Mirando la forma de onda de esa vibración en un osciloscopio conectado con un analizador, la presencia de señales de impulso permitirá distinguir entre este problema y las demás averías que también generan frecuencias de vibración de 1 x rpm.

La amplitud y frecuencia de vibración debida a los engranajes pueden también parecer erráticas a veces. Dicho tipo de vibración ocurre cuando un conjunto de engranajes está funcionando en condiciones de carga muy liviana. En tales condiciones la carga puede desplazarse repetidamente de un engranaje a otro, de modo irregular.

Nota: Los problemas de rodamientos son predominantes en su punto de falla, mientras que los problemas de engranajes pueden ser detectados en dos o más puntos de la máquina.

8. Vibración debida a fallas eléctricas

Este tipo de vibración es el resultado de fuerzas magnéticas desiguales que actúan sobre el rotor o sobre el estator. Dichas fuerzas desiguales pueden ser debidas a:

• Rotor que no es redondo

• Chumaceras del inducido que son excéntricas

• Falta de alineamiento entre el rotor y el estator, entrehierro no uniforme

• Perforación elíptica del estator

• Devanados abiertos o en corto circuito

• Hierro del rotor en corto circuito

En líneas generales, la frecuencia de vibración resultante de los problemas de índole eléctrica será 1x rpm, y por tanto se parecerá a desbalance. Una manera sencilla de hacer la prueba para verificar la presencia eventual de vibración eléctrica es observar el cambio de la amplitud de la vibración total (filtro fuera) en el instante en el cual se desconecta la corriente de esa unidad. Si la vibración desaparece en el mismo instante en que se desconecta la corriente, el problema con toda posibilidad, será eléctrico. Si sólo decrece gradualmente, el problema será de naturaleza mecánica.


174

Las vibraciones ocasionadas por los problemas eléctricos responden generalmente a la cantidad de carga colocada en el motor. A medida que se modifica la carga, la amplitud y/o las lecturas de fase pueden indicar cambios significativos. Esto explica por qué los motores eléctricos, que han sido probados y balanceados en condiciones sin carga, muestran cambios drásticos de los niveles de vibración cuando vuelven a ser puestos en servicio.

PREGUNTAS DE CONTROL: 1. ¿Cómo evaluaría la actividad del mantenimiento en una industria? Fundamente.

2. Resuma las principales etapas que ha transitado el proceso de desarrollo del mantenimiento. 3. ¿Qué es la terotecnología?

4. ¿Cómo se manifiesta la tribología en el proceso de mantenimiento? 5. ¿Cuáles son los objetivos del mantenimiento?

6. ¿Cómo se clasifican las fallas?

7. Explique los tipos de mantenimiento que existen y enuncie las ventajas y desventajas de cada uno. 8. ¿Qué es la termografía?

9. ¿Cómo influye el costo del mantenimiento en la eficiencia de los procesos productivos? 10. Resuma la importancia del mantenimiento de las máquinas de transporte continuo con órgano de

tracción flexible.

11. Resuma la importancia del mantenimiento de las máquinas de transporte continuo sin órgano de tracción flexible.

175

CAPÍTULO 7 SELECCIÓN Y MANTENIMIENTO DE ALGUNOS COMPONENTES DE LOS TRANSPORTADORES 7.1. SELECCIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS RODAMIENTOS En busca de mejorar el rendimiento mecánico de las máquinas empleamos diferentes instrumentos que ayudan a incrementar su movilidad interna. Uno de estos son los rodamientos, los cuales alargan la vida útil de las piezas rotacionales dando mayor durabilidad y control de la temperatura en los puntos de fricción.

Existen varios tipos de rodamientos y día tras día las necesidades del mercado buscan avanzar en la calidad de los rodamientos. Hoy las industrias sacan al mercado gran variedad de alternativas en cuanto a estos se refiere. A continuación damos a conocer los tipos de rodamientos, sus especificaciones y fallas presentadas. Rodamientos: conjunto de esferas que se encuentran unidas por un anillo interior y uno exterior. El rodamiento produce movimiento al objeto que se coloque sobre este y se mueve sobre el que se apoya.

Los rodamientos se denominan también cojinetes no hidrodinámicos. Teóricamente, no necesitan lubricación, pues las bolas o rodillos ruedan sin deslizamiento dentro de una pista. Sin embargo, como la velocidad de giro del eje nunca es exactamente constante, las pequeñas aceleraciones por las fluctuaciones de velocidad producen deslizamiento relativo entre bola y pista; este último genera calor. Para disminuir esta fricción, se lubrica el rodamiento creando una película entre las bolas y la pista de rodadura. Las bolas, en su trayectoria circular, están sometidas a cargas y descargas, lo que produce deformaciones alternantes, que a su vez provocan calor de histéresis que habrá que eliminar.

Dependiendo de estas cargas, el cojinete se lubricará simplemente por grasa o por baño de aceite, que tiene mayor capacidad de disipación de calor.

Los rodamientos se clasifican en (Ver catálogos):

• Rodamientos rígidos de bolas: robustos, versátiles y silenciosos. Pueden funcionar a altas velocidades y son fáciles de montar. Los rodamientos de una hilera también están disponibles en versiones obturadas, están lubricados de por vida y no necesitan mantenimiento. Los rodamientos de una hilera con escote de llenado y los de dos hileras son adecuados para cargas pesadas.

• Rodamientos de bolas a rótula: insensibles a la desalineación angular. También disponibles en versiones obturadas y lubricadas de por vida para funcionar sin mantenimiento. Los rodamientos montados en manguitos de fijación y alojados en soportes de pie SKF proporcionan disposiciones económicas.

• Rodamientos de sección estrecha: son compactos, rígidos y ahorran espacio. Pueden soportar cargas combinadas. Una variedad de diseños ISO y de sección fija ofrece gran flexibilidad para diseñar disposiciones de bajo peso y bajo rozamiento. También disponibles en versiones obturadas para un mantenimiento sencillo.

• Rodamientos de rodillos cilíndricos: pueden soportar pesadas cargas radiales a altas velocidades. Los rodamientos de una hilera del diseño EC tienen una geometría interna optimizada que aumenta su capacidad de carga radial y axial, reduce su sensibilidad a la desalineación y facilita su lubricación. Los


176

rodamientos completamente llenos de rodillos incorporan el máximo número de rodillos y no tienen jaula. Están diseñados para cargas muy pesadas y velocidades moderadas.

• Rodamientos de rodillos a rótula: robustos rodamientos autoalineables que son insensibles a la desalineación angular. Ofrecen gran fiabilidad y larga duración, incluso en condiciones de funcionamiento difíciles. Montados en manguitos de fijación o de desmontaje y alojados en soportes de pie SKF, proporcionan unas disposiciones de rodamientos económicas. También disponibles con obturaciones para funcionar sin libre de mantenimiento.

• Rodamientos de agujas: su baja sección transversal les hace adecuados para espacios radiales limitados. Pueden soportar cargas radiales pesadas. La amplia variedad de diseños, incluyendo rodamientos combinados para cargas radiales y axiales, permite disposiciones de rodamientos sencillas, compactas y económicas.

• Rodamientos de bolas con contacto angular: diseñados para cargas combinadas, proporcionan unas disposiciones de rodamientos rígidas. Los rodamientos de dos hileras, también disponibles con obturaciones, simplifican las disposiciones, pues pueden soportar y fijar un eje en ambas direcciones. Los rodamientos de bolas con cuatro puntos de contacto ahorran espacio cuando las cargas axiales actúan en ambas direcciones.

• Rodamientos axiales de rodillos cilíndricos: pueden soportar cargas axiales pesadas de simple efecto. Rígidos y también insensibles a las cargas de impacto. Se pueden obtener disposiciones muy compactas si los componentes adyacentes pueden servir como caminos de rodadura.

• Rodamientos axiales de bolas: diseñados para cargas puramente axiales. Están disponibles diseños de simple y de doble efecto, así como con contraplacas esféricas para compensar los errores de alineación. Estos rodamientos son desarmables para facilitar el montaje.

• Rodamientos de rodillos cónicos: diseñados para cargas pesadas combinadas. Las excelentes relaciones de capacidad de carga/sección transversal proporcionan disposiciones de rodamientos económicas. Los rodamientos TQ-Line son menos sensibles a la desalineación y ofrecen larga duración, gran fiabilidad y bajas temperaturas de funcionamiento. El diseño CL7C tiene alta exactitud de giro y bajo par de rozamiento.

• Rodamientos axiales de rodillos a rótula: robustos rodamientos autoalineables insensibles a la desalineación angular. Pueden soportar fuertes cargas axiales, también cargas radiales de hasta 55 % de la carga axial actuando simultáneamente. Ofrecen alta fiabilidad y gran duración, incluso en condiciones de funcionamiento difíciles. El diseño desarmable facilita el montaje.

• Rodamientos axiales de agujas: pueden soportar cargas axiales pesadas en una dirección. Rígidos e insensibles a las cargas de impacto. La baja sección transversal proporciona disposiciones de rodamientos muy compactas. Si se pueden mecanizar caminos de rodadura en las piezas adyacentes, la corona de agujas axial puede servir de rodamiento y requiere poco espacio.

• Roldadas: unidades de rodamiento listas para montar con aro exterior reforzado para cargas pesadas incluyendo las cargas de impacto. Los rodamientos con diámetro exterior bombeado pueden aceptar desalineación.

• Coronas de orientación: transmiten fuertes cargas combinadas y movimientos de orientación en disposiciones con gran diámetro. Uno o ambos aros pueden tener engranaje integral y los dos aros tienen agujeros para los pernos de montaje. Forman una parte integral del sistema de accionamiento. Permiten soluciones compactas y económicas que pueden reemplazar a las disposiciones de rodamientos múltiples tradicionales.

7.1.1 Lubricación de los rodamientos En el mundo actual se utiliza el sistema de lubricación solid oil. Este método ha sido ampliamente difundido por la prestigiosa empresa de desarrollo de rodamientos SKF:

CAPÍTULO 7 SELECCIÓN Y MANTENIMIENTO DE ALGUNOS COMPONENTES DE LOS TRANSPORTADORES

177

¿Qué es el solid oil?

El solid oil es una matriz de polímero saturada de aceite lubricante, que rellena el espacio interior del rodamiento por completo y encapsula la jaula y los elementos rodantes. El solid oil utiliza la jaula como elemento de refuerzo y gira con él. Al soltar el aceite, el solid oil proporciona buena lubricación a los elementos rodantes y a los caminos de rodadura durante el funcionamiento.

El material del polímero tiene una estructura porosa con millones de micro-poros que retienen el aceite lubricante. Los poros son tan pequeños que el aceite se retiene debido a la tensión de la superficie. El aceite representa una media del 70 % del peso del material.

El solid oil tiene ventajas únicas:

• Mantiene el aceite en su sitio

• Proporciona al rodamiento más aceite que la grasa

• Protege contra aceites contaminantes

• No necesita mantenimiento, pues no se relubrica

• No necesita retenes

• No daña el medio ambiente

• Resistente a agentes químicos

• Puede soportar grandes fuerzas

El sistema solid oil se aplica en una variada gama de industria y equipos en las que sobresale: papeleras, equipamientos para nieve y hielo, acoplamientos accionados neumáticamente, grúas, transportadores y mezcladoras.

Además, esto también es muy importante en la industria de procesamiento de alimentos pues el solid oil no se escapa durante la limpieza por alta presión, como es el caso de las grasas lubricantes convencionales. El solid oil también es insensible a impurezas como el óxido.

A la mayoría de los tamaños normales de rodamientos de bolas o rodillos SKF se les puede suministrar el Solid Oil.

7.1.2. Desarrollo de los rodamientos en la actualidad Los continuos cambios del mercado exigen permanente innovación en la diversa gama de rodamientos. Cada nueva aplicación cuenta con requisitos específicos (distintos valores de precarga, las cargas al límite de fatiga, etc.). En el diseño de una disposición de rodamientos intervienen diversos factores que no sólo determinan el tipo de rodamiento y su tamaño adecuado, sino también los ajustes y juegos internos y la cantidad de lubricante adecuada a cada necesidad. A continuación ponemos algunos ejemplos de nuevos rodamientos:

• Rodamientos CARB: este revolucionario diseño SKF de rodillos, amalgama varias virtudes de otros rodamientos: carga axial más elevada, oscilación más pronunciada, mayor capacidad de carga, diámetro de rodillos más pequeños, posibilidad de obturación, menor peso; no existen cargas internas en los rodamientos, elimina las cargas axiales internas derivadas de la expansión térmicas de los rodillos. Cuando un rodamiento “CARB” está desalineado, los rodillos encuentran una posición en la que la carga se distribuye por igual en toda su longitud y la capacidad de aguantar la carga es máxima. Así se puede usar este rodamiento con un perfil transversal más bajo, lo que permite una reducción de tamaño. Las propiedades autoalineables hacen que la carcaza sea más delgada, pues las deformaciones bajo carga no resultan un problema. Su medida reemplaza perfectamente a rodamientos convencionales de rodillo como de bolillas.

• Rodamientos EXPLORER: ingeniería en metalúrgica, ingeniería en proceso, e ingeniería en diseño son los elementos que han dado como resultado en SKF producir un rodamiento más limpio, de estructura mucho más lograda en todos sus aspectos. Mientras que el desempeño de las máquinas no varía, los rodamientos explorer del mismo tamaño proveerán el incremento en varias veces la vida útil antes


178

lograda, reducción en el costo de los ciclos de la máquina y por lo tanto mayor beneficio. El resultado es que el explorer es extremadamente limpio y homogéneo con un mínimo absoluto de inclusiones. Para realizarlos se han concedido nuevos tratamientos de calor juntamente con la limpieza excepcional dando como resultado mayor resistencia al desgaste, comparados con rodamientos tradicionales, que mantiene la buena resistencia a la temperatura y la dureza de los mismos. Como resultado, estos nuevos diseños permiten, que con igual potencia pueden convertirse en más compacto, pueden operar a mayor velocidad y andarán más suavemente, serán más silenciosos y requerirán menos lubricación.

• Rodamientos híbridos: aunque los rodamientos convencionales son conocidos como rodamientos antifricción, ellos aún mantienen una cantidad de fricción en operación. La baja fricción en todas las partes móviles es una de las claves para un buen desempeño del husillo y en aquellas máquinas que operan a altas revoluciones (más de 20 000 r/m). Los rodamientos híbridos de contacto angular con anillos de acero y bolillas cerámicas son un desarrollo reciente, y representan rodamientos de alto rendimiento para máquinas con herramientas a husillo. Estos incrementan el desempeño:

- Duran de 4 a 6 veces más que los rodamientos de alta precisión convencionales

- Hace posible la aceleración y desaceleración del husillo de manera extrema, inalcanzables con rodamientos de bolillas de acero

- Precisión y velocidades extremas

- La lubricación causará menos problemas, así como las vibraciones

• Jaulas livianas: todos los rodamientos híbridos de contacto angular de alta precisión son ajustados con una jaula de aro exterior centrada, de fabricación reforzada en resina fenólica. Estas jaulas han sido diseñadas particularmente livianas en orden de mantener al mínimo la fuerza centrífuga. Están diseñadas para permitir el libre pasaje de lubricante hacia los contactos entre las bolas cerámicas y sus pistas.

7.1.3. Mantenimiento de los rodamientos Para que un rodamiento funcione de modo fiable, es necesario que esté adecuadamente lubricado para evitar el contacto metálico directo entre los elementos rodantes, los caminos de rodadura y las jaulas, e impedir también el desgaste y proteger las superficies del rodamiento contra la corrosión. Por tanto, la elección del lubricante y el método de lubricación adecuados, así como un correcto mantenimiento, son cuestiones de gran importancia.

Pasos a dar para garantizar la vida útil de los rodamientos:

1. Como todas las piezas importantes de una máquina, los rodamientos de bolas y de rodillos deben limpiarse y examinarse frecuentemente. Los intervalos entre tales exámenes dependen por completo de las condiciones de funcionamiento.

2. Si se puede vigilar el estado del rodamiento durante el servicio, por ejemplo, escuchando su rumor en funcionamiento y midiendo la temperatura o examinado el lubricante, normalmente es suficiente con limpiarlo e inspeccionarlo a fondo una vez al año (aros, jaula, elementos rodantes) junto con las demás piezas anexas al rodamiento.

3. Si la carga es elevada, deberá aumentarse la frecuencia de las inspecciones; por ejemplo, los rodamientos de los trenes de laminación se deben examinar cuando se cambien los cilindros.

4. Después de haber limpiado los componentes del rodamiento con un disolvente adecuado (petróleo refinado, parafina, etc.) deberán aceitarse o engrasarse inmediatamente para evitar su oxidación. Esto es de particular importancia para los rodamientos de máquinas con largos períodos de inactividad.

Almacenamiento de los rodamientos: Antes de embalar, los rodamientos normalmente son tratados con un agente antioxidante, y en estas condiciones pueden conservarse en su embalaje original durante años, siempre que la humedad relativa del almacén no pase del 60 %. En los rodamientos provistos de placas de protección u obturación, que estén almacenados largos períodos de tiempo, puede ocurrir que tengan un par de arranque inicial más elevado que el especificado.


179

También puede darse el caso que las propiedades de lubricación de la grasa se hayan deteriorado después de estar los rodamientos almacenados largos períodos de tiempo.

Montaje y desmontaje: El montaje de rodamientos de bolas y de rodillos es esencial que sea efectuado por personal competente y en condiciones de rigurosa limpieza, para conseguir así buen funcionamiento y evitar fallo prematuro.

Como todos los componentes de precisión, la manipulación de los rodamientos durante su montaje debe realizarse con sumo cuidado. La elección del método de montaje adecuado y de las herramientas apropiadas es de gran importancia.

Designaciones:

Las designaciones completas de los rodamientos SKF y de sus componentes y accesorios se componen de una designación básica que puede acompañarse por una o más designaciones adicionales. La designación básica consta, generalmente, de una identificación del tipo de rodamiento (integrada por una cifra, una letra o por una combinación de letras), además de la designación de la serie y la identificación del diámetro del agujero; por ejemplo, 23216 ó UN 212. Las designaciones adicionales van colocadas delante de la designación básica (prefijo) o a continuación de esta (sufijo). Los prefijos sirven para identificar los componentes del rodamiento. Los sufijos se usan para identificar los diseños (o variantes) que de alguna manera difieren del diseño original o que difieren del diseño correspondiente a la norma de producción en vigor.

A continuación, se listan las designaciones más utilizadas y se indican sus significados:

• Prefijos:

GS: arandela de alojamiento de un rodamiento axial de rodillos cilíndricos. Ejemplo: GS 81107

K: corona de rodillos (jaula con rodillos) de un rodamiento axial de rodillos cilíndricos. K: aro interior con corona de rodillos (cono) o aro exterior (copa) de un rodamiento de rodillos cónicos pertenecientes a las series de la norma AFBMA y generalmente con las dimensiones en pulgadas

• Sufijos: Cuando la designación de un rodamiento consta de varios sufijos, su orden se determina por los siguientes agrupamientos: diseño interno, diseño externo, la jaula y otras características del rodamiento.

Algunos sufijos del cuarto grupo y las otras características, van precedidos de una barra inclinada que los separa de la designación básica o del sufijo que los precede.

- Diseño interno: A, B, C, D, E

- Diseño externo: CA, CB, CC,-2F,-2FF, G, GA, GB, GC,-2Z, entre otros

7.1.4. Principales fallas en los rodamientos Dentro de las fallas más frecuentes que afectan a los rodamientos, las más comunes son: (SIEMENS A&D SD CS Service Cooperation 1995, FAG SOUTH EAST ASIA PTE LTD 2002):

• Marcas o rayas oblicuas sobre la pista externa o interna y sobre los rodillos o bolas: Este tipo de marcas aparece habitualmente cuando la máquina se encuentra detenida, ya sea por almacenamiento o cuando se instala como respaldo pero no se pone en marcha hasta que la máquina principal se avería o el sistema lo requiere. Durante estos períodos de reposo, la máquina está sometida a vibraciones que, por no existir una película de lubricante sobre las partes, originan las marcas.

• Microcorrosión de la pista externa: Este es un proceso que tiene lugar como consecuencia de las vibraciones durante el funcionamiento de la máquina.

• Pista interna deteriorada: Este fenómeno puede ocurrir cuando se somete al rodamiento a carga radial excesiva, por las vibraciones presentes en la operación, por incorrecta lubricación o simplemente por haberse superado el tiempo de vida útil del rodamiento, sin que este se haya remplazado.


180

• Marcas o rayas de pequeña magnitud: En este caso, sobre las pistas aparecen marcas que se producen por la circulación de corriente a través del rodamiento a causa de falla de aislamiento de la máquina.

• Deterioro puntual de la zona de trabajo de la pista externa: Este tipo de falla puede resultar de la evolución de las anteriores y dada su magnitud su aparición pone en riesgo la máquina; por lo que es muy importante detectarla a tiempo. Esta falla puede aparecer, además, por una carga radial excesiva del rodamiento o simplemente por haberse superado el tiempo de vida útil del rodamiento sin que este se haya remplazado.

• Rotura de jaula o rejilla: Este tipo de falla puede ocurrir como consecuencia de haberse superado el período o vida útil del rodamiento. Esta falla introduce restos de material en las pistas, dificultando la circulación de las bolas o los rodillos; lo cual puede llevar a la máquina al estado de rotor calado. Por esta razón, es recomendable detectarla cuando se encuentra en estado prematuro para remplazar oportunamente el rodamiento.

A continuación exponemos en la Tabla 7.1 las principales propiedades que deben tener los materiales para la fabricación de rodamientos: Tabla 7.1. Propiedades de materiales para rodamientos

Material Acero para rodamientos

Nitruro de Silicio para rodamientos (“Cerámica”; Si3N4)

Resistencia a la compresión (Mpa): 880 3 000

Resistencia a la tracción (Mpa): 800 800

Coeficiente de elasticidad (Gpa): 210 310

Dureza Hv10 (kgf/mm2): 700 1 600

Resistividad eléctrica (Ώm): 0,4/106 (conductor) 1012 (aislante)

Densidad (g/cm3): 7,9 3,2

Coeficiente de dilatación térmica (1/106)/K) 12 3

Fuente: Publicación SKF 4 697 SP

De la comparación de los valores expuestos surge:

• La cerámica a compresión estática resulta más resistente que el acero. No obstante dicha superioridad, se debe tener presente que en los rodamientos sus aros y elementos rodantes trabajan a compresión variable

• La cerámica resulta más rígida (menos deformable) que el acero

• La cerámica resulta con menos desgaste que el acero por ser más dura

• La cerámica no deja circular electricidad; el acero sí

• La cerámica resulta con menores efectos centrífugos que el acero por poseer menor densidad

• La cerámica resulta menos dilatable que el acero

7.2. SELECCIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS Los motores y generadores eléctricos son un grupo de máquinas que se utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa, con medios electromagnéticos. A la máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica se le denomina generador, alternador o dinamo; y a la que convierte energía eléctrica en mecánica se le denomina motor.

Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la inducción, descubierto por el científico e inventor británico Michael Faraday en 1831. Si un conductor se mueve a través de un campo magnético, o si está situado en las proximidades de un circuito de conducción fijo cuya intensidad puede variar, se establece o se induce corriente en el conductor. El principio opuesto a este fue observado en 1820 por el físico francés André


181

Marie Ampére. Si una corriente pasaba a través de un conductor dentro de un campo magnético, este ejercía fuerza mecánica sobre el conductor.

La máquina dinamoeléctrica más sencilla es la dinamo de disco desarrollada por Faraday. Consiste en un disco de cobre montado de manera que la parte del disco que se encuentra entre el centro y el borde quede situada entre los polos de un imán de herradura. Cuando el disco gira se induce corriente entre el centro del disco y su borde, debido a la acción del campo del imán. El disco puede fabricarse de manera que funcione como un motor, al aplicársele voltaje entre el borde y el centro; así, la fuerza producida por la reacción magnética lo hace girar. El campo magnético de un imán permanente es bastante fuerte como para hacer funcionar una sola dinamo pequeña o motor. Por ello, los electroimanes se emplean en máquinas grandes. Tanto los motores como los generadores tienen dos unidades básicas: el campo magnético, que es el electroimán con sus bobinas, y la armadura que es la estructura que sostiene los conductores que cortan el campo magnético y transporta la corriente inducida en un generador, o la corriente de excitación en el caso del motor. La armadura es, por lo general, un núcleo de hierro dulce laminado, alrededor del cual se enrollan en bobinas los cables conductores.

7.2.1. Clasificación de los motores La primera de las clasificaciones que podemos hacer es en función del tipo de alimentación; así tenemos los motores de corriente continua y los de alterna. Veamos una breve explicación de estas dos grandes familias de motores. 1. Motores de corriente continúa

Si una armadura gira entre dos polos de campo fijos, la corriente en ella se mueve en un sentido durante la mitad de cada revolución, y en otro sentido durante la otra mitad. Para producir flujo constante de corriente en una dirección, o continua, en un aparato determinado, es necesario disponer de un medio que invierta el flujo de corriente fuera del generador una vez durante cada revolución.

Los generadores de corriente continua funcionan a voltajes bastante bajos para evitar las chispas que se producen entre las escobillas y el conmutador a voltajes altos. El potencial más alto desarrollado para este tipo de generadores suele ser de 1 500 V . En algunas máquinas más modernas esta inversión se realiza usando aparatos de potencia electrónica, por ejemplo: rectificadores de diodo.

Los generadores modernos de corriente continua utilizan armaduras de tambor, que suelen estar formadas por gran número de bobinas agrupadas en hendiduras longitudinales dentro del núcleo de la armadura, y conectadas a los segmentos adecuados de un conmutador múltiple. Si la armadura tiene un solo circuito de cable, la corriente que se produce aumentará y disminuirá dependiendo de la parte del campo magnético a través del cual se esté moviendo el circuito.

En general, los motores de corriente continua son similares en su construcción a los generadores. De hecho podrían describirse como generadores que funcionan al revés. Cuando la corriente pasa a través de la armadura de un motor de corriente continua, se genera un par de fuerzas por la reacción magnética y la armadura gira. La acción del conmutador y de las conexiones de las bobinas del campo de los motores son exactamente las mismas que usan los generadores. La revolución de la armadura induce un voltaje en las bobinas de esta. Este voltaje es opuesto en la dirección al voltaje exterior que se aplica a la armadura; de ahí que se conozca como voltaje inducido o fuerza contraelectromotriz.

La velocidad a la que funciona un motor depende de la intensidad del campo magnético que actúa sobre la armadura, así como de la corriente de esta. Cuanto más fuerte es el campo, más bajo es el grado de rotación necesario para generar un voltaje inducido lo bastante grande como para contrarrestar el voltaje aplicado. Por esta razón la velocidad de los motores de corriente continua puede controlarse mediante la variación de la corriente del campo.

2. Motores de corriente alterna polifásica

Se diseñan dos tipos básicos de motores para funcionar con corriente alterna polifásica: los motores síncronos y los motores de inducción.


182

El motor síncrono es en esencia un alternador trifásico que funciona a la inversa. Los imanes del campo se montan sobre un rotor y se excitan mediante corriente continua, y las bobinas de la armadura están divididas en tres partes y alimentadas con corriente alterna trifásica. La variación de las tres ondas de corriente en la armadura provoca reacción magnética variable con los polos de los imanes del campo, y hace que el campo gire a una velocidad constante que se determina por la frecuencia de la corriente en la línea de potencia de corriente alterna.

La velocidad constante de un motor síncrono es ventajosa en ciertos aparatos; sin embargo, no pueden utilizarse este tipo de motores en aplicaciones en las que la carga mecánica sobre el motor llega a ser muy grande, pues si el motor reduce su velocidad cuando está bajo carga puede quedar fuera de fase con la frecuencia de la corriente y llegar a detenerse.

El más simple de todos los tipos de motores eléctricos es el motor de inducción de jaula de ardilla que se usa con alimentación trifásica. La armadura de este tipo de motor consiste en tres bobinas fijas y es similar a la del motor síncrono. El elemento rotatorio consiste en un núcleo donde se incluyen una serie de conductores de gran capacidad colocados en círculo alrededor del árbol y paralelos a él.

Los motores con rotores del tipo jaula de ardilla se pueden usar con corriente alterna monofásica, utilizando varios dispositivos de inductancia y capacitancia, que alteren las características del voltaje monofásico y lo hagan parecido al trifásico. Este tipo de motores se denominan motores multifásicos o motores de condensador (o de capacidad), según los dispositivos que usen. Los motores jaula de ardilla monofásicos no tienen un par de arranque grande, y se utilizan motores de repulsión-inducción para las aplicaciones en las que se requiere el par. Este tipo de motores pueden ser multifásicos o de condensador, pero disponen de un interruptor manual o automático que permite que fluya la corriente entre las escobillas del conmutador cuando se arranca el motor; y los circuitos cortos de todos los segmentos del conmutador, después de que el motor alcance una velocidad crítica. Los motores de repulsión-inducción se denominan así debido a que su par de arranque depende de la repulsión entre el rotor y el estátor, y su par, mientras está en funcionamiento, depende de la inducción. Los motores de baterías en serie con conmutadores, que funcionan tanto con corriente continua como con corriente alterna, se denominan motores universales. Estos se fabrican en tamaños pequeños y se utilizan en aparatos domésticos.

Clasificación de los motores de corriente continua

• Motores de corriente continúa de imán permanente:

Existen motores de imán permanente (PM, permanent magnet), en tamaños de fracciones de caballo y de números pequeños enteros de caballos. Tienen varias ventajas respecto a los del tipo de campo devanado. No se necesitan las alimentaciones de energía eléctrica para excitación ni el devanado asociado. Se mejora la confiabilidad, pues no existen bobinas excitadoras del campo que fallen y no hay probabilidad de que se presente sobrevelocidad debida a pérdida del campo. Se mejoran la eficiencia y el enfriamiento por la eliminación de pérdida de potencia en un campo excitador. Así mismo, la característica par contra corriente se aproxima más a lo lineal. Un motor de imán permanente (PM) se puede usar en donde se requiere un motor por completo encerrado para un ciclo de servicio de excitación continua.

• Excitación independiente:

Los motores de excitación independiente tienen como aplicaciones industriales el torneado y taladrado de materiales, extrusión de materiales plásticos y goma, ventilación de horno, retroceso rápido en vacío de ganchos de grúas, desenrollado de bobinas y retroceso de útiles para serrar. El motor de excitación independiente es el más adecuado para cualquier tipo de regulación, por la independencia entre el control por el inductor y el control por el inducido.

• Motores de corriente continúa autoexcitación:

El sistema de excitación independiente sólo se emplea en la práctica en casos especiales debido, sobre todo, al inconveniente de necesitar una fuente independiente de energía eléctrica. Este inconveniente puede eliminarse con el denominado principio dinamoeléctrico o principio de autoexcitación, que ha


183

hecho posible el gran desarrollo alcanzado por las máquinas eléctricas de corriente continúa en el presente siglo.

• Excitación serie: Es el motor cuya velocidad disminuye sensiblemente cuando el par aumenta, y cuya velocidad en vacío no tiene límite, teóricamente.

Los motores con excitación en serie son aquellos en los que el inductor está conectado en serie con el inducido. El inductor tiene un número relativamente pequeño de espiras de hilo, que debe ser de sección suficiente para que se pase por él la corriente de régimen que requiere el inducido.

• Excitación en paralelo (shunt): El generador con excitación shunt suministra energía eléctrica a una tensión aproximadamente constante cualquiera que sea la carga; aunque no tan constante como en el caso del generador con excitación independiente. Cuando el circuito exterior está abierto, la máquina tiene excitación máxima porque toda la corriente producida se destina a la alimentación del circuito de excitación; por lo tanto, la tensión en bornes es máxima. Cuando el circuito exterior está en cortocircuito casi toda la corriente producida pasa por el circuito del inducido y la excitación es mínima, la tensión disminuye rápidamente y la carga se anula. Por lo tanto, un cortocircuito en la línea no compromete la máquina que se desexcita automáticamente dejando de producir corriente. Esto es una ventaja sobre el generador de excitación independiente en donde un cortocircuito en línea puede producir graves averías en la máquina al no existir este efecto de desexcitación automática.

• Compuesta:

Es el motor cuya velocidad disminuye cuando el par aumenta, y que en vacío su velocidad es limitada. Las características del motor compuesta están comprendidas entre las del motor de derivación y las del motor en serie. El motor en compuesta es un término medio entre los motores devanados en serie y los de derivación. En virtud de la existencia del devanado en serie que ayuda al devanado en derivación, el flujo magnético por polo aumenta con la carga, de modo que el par se incrementa con mayor rapidez y la velocidad disminuye más rápidamente que si no estuviera conectado el devanado en serie; pero el motor no se puede desbocar con cargas ligeras por la presencia de la excitación en derivación.

Clasificación motores de corriente alterna

• Motores de inducción (asíncronos) El principio de funcionamiento de estos motores está basado en los experimentos de Ferraris en el año 1885, el cual colocó un imán de herradura, con un eje vertical, que le permitía girar libremente en las proximidades de un disco metálico que también puede girar alrededor del mismo eje. Al hacer girar el imán, observó que, aunque no había contacto, el disco metálico también giraba en el mismo sentido.

Este fenómeno se debe a que al girar el imán se crea un campo magnético giratorio y aparecen sobre el disco corrientes eléctricas inducidas, las cuales, recordando la ley de Lenz, tenderán a crear a su vez otro campo magnético que se oponga al inicial. El efecto resultante es el giro del disco, porque de esta forma los extremos del imán estarán siempre frente a las mismas zonas de aquel y la situación volverá a ser similar a la inicial, pues al girar ambos con la misma velocidad el efecto es igual que si estuvieran parados.

El experimento descrito no se puede convertir directamente en un motor, pues no transforma la energía eléctrica en mecánica sino que únicamente efectúa un acoplamiento electromagnético por ser necesario mover el imán para hacer girar el disco.

• Motores síncronos

Los motores síncronos constituyen otro de los modelos más destacados del grupo de los de corriente alterna (CA). Como su nombre indica, su característica más importante es el sincronismo; es decir, que su velocidad de rotación será constante y uniforme y estará regulada por la frecuencia de la corriente de alimentación.


184

Normalmente este tipo de motores está formado por un inductor móvil o rotor y un inducido fijo o estator, intercambiando sus funciones con respecto al resto de modelos en los que la parte móvil corresponde casi siempre al inducido.

El principio de funcionamiento es bastante simple y consiste en los efectos combinados del campo magnético constante del inductor, creado por el electroimán alimentado por corriente continua (CC) o bien por un imán permanente y del inducido que contiene una serie de bobinados a los que se les aplica una CA.

Hasta aquí hemos conocido los tipos de motores su principio de funcionamiento y adaptabilidad; a continuación profundizaremos en la selección y mantenimientos de estos importantes equipos.

7.2.2. Selección y aplicación de motores eléctricos Todos sabemos que el motor eléctrico es una máquina que transforma energía eléctrica recibida de la red en energía mecánica rotacional en el eje. De esta forma se puede accionar cualquier tipo de carga mecánica, siempre y cuando tengamos disponibilidad de una red eléctrica.

Además, conocemos que dentro del universo del motor eléctrico, el motor de inducción es el más común y prácticamente todas las aplicaciones industriales pueden realizarse con este motor, generalmente el tipo jaula de ardilla, o con rotor en cortocircuito.

Es tan generalizado su uso, que pasamos por alto muchos aspectos en el momento de su selección y aplicación. En las siguientes líneas se darán algunas indicaciones importantes para hacer estas labores más técnicas y más eficientes desde el punto de vista de operación en la industria.

Siempre que se tiene la necesidad de adquirir un motor, hay que hacer antes los siguientes cuestionamientos: 1. ¿Es una instalación nueva o existente?

2. ¿Cuáles son las condiciones de la red eléctrica?

3. ¿Cuál es la carga que el motor va a accionar? 4. ¿Cuáles son las condiciones medioambientales?

5. ¿Cuál va a ser el tiempo de recuperación de la inversión? 6. ¿Qué tipo de normas debe cumplir el motor?

7. ¿Cómo va a ser hecho el arranque del motor?

8. ¿Cuáles son las características de potencia y velocidad requeridas del motor?

¿Por qué el motor jaula de ardilla? Dentro del universo de motores eléctricos, es el de uso más generalizado por las siguientes razones:

• Bajo costo

• Bajo mantenimiento

• Fácil de adquirir

• Alto grado de protección

• Pocos componentes

• Robusto

• Por carecer de chispas internas, puede instalarse en ambientes de riesgo.

Con el avance de la electrónica de potencia, hoy en día es el motor más práctico para realizar aplicaciones en donde se requiere variación de velocidad, llegando incluso a desplazar el motor de corriente continua (Fig. 7.1).

Lugar de instalación

Por norma, todos los motores están diseñados para operar en un ambiente con temperatura no superior a 40 ºC y en una altura no superior a 1 000 metros sobre el nivel del mar. La instalación en cualquier


185

ambiente por encima de estas condiciones, hará que el motor deba ser operado a una carga menor de la nominal.

Esto sucede porque las propiedades refrigerantes disminuyen. La vida útil del motor está principalmente en su devanado. Si la refrigeración es insuficiente, el devanado se debilita y sufre daños severos. Generalmente, los motores jaula de ardilla están refrigerados mediante aire. A mayor altitud sobre el nivel del mar, el aire toma una densidad mayor y a una misma velocidad se tendrá menor flujo de aire. En cuanto a la temperatura ambiente, es necesario garantizar que el motor no tendrá una elevación de temperatura tal que lo haga tener un calentamiento por encima de su límite térmico (definido por su clase de aislamiento).

Se deben tener en cuenta las condiciones propias del ambiente, como contaminación, presencia de agentes químicos, utilización en lugares abiertos o cerrados. Para garantizar una adecuada selección de motor es importante conocer el significado de grado de protección IP, definido según normas internacionales.

IP significa “Internal Protection” y determina el grado de protección (mecánico) o de encerramiento del motor. Viene seguido de dos cifras características: la primera de ellas indica la protección contra el ingreso de cuerpos sólidos y la segunda indica la protección contra el ingreso de líquidos.

Los siguientes son los más comunes:

• IP21: protegido contra contacto con los dedos, contra ingreso de cuerpos sólidos mayores que 12 mm y contra gotas verticales de agua.

• IP22: protegido contra contacto con los dedos, contra ingreso de cuerpos sólidos mayores que 12 mm y contra gotas de agua hasta una inclinación de 15°.

• IP55: Protegido completamente contra contacto, contra acumulación de polvos nocivos y contra chorros de agua en todas las direcciones.

En caso de ambientes agresivos, es necesario prestar especial atención, pues en ocasiones los motores estarán expuestos a vapores ácidos, álcalis y solventes, como en industrias químicas, petroquímicas y fábricas de pulpa y papel.

Es también importante considerar si el motor será instalado en un área clasificada (lugares donde se almacenen productos inflamables), pues en estos casos se requieren cuidados especiales que garanticen el mantenimiento de los equipos y, especialmente, no pongan en riesgo la vida humana.

La carga es la que define la potencia y velocidad del motor. En la gran mayoría de aplicaciones el motor jaula de ardilla puede soportar cualquier carga en su eje, pero es conveniente hacer un estudio detallado de cuál será el momento de inercia, la curva par-velocidad de la carga. Estos puntos nos ayudan a definir cómo será el comportamiento dinámico del motor con su máquina de trabajo y cuáles serán los tiempos de arranque. Es ideal conocer las condiciones de la carga durante la especificación del motor, pues el comportamiento varía, dependiendo de esta. Las máquinas, como bombas y ventiladores tienen un comportamiento específico diferente de molinos, trituradoras; y diferente de bandas transportadoras o de máquinas herramientas o elevadores. En todas estas, los torques de arranque son diferentes y con toda seguridad, los ciclos de trabajo varían de una instalación a otra.

La red: las principales características que identifican una red eléctrica son la tensión (voltaje) y frecuencia. En Cuba la tensión normalizada es 60 Hz, al igual que en Norteamérica, Centroamérica y Suramérica (con excepción de los países del cono Sur), mientras que en Europa la tensión normalizada es 50 Hz. No hay una única tensión dada la diversidad de tamaños de industrias, por esto es usual que los motores tengan

Fig. 7.1. Motor eléctrico de jaula de ardilla


186

doble tensión, generalmente 220-440 V . Industrias “grandes” tienen tensiones mayores, como 460 V ó 480 V.

El arranque: uno de los momentos más críticos para el motor, la red y la carga es el arranque. Por sus características propias el motor jaula de ardilla consume durante el arranque una corriente que puede oscilar entre 5 y 8 veces la corriente nominal. El arranque es el período en el que el motor hace la transición desde su estado de reposo hasta su velocidad de régimen.

Para la red, la mejor condición de arranque es aquella en que el tiempo de transición es el mínimo posible y la corriente consumida es la mínima posible. Para el motor, la mejor condición de arranque es la que garantiza el menor calentamiento. Para la carga, la mejor condición es aquella que garantiza los menores desgastes mecánicos. En general, el tipo de arranque de cada aplicación debe ser analizado adecuadamente para lograr el mejor equilibrio entre las tres parte mencionadas previamente. Las características de curva de carga y momento de inercia tanto de motor como de carga, deben considerarse en este análisis. Junto con criterios técnicos se considerarán criterios económicos.

Existen los siguientes tipos de arranque:

• Directo. El motor tendrá una corriente de arranque normal (hasta ocho veces la corriente nominal) y un par de arranque normal.

• Estrella-triángulo. La corriente y el torque se reducen a la tercera parte (hasta tres veces la corriente nominal).

• Por autotransformador. El autotransformador es fabricado para entregar al motor una tensión menor de la nominal. Esta tensión puede estar entre el 30 % y el 70 % dependiendo de la aplicación. La corriente y el torque variarán en proporción cuadrática a la tensión de alimentación.

• Arranque electrónico suave. En este método el arrancador alimenta el motor con una tensión reducida y gradualmente aumenta la tensión hasta la tensión de régimen. El comportamiento inicial de la corriente y el torque será idéntico al método 3, pero el comportamiento durante todo el período de transición dependerá de la manera como el arrancador suave sea controlado.

• Variador de velocidad (o variador de frecuencia). Mediante este método se logra limitar la corriente de arranque a valores de hasta dos veces la corriente nominal, mientras se obtiene un torque de arranque adecuado para cualquier aplicación. Además, la transición será la más suave posible de todos los métodos. Mecánicamente, es la mejor forma de hacer la operación; además de que permite realizar control de velocidad preciso gracias a los avances de la electrónica de potencia y control.

En los primeros tres métodos se da una transición brusca desde el reposo hasta su velocidad de régimen. En los métodos 2 y 3, adicionalmente, se da una transición desde el estado de tensión reducida a tensión plena. En el método 4 se logra una transición menos brusca, pero aún con algunos saltos, pues lo que se está controlando es la tensión de alimentación. En el método 5 se logra una transición mucho más suave, pues se está controlando efectivamente la velocidad del motor y de la carga.

7.2.3. Mantenimiento preventivo de los motores eléctricos El mantenimiento preventivo abarca todos los planes y acciones necesarias para determinar y corregir las condiciones de operación que puedan afectar a un sistema, maquinaria o equipo antes que lleguen al grado de mantenimiento correctivo considerando la selección, la instalación y la misma operación.

El mantenimiento preventivo bien aplicado disminuye los costos de producción, aumenta la productividad, y la vida útil de la maquinaria, obteniendo como resultado la disminución de paro de máquinas.

Las actividades principales del mantenimiento preventivo son:

• Inspección periódica con el fin de encontrar las causas que provocarían paros imprevistos

• Conservar la planta, anulando y reparando aspectos dañinos cuando apenas comienzan

Para controlar los resultados se utiliza un registro de equipo, además de que se auxilia de un programa de mantenimiento preventivo.


187

En el mantenimiento de motores eléctricos, adecuadamente aplicado, se deben inspeccionar periódicamente los niveles de aislamiento, la elevación de temperatura (bobinas y soportes), desgastes, lubricación de los rodamientos, vida útil de los soportes, ventilador, correcto flujo de aire, niveles de vibraciones, desgastes de escobas y anillas colectoras. El descuido de algunos de los aspectos mencionados puede significar paradas no deseadas del equipo. La frecuencia de las inspecciones depende del tipo del motor y de las condiciones locales de aplicación.

La carcaza debe ser mantenida limpia, sin cúmulo de aceite o polvo en su parte externa para facilitar el intercambio de calor con el medio.

Limpieza:

Los motores deben ser mantenidos limpios, exentos de polvareda, detritos y aceites. Para limpiarlos se deben utilizar escobas o trapos limpios de algodón. Si el polvo no es abrasivo se debe emplear un soplete de aire comprimido y soplar la suciedad de la tapa deflectora y eliminando todo el polvo en las aletas del ventilador y en las aletas de refrigeración. Los tubos de los intercambiadores de calor (si existen) deben ser mantenidos limpios y desobstruidos para garantizar buen intercambio de calor. Para la limpieza de los tubos puede utilizarse una baqueta con una escoba redonda en la extremidad, que al ser introducida en los tubos retira la suciedad acumulada. Para la limpieza de los tubos, se debe retirar la tapa trasera del intercambiador de calor e introducir la escoba en los tubos.

En el caso de intercambio de calor aire-agua, es necesaria la limpieza periódica en las tabulaciones del radiador para retirar cualquier incrustación.

En los motores de anillos, el compartimiento de las escobas/anillas colectoras, nunca deberá ser limpiado con aire comprimido y sí con un aspirador de polvo o con trapos humedecidos con solventes adecuados.

Los restos impregnados de aceite o humedad pueden ser limpiados con trapos embebidos en solventes adecuados.

En motores con protección, se recomienda limpieza en la caja de conexión. Deben estar los bornes limpios, sin oxidación, en perfectas condiciones mecánicas y sin depósitos de polvo en los espacios vacíos.

En ambiente agresivo se recomienda utilizar motores con protección.

Revisión parcial

1. Drene el agua condensada

2. Limpie el interior de la caja de conexión 3. Inspección visual del aislamiento de las bobinas

4. Limpie las anillas colectoras 5. Verifique las condiciones de la escoba

6. Limpie el intercambiador de calor Revisión completa

1. Limpie las bobinas sucias con un pincel o escobilla. Use un trapo humedecido con alcohol o solventes adecuados para remover grasa, aceite y otras suciedades que estén adheridos sobre las bobinas. Luego use aire seco.

2. Pase aire comprimido por entre los canales de ventilación en el paquete de chapas del estator, rotor y soportes.

3. Drene el agua condensada, limpie el interior de las cajas de conexión y de las anillas colectoras.

4. Mida la resistencia del aislamiento.

5. Limpie el conjunto escobas/porta-escobas.

6. Limpie completamente el intercambiador de calor.


188

7. En caso que el motor posea filtros en la entrada y la salida de aire, se deben limpiar con aire comprimido.

8. En caso que la polvareda sea de difícil limpieza, lavarlo en agua fría con un detergente neutro y séquelo en la posición horizontal.

Fallos en su instalación

Una carga excesiva puede llevar rápidamente a un fallo en el motor. Es posible que se seleccione de forma correcta el motor para su carga inicial; sin embargo, un cambio en su carga o en el acoplamiento de accionamiento se manifestará como una sobrecarga en el motor. Los rodamientos comenzarán a fallar los engranes están expuestos a presentar fallas en los dientes, o bien, se presentará algún otro tipo de fricción que se manifieste como sobrecarga. Cuando se presenta una sobrecarga el motor demanda más corriente, lo cual incrementa su temperatura, reduciendo la vida del aislamiento.

Los problemas en los rodamientos son ejemplos de las causas más comunes de fallos en los motores; también la alineación errónea de estos y la carga, malos acoplamientos por poleas y correas, o bien errores en la aplicación de engranes o piñones son causas de fallos mecánicos. Por otro lado, debe existir un correcto equilibrio dinámico para evitar problemas de vibración.

Así mismo, una incorrecta alimentación de voltaje al motor puede reducir la vida o causar un fallo rápido si la desviación del voltaje es extrema. El voltaje bajo soporta una corriente mayor de lo normal. Si el voltaje decrece de forma brusca, se presenta una corriente excesiva que sobrecalienta al motor. Un voltaje alto en la línea de alimentación a un motor reduce las pérdidas, pero incrementa el flujo magnético con un consecuente incremento de las pérdidas en el entrehierro.

Lubricación de los motores Para la buena lubricación se debe utilizar el aceite o grasa recomendado en la cantidad correcta. Los distribuidores de lubricantes pueden ayudar si hay un problema con el grado de lubricante, y en especial, para los cojinetes que requieren grasa para altas temperaturas.

• Hay que quitar o expulsar toda la grasa vieja antes o durante la aplicación de la grasa nueva. El espacio total para grasa se debe llenar al 50 % de su capacidad para evitar sobrecalentamiento por el batido excesivo.

• Para los cojinetes lubricados con aceite, suele ser suficiente un aceite para máquinas de buena calidad.

• Hay que comprobar el nivel y la libre rotación de los anillos después de poner en marcha el motor.

• En los motores antiguos a veces se desprenden los dispositivos para inspección del nivel de aceite al cambiarlos de lugar. Si se instalan conexiones de repuesto hay que determinar que el nivel no esté muy alto ni muy bajo. Si está muy alto, el exceso de aceite se escapará y habrá acumulación de polvo o mugre y puede mojar el aislamiento de los devanados.

• El manejo brusco o descuidado de un motor puede producir grietas en el depósito de aceite; así al poco tiempo ocurrirán fugas que se notan por el goteo de aceite de los cojinetes cuando el motor está parado. Para localizar las grietas hay que limpiar el exterior de la cubierta de cojinete con un disolvente y secarlo bien con trapos. Después de que el motor ha estado parado algunas horas será fácil localizar las posibles grietas.

• El exceso de aceite ocasiona otros problemas en los motores de corriente alterna fraccionarios con interruptores internos para arranque: el aceite que se escurre llega a los contactos y, en un momento dado, puede ocasionar un mal contacto.

• La quemadura total de estos últimos puede impedir que se cierre el devanado auxiliar o de arranque, o que los contactos se suelden entre sí. Cuando el interruptor de arranque se queda abierto el motor no puede arrancar y si no tiene la protección adecuada se puede quemar el devanado principal. En el segundo caso, se puede quemar el devanado auxiliar o de arranque. Si el motor es del tipo de arranque con capacitor, este se puede fundir antes de que se queme el devanado de arranque. En muchos casos, los capacitores tienen fusible de seguridad que se puede sustituir.


189

Potencia y eficiencia del motor

La potencia eléctrica obedece a la siguiente relación:

P = √3 * V * I * Cos φ

Donde: P: potencia en kW

V: voltaje o tensión en voltios I: corriente en amperios

Cos φ: Factor de potencia La potencia mecánica obedece a la siguiente relación:

P = T * n / 9550 Donde:

P: potencia, en kW

n: velocidad, en rpm

T: torque, en Nm. El torque es la capacidad del motor de hacer girar cargas.

Al seleccionar un motor se debe considerar, primeramente, cuál es la velocidad de rotación y cuál será el torque requerido del motor. Estos datos normalmente deben ser suministrados por el proyectista mecánico. La potencia del motor será entonces consecuencia de los dos factores anteriores.

La capacidad de sobrecarga del motor será el factor a considerar, pues el ciclo de carga puede exigir al motor que en ciertos momentos suministre mayor potencia de su potencia nominal (o normal). Esta capacidad es conocida como factor de servicio (FS). Toda máquina consume más potencia de la que entrega, por lo que es importante que consideremos el término de eficiencia. La potencia que el motor consume y no convierte en potencia de salida son pérdidas. La eficiencia o rendimiento es una medida de qué tanto desperdicia una máquina. La eficiencia se calcula según la siguiente relación η = Ps / Pe

Donde: Ps: potencia de salida, en este caso potencia en el eje

Pe: potencia de entrada, en este caso potencia eléctrica

De esta forma, entre mayor eficiencia menor desperdicio y consecuentemente menores costos de operación. Contrariamente, entre menor eficiencia mayor desperdicio y mayores costos. En un solo motor tal vez no sea notorio, pero para una industria que tenga 100, 200 motores o más, la eficiencia es un punto muy importante a considerar. A manera de ejemplo: un motor de 15 HP estándar tiene una eficiencia de 89 %, mientras que un motor de alta eficiencia tiene un valor de 92 %. Su diferencia en precios puede ser de 30 %. Para un uso de 16 horas diarias durante todo el año y con un costo de energía de $ 130/kW-h, esta diferencia se paga en tan sólo 15 meses. A partir de este momento el uso del motor de mayor eficiencia generará ahorro para la empresa.

7.3. SELECCIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS REDUCTORES El reductor de velocidad se proyectó y construyó para incorporarlo, eventualmente accionado por un motor eléctrico, en un conjunto de piezas o de elementos; conectados sólidamente con el fin de realizar una aplicación bien determinada.

En función de las diversas exigencias operativas, el reductor puede suministrarse en varias formas constructivas y configuraciones. Puede satisfacer exigencias específicas para la industria mecánica, química y agroalimentaria (Fig. 7.2).


190

Conocer el manejo de estos equipos es de vital importancia para el desempeño de los ingenieros y técnicos en las industrias. El proceso almacenaje, instalación, puesta en marcha y mantenimiento se trata de exponer en apretada síntesis en este material con el objetivo de orientar el conocimiento de su explotación para garantizar su eficiente trabajo (Fig. 7.3).

7.3.1. Reglas para el almacenaje de los reductores A continuación se detallan las principales recomendaciones para el almacenaje de un reductor:

• Evitar los ambientes con excesiva humedad y expuestos a la intemperie (excluir las zonas al aire libre)

• Evitar el contacto directo con el suelo

• Disponer el reductor de modo que exista una base de apoyo estable y asegurarse que no haya riesgos de desplazamientos imprevistos

• Apilar los reductores embalados (si lo admite) siguiendo las indicaciones incluidas en el propio embalaje

• Para períodos de almacenamiento superiores a 6 meses, seguir las operaciones siguientes: - Recubrir todas las partes externas mecanizadas con protección antioxidante o material similar en cuanto a propiedades y campo de utilización - Llenar completo con aceite lubricante y orientar el reductor de forma que el tapón depresor esté situado en posición más alta. Antes de ponerlo en marcha, el reductor se deberá vaciar del aceite usado para el período de almacenaje y llenarlo con la cantidad correcta y el tipo de lubricante idóneo para su funcionamiento

Precauciones de seguridad para poner a punto el reductor después del almacenaje:

• Los ejes de salida y las superficies externas deben limpiarse cuidadosamente de antioxidantes, contaminantes y de otras impurezas (usar un disolvente habitual de comercio).

Sin fin corona Sin fin corona

ejes a 90° alto par

Montados en flecha

(engranes helicoidales)

Flechas paralelas de engranes helicoidales

Flechas paralelas de sin fin corona de doble reducción

Engranes cónicos helicoidales (Cajas de cambio de dirección)

Acoplamientos especiales

Fig. 7.2. Tipos de reductores

Fig. 7.3. Reductores acoplados a motores en

transportadores de banda


191

• Ejecutar esta operación lejos de la zona con peligro de explosión.

• El disolvente no debe entrar en contacto con los retenes para evitar dañar el material comprometiendo su funcionalidad.

• Si el aceite o el producto protector usado para el almacenaje no fuese compatible con el aceite sintético utilizado para el funcionamiento, es necesario efectuar un esmerado lavado del interior del reductor antes del llenado con el aceite de funcionamiento.

• La duración de la grasa de los rodamientos se reduce con períodos de almacenaje superiores a 1 año.

• Las grasas utilizadas para los rodamientos deben ser obligatoriamente de tipo sintético.

7.3.2. Instalación de un reductor Todas las fases de instalación deben ser consideradas parte del proyecto general. Cualquiera que esté autorizado a ejecutar estas operaciones deberá, si es necesario, realizar un plan de seguridad para salvaguardar la integridad de las personas directamente involucradas y aplicar de modo riguroso todas las leyes existentes en la materia, entre las que se encuentran:

1. Limpiar cuidadosamente el reductor de los residuos del embalaje y de los eventuales productos de protección. Prestar especial atención a las superficies de acoplamiento

2. Verificar que los datos indicados en la placa de características corresponden a los especificados en el pedido

3. Asegurarse que la estructura a la que se vincula el reductor posea las características de rigidez y robustez suficiente para soportar el peso propio y la fuerza generada durante el funcionamiento

4. Verificar que la máquina sobre la cual se instala el reductor esté parada y quede impedido el arranque accidental

5. Verificar que las superficies de acoplamiento sean planas

6. Verificar la correcta alineación de eje/eje o eje/taladro

1. Disponer de las adecuadas protecciones de seguridad relacionadas con los elementos giratorios externos al reductor

2. Si el ambiente de trabajo es considerado corrosivo para el reductor o para sus componentes, es necesario recurrir a preparados específicos estudiados para los ambientes agresivos

3. Sobre todos los ejes de acoplamiento entre el reductor/motor y otros elementos, es aconsejable usar una pasta protectora o un producto similar en cuanto a propiedades y campo de utilización que facilite el acoplamiento y obstaculice la oxidación de contacto

4. En caso de instalación al aire libre y en presencia de motor eléctrico, proteger este último del rociado directo y del efecto de la intemperie mediante interposición de pantallas o coberturas. Garantizar, de todos modos, ventilación suficiente

5. Velar que durante el montaje del reductor no se produzcan acumulaciones de polvo con espesor superior de 5 mm

6. Durante el trabajo el reductor debe estar suficientemente ventilado y que no exista alguna significativa radiación externa de calor

7. Durante el trabajo la temperatura del aire de refrigeración no puede superar los 40°C

8. Deberán estar accesibles los tapones para el control y descarga del aceite, así como la válvula de desaire

9. Verificar que todos los accesorios o cualquier elemento montado en el reductor estén dotados de la certificación correspondiente

10. El montaje de reductores con eje hueco, con o sin aro cónico de apriete, se debe realizar de forma correcta según las especificaciones del presente manual

11. Limpiar el reductor una vez finalizada su instalación


192

12. Verificar que todos los dispositivos colocados para impedir contactos accidentales entre los operarios y los elementos giratorios y/o los retenes del reductor sean eficaces

7.3.3. Verificación del reductor El reductor está previamente probado en fábrica. Antes de la puesta en marcha verificar:

• Que la máquina que incorpora el reductor esté conforme con las normas establecidas para su puesta en marcha y otras eventuales normativas de seguridad vigentes y aplicables

• Que la posición de montaje del reductor esté prevista e indicada en la placa de características

• La idoneidad y el correcto funcionamiento de las instalaciones eléctricas de alimentación y accionamiento sigan la normas aprobadas para estos casos, además de la toma de tierra

• Que la tensión de alimentación del motor eléctrico corresponda a la prevista y que su valor esté dentro de los límites de ± 5 % respecto al valor nominal

• La idoneidad y el correcto funcionamiento de la instalación hidráulica, el aceite de la instalación oleodinámica (que lubrifica el motor hidráulico) debe responder a la característica ISO VG 46. Este debe filtrarse con grado máximo de 10 µm y con nivel de contaminación igual o inferior a la clase 9 según NAS 1638 o 18/15 según ISO/DIS 4406

• Que no haya pérdidas de lubricante de los tapones o de las juntas

• Que el tapón de depresor no esté obstruido de suciedad o barniz

• No haya ruidos y/o vibraciones anómalas

7.3.4. Mantenimiento de los reductores Las operaciones de mantenimiento/sustitución deben ser efectuadas por operarios expertos apegados a las leyes vigentes en materia de seguridad en el puesto de trabajo y de la problemática ambiental de la instalación específica.

Pasos para iniciar y realizar el proceso de mantenimiento de un reductor:

1. Antes de realizar cualquier intervención el personal encargado debe desactivar la alimentación del reductor, ponerlo fuera de servicio y estar atento a cualquier condición que lo reactive involuntariamente y, en todo caso, la inmovilidad de los órganos del reductor (movimientos generados por masas suspendidas o similares)

2. El personal debe actuar ineludiblemente en todas las medidas de seguridad ambiental; ejemplo: la eventual depuración de gases o de residuos de polvo, etc.

3. Antes de efectuar cualquier intervención de mantenimiento, activar todos los dispositivos de seguridad previstos y si es necesario informar al personal que opera en la proximidad. En particular, señalar adecuadamente la zona limítrofe e impedir el acceso a todos los dispositivos que puedan provocar condiciones de peligro si son activados inesperadamente

4. Sustituir los componentes muy gastados y utilizar solamente recambios originales

5. Usar los aceites y grasas aconsejados por el fabricante 6. Cuando se intervenga en el reductor sustituir siempre las juntas y retenes con componentes originales

nuevos

7. Si un rodamiento precisa ser sustituido, es aconsejable también hacerlo al otro rodamiento que soporta el mismo eje

8. Después de una intervención de mantenimiento se debe sustituir el aceite lubricante

9. Respetar los intervalos de inspección y de mantenimiento ordinario a fin de asegurar las condiciones de servicio idóneas y protección antideflagrante

10. Impregnar todos los tornillos y agujeros roscados con pasta Loctite 510 o producto similar en cuanto a propiedades y campos de aplicación


193

11. Antes de intervenir en la parte interna para mantenimiento o reparación no abrir el reductor hasta que esté completamente frío, para evitar riesgos de quemaduras

12. Asegurarse, después de la intervención de mantenimiento, que todas las medidas de seguridad estén correcta e integralmente reactivadas

13. Limpiar el reductor una vez finalizada la fase de mantenimiento o reparación

14. Después de la operación de mantenimiento volver a colocar los tapones de carga, desaire, nivel y descarga, con el par de apriete prescritos

15. Al terminar cualquier intervención de mantenimiento es necesario revisar el estado original de la junta recurriendo al oportuno sellado

16. Independientemente del tipo de reductor, en ocasión de la sustitución de un retén es necesario aplicar en su labio una película de grasa tipo Fluorocarbón gel 880 ITP u otro producto similar, en cuanto a propiedades y campo de aplicación, antes de proceder al montaje

17. En las reparaciones solamente deben emplearse componentes originales

El estricto cumplimiento de estos podrá asegurar la funcionalidad del reductor con el nivel de seguridad necesaria.

Para el suministro de componentes referirse a las indicaciones que hay en el catálogo de recambios de reductor específico.

No verter en el ambiente líquidos contaminantes, partes usadas o residuos de mantenimiento.

Liquidar respetando las leyes vigentes en la materia.

Mantenimiento programado de un reductor:

Conservar el reductor en condiciones de máxima eficacia, efectuando sistemáticamente las operaciones de mantenimiento programado por el fabricante.

Un buen mantenimiento permitirá obtener las mejores prestaciones, una vida de trabajo más prolongada y el mantenimiento constante de los requisitos de seguridad (Tabla 7.2).

Tabla 7.2. Programa de mantenimiento de un reductor


194

Para la instalación en las zonas 21 y 22 debe estar predispuesto y activado, a cargo del encargado, un plan específico de limpieza periódica de las superficies para evitar que eventuales depósitos de polvo superen un espesor de 5 mm.

Cada 1 000 h de funcionamiento o después de 6 meses:

• Controlar la temperatura superficial en la zona de acoplamiento reductor/motor en los puntos que resulten más caliente respecto a la ventilación forzada del motor. La máxima temperatura no debe presentar, respecto a la temperatura ambiente, diferencia superior a 75 ºC ni este diferencial debe ser superado durante el trabajo

Además, cada 5 000 h de funcionamiento:

• Cambiar el aceite sintético y la grasa de los rodamientos en el caso de que el reductor no incorpore la lubricación permanente

• Sustituir los retenes accesibles desde el exterior, a menos que esto no se considere necesario antes a causa de una anomalía de funcionamiento

Cada 5 000 h de funcionamiento a par nominal:

El tiempo mínimo de revisión indicado puede aumentarse, también considerablemente, en función de las condiciones efectivas de trabajo, siguiendo las indicaciones de la Tabla 7.3.

• Revisión general del reductor, a menos que esta no sea necesaria antes a causa de anomalía. La revisión consiste en la sustitución de los rodamientos y/o otros componentes mecánicos que manifiesten signos de desgaste y perjudiquen el funcionamiento del reductor

Mn2: par nominal referido al eje de salida

Mr2: par solicitado por la aplicación, referido al eje de salida

7.3.5. Elementos para la lubricación de un reductor Antes de la puesta en marcha del reductor, este debe llenarse con lubricante hasta alcanzar el nivel correspondiente a la posición de montaje especificada.

El lubricante y la correspondiente viscosidad se pueden seleccionar en la Tabla 7.4 en función del tipo de servicio y de la temperatura ambiente.

Si el reductor se suministra con aceite antes de la instalación, es necesario sustituir el tapón ciego que se utiliza para el transporte, por el tapón de desaire que se suministra adjunto (Tabla 7.4). Sustitución del aceite en los reductores:

1. Colocar un recipiente con la capacidad adecuada debajo del tapón de vaciado

2. Sacar el tapón de vaciado y dejar fluir el aceite

Para agilizar la operación de vaciado es mejor hacerlo con el aceite caliente

Esperar unos minutos a fin de que se vacíe todo el aceite, posteriormente roscar el tapón de vaciado después de sustituir la correspondiente junta 4. Introducir el aceite nuevo hasta alcanzar el nivel. No mezclar aceites de marca o características diferentes y verificar que el aceite que se está usando tenga características elevadas anti-espuma y EP

5. Atornillar el tapón de carga después de haber sustituido su junta

El reductor se puede suministrar con o sin lubricante, según especifique el cliente. La cantidad de aceite a incorporar está indicada en el catálogo de venta correspondiente. Se recuerda que esta cantidad es indicativa y en cada caso se tomará como referencia el tapón de nivel que está situado en función de la posición de montaje especificada en el pedido.

Tabla 7.3.Determinación del tiempo mínimo de revisión

Mn2/Mr2 Intervalo horas

1,00 5 000

1,25 10 000

1,50 17 000

1,75 27 000

2,00 40 000


195

En los reductores lubricados “de por vida” y en ausencia de contaminación externa, no necesitan, por norma, sustituciones periódicas del lubricante. Si no se dispone de idéntico tipo de lubricante, vaciar completamente el reductor del aceite y proceder al lavado interno con un disolvente de tipo ligero, antes del siguiente llenado.

Si se observa una pérdida antes de reponer la cantidad de lubricante, es necesario averiguar con certeza la causa del defecto y luego poner en marcha el reductor. Los lubricantes, disolventes y detergentes son productos tóxicos/nocivos para la salud:

• si se ponen en contacto directo con la epidermis pueden generar irritaciones

• si se inhalan pueden provocar graves intoxicaciones

• si se ingieren pueden provocar la muerte

Manipularlos con cuidado utilizando dispositivos de protección individual adecuados. No dispersarlos en el ambiente y proceder a su eliminación conforme con las disposiciones legislativas vigentes.

7.3.6. Averías y soluciones Las informaciones siguientes tienen como fin ayudar a la identificación y corrección de las eventuales anomalías y disfunciones. En ciertos casos, tales inconvenientes pueden depender de la maquinaria donde el reductor está montado. Por este motivo la causa y la eventual solución deberá buscarse en la documentación técnica suministrada por el constructor de la maquinaria (Fig. 7.4 y Tabla 7.5).

Tabla 7.4. Sustitución del tapón ciego y lubricantes para los reductores

Fig. 7.4. Reparación y mantenimiento de reductores en

transportadores de banda


196

7.4. MEDIAS DE SEGURIDAD QUE DEBEN TENER EN CUENTA LOS OPERARIOS Y

PERSONAL QUE LABOREN CON LOS TRANSPORTADORES Cuando se utilizan transportadores se deben adoptar un grupo de medidas que contribuyan a prevenir cualquier daño al personal:

Precauciones generales:

• Nunca sobrecargue el transportador

• Mantenga la limpieza de las puertas, el ascenso a las puertas y señale las aberturas normalmente cerradas

• Antes de quitar las puertas de acceso, pare el motor

• Entrene al personal de funcionamiento en la identificación de sonidos y vibraciones anormales

• Cuando note cualquier anomalía, pare inmediatamente la máquina e investigue

Tabla 7.5. Posibles soluciones a la aparición del fallo en los reductores


197

Antes de poner en marcha el transportador, asegúrese que:

• Nadie está trabajando con el transportador o dentro de este

• Todos los seguros de propulsión estén correctamente colocados y asegurados

• Los portillos de carga y descarga deseados hayan sido preparados

Antes de comenzar el trabajo de mantenimiento:

• Apague el motor

• Busque los interruptores de seguridad y ponga la llave en su bolsillo

PREGUNTAS DE CONTROL: 1. ¿Cuáles serían los principales aspectos para seleccionar correctamente los rodamientos de un

transportador?

2. Mencione los tipos de rodamientos más utilizados en los transportadores. 3. ¿Bajo qué principios seleccionaría el motor eléctrico de una máquina de transporte continuo?

4. ¿Cuáles son los elementos para el correcto almacenamiento de los motores eléctricos y los reductores?

5. ¿Cuáles son las leyes principales para lograr una correcta instalación de los reductores?

198

CAPÍTULO 8. VALORACIÓN ECONÓMICA DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAL 8.1. ASPECTOS GENERALES Las valoraciones económicas en los equipos de transporte industrial, parten desde el análisis de los indicadores fundamentales para cualquier cálculo económico de un equipo determinado. Estas se manifiestan de la siguiente forma: [5, 6,7]

• Gastos iniciales (de compra e instalación)

• Coeficiente de amortización

• Gasto de mantenimiento (combustible, electricidad, etc.)

• Impuestos y gastos generales Teniendo en cuenta las diversas manutenciones existentes en la elaboración del producto:

1. manutención de materia prima 2. manutención durante el proceso de fabricación

3. manutención de productos terminados 4. manutención de tipo especial

Si se adquiriera un nuevo equipo de transporte industrial, o de lo contrario, se desea modificar el existente industria, entonces, se calcula el precio de costo actual y se decide si es económicamente aconsejable la modificación que se propone.

Atendiendo a lo explicado, se deberá cumplir los siguientes pasos: 1. Exposición del proceso actual

2. Exposición del proceso mejorado 3. Equipo actual que se eliminó, su costo y posible valor de venta

4. Equipo actual que se conserva con su costo, las reparaciones anuales previstas y duración probable

5. Nuevo equipo cuya adquisición se propone, su costo, las reparaciones anuales

6. Resumen de ahorros o gastos adicionales como resultados de las modificaciones de la manutención y mano de obra, especificando sus clases y remuneraciones

• Espacio actualmente ocupado y el nuevo con la modificación de la manutención

• Transportador existente

• Energía eléctrica, combustible, etc.

• Empleo en material móvil

• Producción

Gastos adicionales por traslados de máquinas, obras etc.

CAPÍTULO 8. VALORACIÓN ECONÓMICA DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAL

199

8. Complementarios:

• Posibilidades de variación de impuestos

• Modificación de las firmas de seguro

• Posibilidad de entrar en nuevas reglamentaciones de trabajo

• Reparaciones de averías, paros, etc.

Con los datos que se observan, podemos establecer los costos actuales de manejo y transporte de materiales, así como el costo futuro de los nuevos equipos que se proyecta adquirir para sustituir total o parcialmente la mano de obra en un trabajo de acarreo.

8.2. CÁLCULO ECONÓMICO DEL TRANSPORTADOR El costo de explotación son los gastos necesarios para poner en funcionamiento y mantener trabajando el equipo. [8, 13, 19]

Cexp = A+ S+ Eco + Crep ……………………………………………… (127) Donde:

A: amortización S: salario anual

Eco: energía consumida Crep: costo de reparación

Costo de amortización (A): El costo de amortización anual es la suma del costo de instalación (ci), del interés anual que este capital hubiera producido por otro tipo de inversión, y de la parte costo/año (ci/p) del período de amortización. Esto se resume en la suma de los gastos de materiales, y el salario divido entre la vida útil del equipo: A = Gm + Gs / Vu ………………………………………………… (128)

Donde: Gm: gasto de materiales para la construcción del transportador

Gs: gasto de salarios de los operarios

Vu: vida útil del transportador

Gastos ocasionados por la mano de obra:

La mano de obra representa el costo del trabajo realizado por los obreros que, directa o indirectamente, contribuyen en el proceso de la transformación de la materia prima, los equipos y elementos. Los objetivos principales son:

• Tener perfecta determinación de la hora/hombre

• Mantener sin variaciones significativas el costo por la hora/hombre

• Preparar eficientemente las nóminas de los obreros

• Registrar correctamente la mano de obra

- A cada hoja de costos

- A cargos indirectos de fábrica

• Determinar y controlar el tiempo por cada operación u orden de fabricación

• Aplicar el sistema de incentivos más adecuado

• Contabilizar el costo de estos incentivos a la mano de obra que corresponda

• Controlar el tiempo extra aplicado a la producción

• Controlar el tiempo ocioso

• Proporcionar la información del costo de la mano de obra


200

Mano de obra directa: Es el segundo elemento del costo de producción y está representado por la intervención del factor humano. En la transformación de la materia prima, se integra por sueldos, sobresueldos y salarios que afectan directamente la producción de un artículo.

Características:

• Afecta directamente a la producción

• Su importe puede ser identificable y cuantificable en un artículo producido, o bien en un proceso determinado

• Su costo puede asignarse a los productos fabricados, servicios u órdenes de fabricación concreta

Mano de obra indirecta: Constituye el importe de sueldos, sobresueldos y salarios que afectan indirectamente a la producción y que no es fácil identificarlos con alguna orden de producción específica.

Características:

• Afecta indirectamente a la producción

• Representa el costo de la mano de obra que no puede asignarse directamente a un producto u orden determinado

• No resulta fácil ni práctico aplicar su costo a un producto o servicio determinado Salario anual

En las distintas actividades que se llevan a cabo en la economía, se obtiene siempre retorno, o sea, remuneración económica. La economía clásica divide estos retornos en tres grupos, dependiendo de quiénes los reciben: los capitalistas, o dueños del capital, quienes obtienen beneficios; los trabajadores que aportan mano de obra, quienes reciben un salario; y los dueños o propietarios de tierras, casas u otros bienes inmuebles3, quienes reciben rentas.

El trabajo es la utilización de talentos y habilidades propias, ya sean físicas o mentales, para llevar a cabo una actividad. Cuando esa actividad es productiva, la utilización de talentos y habilidades genera retorno económico que se denomina salario. El salario sería, entonces, el precio pagado por la realización del trabajo. El salario varía en dependencia del lugar donde se trabaja, la región, el país, la ocupación, etc. El pago de un trabajo se puede dar en distintas formas: completamente en dinero, en especie y en ambos. El pago en especie es, por ejemplo, cuando la empresa da como parte del salario, la posibilidad de utilizar instalaciones de la empresa destinadas a vivienda; o paga la educación de los hijos de los trabajadores, o da una comida diaria u ofrece al empleado otros tipos de bienes y servicios a muy bajos costos. Salario complementario

El salario complementario se incluye en determinadas épocas del año y se gana en la medida del salario básico, desde un 1 % hasta el 11 %. Existen lugares en el mundo donde llega a alcanzar el 50 % del salario básico o principal. [26]

Sc= Sb * 11/100. ………………………………………………… (129) Salario social

Es la prestación económica periódica que realiza el trabajador para cubrir los gastos del sistema de seguridad social, la salud, educación, pensiones de jubilación, recreación, etc. Ss= Sb + Sc /100 * 12…………………………………………… (130)

Salario total o integral Dentro del salario total se incluyen ciertos beneficios extras; por ejemplo, las primas, las bonificaciones, las cesantías, los pagos al sistema de seguridad social que les garantiza salud, pensiones de jubilación, recreación, etc. Al tener estos pagos en cuenta, podemos diferenciar dos tipos de salario: el salario básico y el salario integral. Un salario básico es aquel que determina cuánto se ha de pagar a un trabajador por día, hora, mes, año, etc.; ejemplo, en el salario básico se incluye el total de gastos de salario básico de los obreros que se involucren en la reparación de un transportador: mecánico, ayudante, electricista, etc.

CAPÍTULO 8. VALORACIÓN ECONÓMICA DE LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE INDUSTRIAL

201

A este salario hay que sumarle los demás beneficios anteriormente mencionados (cesantías, primas, etc.). Al tener ya todo adicionado, al salario total se denomina salario integral.

St = Sb + Sc + Ss…………………………………………………… (131) Donde:

Sb: salario básico

Costo de energía

Ec = [(V * I * 0,86) * Ht * Dtm * 12 * 0,06] * 10 ……………………… (132)

Donde:

V: voltaje del motor, en V

I: intensidad, en A

Ht: horas de trabajo, en h

Dtm: días de trabajo al mes

12: meses del año (los meses que trabajó)

0,06: precio del kW

Costo de reparación

Este cálculo se realiza para una reparación pequeña. [20, 26, 27] Crep = Sb+ Sc+ Ss+ Cm+ Gi, entonces:

Crep = St+ Cm + Gi…………………………………………… (133) Donde:

Cm: costo del material Gi: gastos indirectos (gasto de taller, gasto de dirección y otros gastos)

Los gastos indirectos de fabricación se integran desde el punto de vista del costo de producción en tres grandes componentes:

• Materia prima indirecta: Comprende todos los materiales que no forman parte inmediata del producto manufacturado, como son los accesorios de fábrica, o cantidades muy pequeñas que hacen imposible que se cargue el importe directamente al producto elaborado.

• Mano de obra indirecta: Abarca todo el trabajo de supervisión, registros y labores de servicio que no pueden cargarse directamente al producto fabricado.

• Costos indirectos generales de fabricación: Se incluyen los costos indirectos tangibles ocasionados, no por el artículo fabricado sino para el beneficio general de todos los centros de costos o de una parte de ellos. Tales costos se pueden dividir en:

- Erogaciones indirectas

- Depreciaciones de activos fijos

- Amortización de cargos diferidos

- Aplicación de erogaciones fabriles pagadas por anticipado Sus características:

• Son difíciles de identificar con los productos, órdenes o procesos operativos

• No es fácil su aplicación a los productos, órdenes o procesos operativos

Los gastos indirectos se clasifican en:

Fijos: Son los costos indirectos que no tienen ninguna relación con el volumen producido porque son independientes de este. Si la producción es nula, existirán de todas formas estos costos; ejemplo de ellos son la depreciación, el arrendamiento, las amortizaciones, etcétera.


202

Variables: Son los costos indirectos que fluctúan en forma directa y proporcional a los cambios que sufre la producción; ejemplo, electricidad, materia prima indirecta, etc.

Generales: Son aquellos que afectan a toda la producción. Departamentales: Son aquellos que se relacionan y afectan a un centro de costos específico. Ejemplo: sueldo de taller mecánico.

Reales o históricos: Son los que materialmente se erogan y contabilizan después de incurrirse en ellos.

Predeterminados: Son los que se estiman con base en una cuota de interés o en función a un presupuesto. Se contabilizan antes de incurrirse. Costo del material

Será la suma del precio de las porciones utilizadas de los distintos materiales para la reparación del transportador, y estará determinada por la calidad de la materia prima que se utilice en la reparación según sea esta buena, mejor, insuperable o de lujo.

Efecto económico Ec = Pb – Cexp

Donde: Pb: producción bruta (diaria, mensual o anual), en t/h

PREGUNTAS DE CONTROL: 1. ¿Por qué es importante considerar las valoraciones económicas para seleccionar, diseñar y construir un

transportador?

2. ¿Cuáles son los aspectos necesarios para realizar el cálculo económico para la selección o reparación de un transportador? Fundamente.

3. ¿Cuál es el indicador de los gastos donde hay que hacer mayor incidencia, en el caso de los transportadores?

203

GLOSARIO 1. Atrapamiento: quedar atrapado, trabarse, quedar sujeto en a algo.

2. Autosoportados: elementos de fijación de los transportadores aéreos que están comprendidos en su estructura para adherirlos a las superficies donde se decida su instalación.

3. Bienes inmuebles: bienes que no se pueden mover de su lugar. 4. Caprón: en el grupo de los materiales artificiales de procedencia orgánica se encuentran los plásticos

basados en resinas sintéticas (por ejemplo: el polietileno, el cloruro polivinílico, los fluoplásticos, el caprón), el caucho, la goma, además de las composiciones sobre la base de varias resinas y diferentes rellenos (plásticos compuestos, materiales compuestos o compositos). Así, los plásticos vítreos, constituyen en sí varias resinas sintéticas (sustancias orgánicas) armadas con fibras de vidrio (sustancia inorgánica).

5. Carcazas: carcaj (ơ aljaba). Superficie protectora o parte que recubre un equipo o elementos del mismo.

6. Cold stress: Fuerza fría o resistencia al frío

7. Combplate: sistema para el peinado de contacto entre las hendiduras de los pasos de la escalera o sistema de láminas de contacto para detectar objetos extraños.

8. Coque: (Del ingl. coke). m. Combustible sólido, ligero y poroso que resulta de calcinar ciertas clases de carbón mineral. || 2. Quím. Residuo que se obtiene por eliminación de las materias volátiles de un combustible sólido o líquido.

9. Delaminaciones: perdida de la calidad de la superficie de los materiales a lo interior del material. 10. Desmantelación: (Del lat. dis, des-, y mantellum, velo, mantel). tr. Echar por tierra y arruinar los

muros y fortificaciones de una plaza. || 2. Clausurar o demoler un edificio u otro tipo de construcción

con el fin de interrumpir o impedir una actividad. || 3. desarticular (ơ desorganizar la autoridad una conspiración). || 4. Desamparar, abandonar o desabrigar una casa. || 5. Mar. desarbolar. || 6. Mar. Desarmar y desaparejar una embarcación

11. Despresurizador: tr. En una aeronave, anular los efectos de la presurización. U. t. c. prnl. En un transportador extraer o anular el aire como consecuencias de la presión en un conducto.

12. Fiber-glass: fibra de vidrio.

13. Flanchados: Objeto con un corte en cada uno de sus costados en el sentido de su longitud, y de un tercio de su anchura en diagonal.

14. Fluidizan: En ingeniería química, proceso por el que determinados sólidos, generalmente con granulometría fina, se comportan como fluidos al mantenerlos en movimiento turbulento en una corriente gaseosa, o líquida en algunos casos.

15. Granulometría: (De gránulo y -metría). f. Parte de la petrografía que mide el tamaño de las partículas, granos y rocas de los suelos. || 2. Tamaño de las piedras, granos, arena, etc., que constituyen un árido o polvo.

204

16. gripe: gripar. (Del fr. gripper). tr. Hacer que las piezas de un engranaje o motor queden agarrotadas. U. t. c. prnl. Hacer que dos piezas de un mecanismo o motor que se deslizaban una sobre otra dejen de hacerlo. Ej.: el motor de mi carro se ha gripado.

17. Interbloqueo: secciones en los transportadores aéreos para la transferencia en la traza del transportador, pasar de una posición a otra.

18. Interbus: circuito por donde se transmiten datos o energía. Barra de conducción; trayecto de comunicación entre dos puntos. Barra colectora o alimentadora; barra de distribución, barra o varilla gruesa de cobre o aluminio, latón o bronce que lleva uno de los circuitos principales en un tablero o entre puntos de distribución.

19. Invasivo: adj. Biol. y Med. Que invade o tiene capacidad para invadir.

20. Luengos: (Del lat. longus, largo). adj. largo. MORF. sup. irreg. longuísimo. || 2. f. ant. dilación (ơ tardanza). || a la ~. loc. adv. ant. a la larga. || 2. ant. a lo largo. || en luengo. loc. adv. desus. de largo a largo.

21. Optrónicos: equipos de observación, electromagnéticos, eléctricos, ópticos o señales por ondas, utilizado en varias ramas de la tecnología como la mecánica, la óptica, electromagnética, submarinos, aeronáutica, entre otras.

22. Parlets: recipiente o pieza donde se depositan las herramientas, equipos o elementos para su posterior movimiento o traslado, después de ser embalados o como parte de la culminación del proceso de fabricación.

23. Policarbonatos: (De carbono). m. Quím. Sal del ácido carbónico con una base.

24. Policloruro: material con elevada concentración de cloro con un metal.

25. Sprockets: son las ruedas denominadas de estrella o ruedas dentadas que trasmiten el movimiento en un transportador de cadena en una traza o longitud determinada.

26. Telescópicos: Perteneciente o relativo al telescopio. || 2. Que no se puede ver sino con el telescopio. Planetas telescópicos. || 3. Hecho con auxilio del telescopio. Observaciones telescópicas. || 4. Dicho de ciertos instrumentos: Construidos de forma semejante a la del telescopio de mano, es decir, formados por piezas longitudinalmente sucesivas que pueden recogerse encajando cada una en la anterior, con lo cual se reduce su largura para facilitar su transporte. || 5. Dicho de algunos órganos o de otros objetos: Que presentan una estructura semejante. V. mira ~.

27. Torones: lazo, cabo cordón/ en mecánica/ enlazado de los alambres, tejido de los alambres de los cables.

28. Torque: par de torsión, momento de torsión, par motor.

29. Transelevador: sistema de almacenamiento/. Antes del envío a montaje de objetos estos pueden ser almacenados en un stock, con el fin de clasificar y ordenar la salida en base al modelo a montar//. También permite absorber los paros productivos en la línea de montaje sin tener que parar la nave de pintura y, por el contrario, disponer de objetos en montaje en el caso hipotético de una parada de la nave.

30. Tribología: del griego tribos (frotamiento) y logos (estudio). Ciencia y tecnología de la interacción de las superficies con movimientos relativos y las prácticas relativos a ellos [29]. Por tanto la tribología es el estudio de la fricción.

31. Tripper: carro de descarga de materiales a granel por donde circula el material y este lo desvía hacia uno o más lugares desde la fuente principal.

32. Tromel: criba giratoria, tambor giratorio para el lavado o clasificación, trómel, zaranda.

33. Winches: elementos utilizados para la tracción o carga de objetos, el enganche de piezas y para realizar movimientos de un lugar hacia otro.

205

BIBLIOGRAFÍA 1. Alexandrov, M.: Aparatos y Máquinas de elevación y transporte, Ed. Mir Moscú, 1976.

2. Alum M., J. y Beatriz Moreno M.: Experimentos de mecánica, 2ª ed., p. 71, Ed. Pueblo y Educación, La Habana, 1989.

3. Avallone, E.: Manual del Ingeniero Mecánico, 3ª ed., tema 21, pp. 8-11, McGraw-Hill, México, 1998. 4. Baca Urbina, G.: Evaluación de proyectos, pp.176 y 222, Mc-Graw Hill, México, 2001.

5. Beer, F. P. y E. R. Johnston: Mecánica de materiales, 3ª ed., p. 747, Mc-Graw Hill, México, 2004.

6. Bell, D.: “Belt and Chain Drives: An Overview”, Power Transmission Design, 28 (7), July, 1986.

7. Berg, W.: “Plastic Chain and Belts Simplify Miniature Drives”, Power Transmission Design, 18 (3), August, 1978.

8. Borjas F.: “Plantas y manejo de materiales II”, Manejo de materiales (Boletín), Carabobo, Venezuela, U. N. A., agosto, 1996.

9. Cadenas YUK, (Catálogo técnico), Valencia, 1994.

10. Transmisión, (Catálogo técnico), Tsubaki Chain Products, Madrid, 1996.

11. Catálogo general de selección de rodamientos SKF, 1997.

12. Sedis Company, Ltd., Principal productos, (Catálogo técnico), Troyes, Francia, 1998. 13. Encarta: Catálogo general SKF, Enciclopedia ENCARTA, 2001.

14. Goodyear: Bandas en V, (Catálogo), pp. 19 y 20, Goodyear, 2003.

15. “Lubricación por grasa”, Virtual de rodamientos SKF, (Catálogo), pp. 2-19, 2009.

16. Siemens Motores trifásicos de inducción, (Catálogo), p. 5, 2009.

17. Belt Conveyor Idlers Catalogue, Transall Division, North American, Inc., 2009. 18. Roulunds, Conveyor Belting Catalogue, 2009.

19. Catálogo de rodamientos FAG. Rodamientos de bolas. Rodamientos de Rodillos. Soportes. Accesorios. WC. 41 – 520/3 5B, 2009.

20. WEG INDÚSTRIAS S. A.: Manual de instalación y mantenimiento de motores eléctricos de inducción trifásicos (Baja y alta tensión), São Paulo, Brasil, disponible en http://www.weg.com.br, consultado en 2009.

21. Parque Ind. México: Reductores y motorreductores SEW, (Catálogo), Parque Ind., Tequisquiapan, México, 2009.

22. Castellino, A. M.; P. D. Donolo y G. R. Bossio: Diagnóstico de fallas en los rodamientos de motores eléctricos empleando variables eléctricas. Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Río Cuarto Córdoba, Argentina 2007.

23. Centro de Estudios de la Construcción y Desarrollo Urbano y Regional: Diagnóstico del estado económico y tecnológico del subsector agregados pétreos, p. 220, Universidad de los Andes, 1977.

206

24. Chaplin, C. R.: “Failure Mechanisms in Wire Ropes”, Engineering Failure Analysis, 2 (1): 45-57, 1995.

25. Corzo, M. A.: Introducción a la ingeniería de proyectos, pp. 43-47, Ed. Limusa, México, 1986. 26. Conveyor Equipment Manufacturers Association (CEMA): Belt Conveyors for Bulk Materials, 2nd

ed., CEMA, 2008.

27. Costello, G. A.: Theory of Wire Rope, 2nd ed. p. 122, Ocean Engineering, Springer, New York, 2001.

28. Cruz Barea, Y.: Cálculo de los Equipos de Transporte Industrial (Conveyors), (Trabajo de Diploma), Ingeniería Mecánica, Universidad de Camagüey, Cuba, 1998.

29. David, B. W. y A. D. Gracey: “Mantenimiento y funcionamiento de silos”, Boletín Agrícola de la FAO, (113): 35-66, 2009.

30. Deutsche Norm: Belt Conveyors for Bulk Materials, DIN 22101, 2005.

31. Dodge: Catálogo de selección de componentes para bandas transportadoras, 2009.

32. Dorner Manufacturing Corp.: Corp Sets the Conveyor Industry Standard for Industrial Conveyor Systems, Hartland, WI, USA, disponible en www.dorner.com., consultado en agosto de 2007.

33. Dubbel, H.: Manual del constructor de máquinas, t. 2., pp. 273-275, Editorial Labor, Barcelona, 1979. 34. Keith Denton, D.: Seguridad Industrial, Mc Graw-Hill, México, 1984.

35. Evans, M.: Conveyor Belt Engineering for the Coal and Mineral Mining Industries, pp. 39-41, Publishing Society for Mining, Metallurgy and Exploration, Colorado, 1993.

36. Faires, V. M.: Diseño de elementos de máquinas, 4ª ed., p. 581, Noriega Editores, México, 1996.

37. Gabay. H.: Maquinaria auxiliar de obra, t. 1 y 2, Ed. Revolucionaria, Cuba, 1986.

38. García Colín, J.: Contabilidad de Costos, 2ª ed., 329 pp., McGraw Hill, México, 2001. 39. Gayle Rayburn, Leticia: Administración y Contabilidad de Costos, McGraw Hill, México, 2000.

40. Gómez, V. H. y B. J. Wilches: “Mecanismos y modos de falla en cables metálicos estructurales”, Revista Ingeniería y Desarrollo, Universidad del Norte, Colombia, 14: 125-140, 2003.

41. Grieve, D. J.: Failure of Wire Rope on a Crane, disponible en http://www.eng.ysu.edu/, consultado en junio del 2008.

42. Grimaldi-Simonds: La seguridad industrial, su administración, Alfaomoga México. (1985).

43. Goodyear: Handbook of Conveyor and Elevator Belting, Goodyear, 1975. 44. Hagemann, G. E.: Materials Handling Handbook, 1ra ed., pp. 20- 25 y 38-43, The Ronald Press

Company, Nueva York, 1958.

45. Hansen, Don y Maryanne Mowen: Administración de Costos, Ed. Thomson, México, 2001. 46. Horngren, C. T.; G. Foster y S. M. Datar: Contabilidad de costos, un enfoque gerencial; 10ª ed., 906

pp., Ed. Pearson Educación, México, 2002.

47. Hinojosa Ruiz, Heber: “Software para diseño de Bandas Transportadoras”, Revista Tecnológica, 6 (1): 90-98, FIMCP, ESPOL, 2002.

48. Inductotherm Corporation: Transportadores vibratorios con conductores montados lateralmente, pp. 107-199, Austria, 2008.

49. Intempresas.net.: Transportador vibratorio Vimec, Morsa Industrial, S.L., 2008.

50. Infante, V. A.: Evaluación económica de proyectos de inversión, 4ª ed., p. 47, Banco Popular, Cali, 1979.

51. Immer, J. R.: Manejo de materiales, pp. 102-110, Hispano Europea, Barcelona, España, 2009.

52. Internet: Monografias.com; Google.com.

53. Winklhofer, J. y I. C. Söhne: Chain Engineering, München, 1994. 54. Jurado Montaño, A.: Manejo de materiales, pp. 8-9, Universidad del Valle, 2005.

207

55. Konz, S.: Diseño de instalaciones industriales, 1ª ed., pp. 273-274, Ed. Limusa, México, 1991.

56. Key Technology: “Soluciones automatizadas para las procesadoras del mundo”, Folleto, Productores Key México, México, p. 34-56, 2008.

57. Botton, M.: Manutención mecánica, Ed. Barcelona, España, 1986.

58. Materials, 6 (2), April, 1986.

59. Matos, R. N.: Diseño del sistema para automatizar cálculos de los equipos de transporte industrial (Conveyors), (Trabajo de Diploma), Ingeniería Mecánica, Universidad de Camagüey, Cuba, 1995.

60. Mcconnell Campbell, R. y S. L. Brue: Economía, McGraw-Hill, México, 1997.

61. Mecalux, S. A.: Transportador telescópico de banda, Barcelona, España, 2008, disponible en http://www.logismarket.es/jungheinrich/jungheinrich-estara/, consultado el 23 de marzo de 2009.

62. Meyers, F. E.: Plant Layout and Material Handling, 2nd ed., pp. 160-170, Prentice Hall, New Jersey, 1993.

63. Mott, R. L.: Diseño de elementos de máquinas, Prentice-Hall, México, 1995.

64. Nodar. C. M.: Transportadores de banda, no. 7, Ed. Centro de Información Científico y Técnico de la UH, La Habana, 1967.

65. Norton, R. L. Diseño de máquinas, Prentice-Hall, México, 1999.

66. Lopez Roa, A.: Cintas transportadoras, pp. 42, 62, 79, 94, 166, 174, 177 y 233, Dossat, Madrid, 2000.

67. Ocampo, L. H.: Sistemas de transporte de materiales, pp. 1-3 y 1-18, Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia, 2007.

68. Oriol, J. M.: Máquinas de transporte continuo, t. 1 Ed. Pueblo y Educación. Cuba

69. Orozco Alzate, N.: Introducción al mantenimiento y manejo de materiales, 2ª ed., pp. 90-95, Universidad Nacional de Colombia seccional Medellín, 1981.

70. Otis: Información sobre Ascensores y escaleras mecánicas, pp. 2-6, Ed. ZardoyaOtis, España, 2008.

71. Rodillos flexibles para cintras transportadoras, Inventores patentados en España, CIP, España, 2007.

72. Ramírez Padilla, D. N.: Contabilidad Administrativa, 6ª ed., Ed. McGraw Hill, México, 2001.

73. Revista Tecnológica 97, 16 (1), Junio, 2003. 74. Rosaler C., R.: Manual del Ingeniero de planta, t. 3, 2ª ed., pp. 8-35, Mc-Graw Hill, México, 1998.

75. Samuelson, P. A. y W. D. Nordhaus: Economía, McGraw-Hill, México, 1986. 76. Shubin, V. S. y S Prede: Diseño de maquinaria industrial, t. 3, Ed. Pueblo y Educación, La Habana,

1975. 77. Shigley, J. E.: Diseño en ingeniería mecánica, 5a ed., pp. 449, 451, 755, 761, 762-762, 825, 861, Mc-

Graw Hill, México, 1990.

78. Spivakovsky, A. O. y V. Dyachkov: Conveyors and Related Equipment, Ed. Mir Publishers, Moscú, 1973.

79. Targhetta, L. y A. López Roa: Transporte y Almacenamiento de materias primas en la industria básica, t. 2, Ed. Blume, 1970.

80. Verreet, R.: A Forensic Approach to Wire Rope Defects, Director of Wire Rope Technology in Aachen, Germany, and Vice President of OIPEEC, disponible en http://www.cranestodaymagazine.com/, consultado en junio de 2008.

81. Warren Reeve, F.: Contabilidad Administrativa. Por tiempo trabajado. Registro de personal. Nómina, 1144 pp., International Thomsom Editores, México, 2000.

82. Wohlbier, R.: The Best of Bulk Solids Handling Selected Articles, vol. 1, pp. 8-11, 274-277, Transtech Publication, New York, 1986.

N M R (Camagüey, 1971). Graduado en

Documents

Transcript of N M R (Camagüey, 1971). Graduado en