Consideraciones para una cinta transportadora, Apuntes de Mecánica

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Mecanismos y Elementos de Maquina

Cinta Transportadora

Consideraciones a tener en cuenta

Apuntes de José Huenumán

Ingeniería Electromecánica

Año 2020

Comenzamos viendo que es una cinta transportadora y sus principales componentes

del tambor motriz y a la entrada del tambor de reenvío para modificar el ángulo de salida y entrada a estos. De esta forma, se asegura que la superficie de banda que entre en contacto con ellos sea la óptima para conseguir así el máximo rendimiento y eficiencia. También se pueden situar por debajo de la cinta los tambores de desvío que se encargan de dirigirla hacia el tambor de tensión para mantener la correcta tensión de la banda. Además de los mencionados, y dependiendo del tipo y uso de la cinta transportadora, podemos encontrar otros tipos de tambores con distinta funcionalidad, por ejemplo en cintas transportadoras con ángulos de elevación.

El material depositado sobre la banda es transportado hacia el tambor de accionamiento, donde la banda gira y da la vuelta en sentido contrario.

• Esta fricción es la resultante de la aplicación de una tensión a la banda transportadora, habitualmente mediante un mecanismo tensor por husillo o tornillo tensor. La banda es arrastrada por la fricción por uno de los dos tambores, que a su vez es accionado por un motor (el otro tambor suele girar libre, sin ningún tipo de accionamiento, y su función es servir de retorno a la banda).

Motor

Según la localización del tambor motriz podemos encontrar motorización en cabezal o frontal y motorización central. La potencia y características del motor dependerán del tipo de cinta transportadora y su uso. Igualmente, la capacidad de automatización de su funcionamiento será un aspecto muy importante en algunos sistemas de producción.

3. La estructura

Los bastidores sobre los que se monta y se desplaza la banda transportadora están formados por una estructura normalmente metálica (acero pintado, cincado, acero inoxidable, etc.). Esta puede variar en longitud, altura y forma (cintas en curva); así como permitir el acceso para la manipulación de operarios sobre el material transportado. Este chasis puede incorporar las guías de deslizamiento, además de carriles laterales o guías de plástico a los lados para acompañar a la cinta en su recorrido. Sobre la estructura se acoplarán y montarán todos los elementos principales de la cinta así como los sistemas accesorios que aportan fiabilidad al sistema completo. La estructura debe ser resistente y proporcionar fiabilidad y durabilidad al sistema, permitiendo el óptimo funcionamiento de la cinta transportadora en las distintas condiciones ambientales de uso: resistencia a humedad, temperatura, oxidación, resistencia a golpes accidentales, etc.

Además de los componentes básicos relacionados con el movimiento, una cinta transportadora cuenta con un importante número de sistemas accesorios que aseguran la estabilidad del movimiento, además de aportar versatilidad y adaptación a los distintos tipos de cargas.

Vemos distintos gráficos de las partes de una cinta transportadora:

Cinta Transportadora TRIPPER con sus componentes (Fuente: Pagina web “ROTRANS”)

Rolo=Tambor

Vamos a ver con más detalles todas las partes la cinta:

Para el correcto funcionamiento de una cinta transportadora es indispensable que todos los componentes del sistema de transporte, tanto los estructurales como los no estructurales, sean perfectamente analizados, teniendo en cuenta que se comportan como una unidad y que los valores de cada uno de ellos sumados, determinarán el esfuerzo al que el equipo será sometido. Será preciso examinar cada uno de estos componentes para ver cómo afecta, cada uno de ellos, a la cinta transportadora.

Componentes Estructurales: Estructura Soporte - Tambor de Accionamiento - Tambor de Reenvío - Tambores Tensores - Soporte de la Cinta en el Tramo Portante - Soporte de la Cinta en el Tramo de Retorno - Sistemas de Limpieza de la Banda - Sector de Carga del Transportador - Descarga del Transportador

Componentes No Estructurales: Limpieza de la Banda - Tensado de la Banda - Alineación de la banda y del equipo - Deformaciones de la Banda - Abarquillamiento de la Banda - Soporte de Carga

Banda Transportadora

La función principal de la banda es soportar directamente el material a transportar y desplazarlo desde el punto de carga hasta el de descarga, razón por la cual se la puede considerar como hemos visto “componente principal”.

Comprende todos los elementos que sustentan a la banda y a los demás componentes del equipo. Debe estar diseñada para que dicha sustentación sea firme y correctamente alineada, de no ser así se crearán problemas para el normal funcionamiento del sistema de transporte.

Podemos encontrar varios tipos de cintas según el tipo de banda:

I. Bandas de Caucho: se utilizan para el transporte, tanto exterior como interior de productos y/o materiales a granel, en condiciones desde ligeras hasta muy duras. Donde se pueden utilizar en: canteras y movimiento de tierras, minería, etc. II. Bandas Termoplásticas: se destinan al transporte interior de productos o materiales no abrasivos en infinidad de aplicaciones, gran parte de ellas en la rama de la alimentación. III. Bandas Modulares: son bandas no continuas, es decir, formadas por módulos y cuya característica principal es la utilización de piñones de accionamiento. Algunas ventajas pueden ser: “buena atracción y alineación debido al arrastre de piñones”, “bajo costes de mantenimiento y número de paradas por averías (no necesita mano de obra

especializada) y “gracias a la superficie abierta permiten el drenaje en procesos húmedos” IV. Bandas de Malla Metálica: esta especialmente indicado para el transporte de productos en diferentes aplicaciones industriales con temperaturas extremas, ya sean altas o bajas. También se emplean allí donde pueda haber un alto porcentaje de humedad con necesidades de drenaje, presencia de agentes contaminantes o corrosión química. Pueden aplicarse en: hornos, secaderos, congelación, freidoras, etc. V. Bandas de Teflón: son bandas de monotela, de fibra de vidrio o de Kevlar, en tejido continuo o en malla. Gracias a la propiedad del PTFE (politetrafluoretileno), estas bandas presentan propiedades como extraordinaria anti-adherencia, elevada resistencia a la temperatura y a los agentes químicos, atoxicidad y no envejecimiento. VI. Banda plásticas con refuerzo interior metálico: formadas por plásticos y gomas más o menos duros dependiendo de las condiciones de transporte, material a transportar, etc.; y por unos refuerzos internos formados por cables de acero. VII. Bandas tipo “Tubo”: permite transportar materiales sin derramamiento, incluso en el retorno de la banda. También permite sistemas inclinados y con curvas que ayudan a disminuir espacio en el equipo, por otra parte simplifica el transportador y asegura un ambiente libre de contaminación

Rodillos y Soportes

Son también unos de los componentes principales y su calidad depende en gran medida del buen funcionamiento. Si el giro de los mismos no es bueno, además de aumentar la fricción y por tanto el consumo de energía, también se producen desgastes de recubrimientos de la banda, con la consiguiente reducción de la vida misma.

Soporte de la cinta en el tramo portante

Existen dos tipos soportes de la cinta en el tramo portante: según el tipo de equipo transportador

a) sobre rodillos (planos o en artesa): Se utiliza para el transporte de bultos o piezas normalmente de mucho peso y donde la utilización de cunas continúas supondría una gran fricción debido al peso del material transportado. El diámetro de los mismos como así también su separación obedecerá fundamentalmente a las características del material transportado.

Para el transporte de materiales a granel se utilizan los rodillos de sustentación formando artesas, las que se define como a un grupo de rodillos (2 ó 3) con sus respectivos ejes en un mismo plano vertical. Se define como ángulo de artesa o abarquillamiento al que existe entre cada uno de los rodillos inclinados y la horizontal. En el caso de los grupos de 2 rodillos, ambos se encuentran inclinados brindando una configuración en "V". En el caso de los grupos de 3

es algo que también debe ser tenido en cuenta, para ello es aconsejable el uso de rodillos auto-alineantes, que para estos casos pueden 9 ser rodillos con un extremo fijo y el otro móvil (ojal o colisa) que le permita variar su posición paralela al resto o pivotantes en su centro, acompañando el desplazamiento lateral que pueda tener la banda, volviéndola a centrar (siguiendo el mismo principio enunciado para los autoalineantes portantes). La distancia entre estos rodillos auto-centrantes normalmente oscila en los 15 mts (para los casos de rodillos con una punta fija, debe colocarse la punta móvil del eje de cada uno de ellos alternadamente de uno y otro lado de la estructura). Se debe extremar el mantenimiento de estos rodillos cuando el material transportado posee características adherentes, dado que el depósito del mismo sobre aquellos es causal de desalineamiento de la banda.

Tambores

Podemos identificar los “tambores motrices” (que transmiten la fuerza tangencial a la banda) y “tambores no motrices” (las cuales realizan la función del cambio de trayectoria de la banda).

Tambor de accionamiento (tambor motriz)

La fricción entre la banda y este tambor es la encargada de transmitirle la potencia y el movimiento al sistema. A través de diferentes mecanismos el conjunto motor–reductor de velocidad transmite el movimiento al tambor de accionamiento y este a la banda “por fricción”. Resulta fundamental la adherencia que se logre entre banda y tambor y esto constituye de por sí la base del cálculo del sistema. Se debe tener en cuenta que a mayor arco de abrace de la banda sobre el tambor mayor será la fuerza/potencia trasmitida a la cinta ; este punto tiene mucha importancia en el cálculo del sistema en cuanto a la definición de la potencia necesaria para el movimiento y las características de la banda. Existe un factor denominado Coeficiente de Accionamiento "K" que es utilizado para el cálculo de tensiones. El mismo es función de la relación existente entre la tensión del ramal portante (tenso) y el ramal de retorno (flojo) y que depende no solo del arco de abrace referido sino también del tipo de superficie que presenta el tambor de accionamiento así como del tipo de tensor utilizado. (Ver Tabla I)

Los tambores de accionamiento, dependiendo del arco abrazado, se pueden clasificar en:

a) Tambor Simple (Arco abrazado 180º, aprox.)

b) Tambor Simple con Polea desviadora (Arco abrazado 210º a 230º, aprox.)

c) Tambores en Tándem (Arco abrazado 350º a 480º, aprox.)

La superficie del tambor de accionamiento, construido de acero, puede ser lisa o con recubrimiento de caucho (con dureza Shore “A” de 60/70 aproximadamente), el cual permite un importante aumento del coeficiente de rozamiento. Existen procedimientos no convencionales de recubrimiento del tambor como ser el forrado con cintas de caucho u otros elementos de gran adherencia. También hay sistemas que utilizan elementos "postizos" en el arco, engomados, que se acoplan a los tambores de diferentes formas.

Para sistemas de transporte livianos es recomendable, tanto como necesario, una doble conicidad en los tambores de accionamiento, la función de esta diferencia de diámetro entre el centro del tambor (mayor diámetro) y los extremos (menores diámetros) es la de facilitar el “auto-centrado de la banda”. Los valores aconsejados de esta diferencia se pueden consultar en la Tabla II. El tensado de la banda, para que la misma se adapte a la doble conicidad es sumamente importante, debiéndose tener cuidado con él sobre-tensado por inconvenientes que éste pueda ocasionar sobre el tambor mismo (flexión).

Tambor reenvío

Se encuentra en el extremo opuesto del sistema de transporte respecto al tambor de accionamiento. Por regla general se lo denomina también tambor de cola. Su función es la de permitir el retorno de la banda una vez que esta terminó el recorrido en el tramo portante. Normalmente es del mismo diámetro que el tambor de accionamiento , valor que debe ser tenido en cuenta en el momento de selección de la banda , dado que cada tipo-diseño de banda acepta un diámetro mínimo de tambor (esto es válido tanto para un tambor como para el otro). En sistemas de transportes livianos es frecuente el uso de tensores a tornillo los cuales son aplicados sobre el eje del tambor de reenvío, siendo éste deslizante sobre la estructura.

Datos requeridos para la correcta selección de una cinta transportadora:

Son muchas las consideraciones a ser tenidas en cuenta para la correcta selección, a continuación se brinda una lista de los datos a obtener para la selección final debiéndose tener en cuenta que a veces es necesario modificar un requerimiento a los efectos de satisfacer otro más importante.

1. Esquema de la Instalación

2. Material Transportado:

 Denominación del Producto  Descripción  Densidad  Granulometría  Presencia de aceite o grasas y químicos  Temperatura del producto  Humedad y temperatura ambiente

3. Capacidad Máxima de Transporte

4. Ancho de la Cinta

5. Distancia entre Centros de Tambores

6. Desnivel entre Centros de Tambores

7. Diámetro de Tambores (Mando y Reenvío)

8. Mando:

 Tambor Simple o Tambor Doble  Angulo de Abrace de la Cinta al Tambor  Superficie del Tambor de Mando (Recubierta o No)  Localización del Mando / Tipo de Arranque empleado

9. Sistema Tensor: Tipo y Localización

10. Rodillos Portantes:

 Material de Construcción  Diámetro  Angulo de Artesa  Número de Rodillos por Estación  Distancia entre Estaciones

11. Rodillos de Retorno: material de construcción, diámetro, Distancia entre Rodillos y velocidad de la Cinta

12. Potencia Instalada

14. Sistema de Carga: - Esquema - Tipo - Altura de Caída - Angulo de Caída

15. Sistema de Descarga: - Esquema - Tipo

16. Horas de Trabajo al Día

17. Sistema de Empalme

18. Mínima Temperatura Ambiente Promedio