BANDAS TRANSPORTADORAS

Transcripción

1 Departamento de Ingeniería Mecánica Universidad Carlos III de Madrid TRANSPORTES INTRODUCCIÓN Una banda o cinta transportadora es una estructura de goma o tejido en forma de correa cerrada en anillo, con una unión vulcanizada o con empalme metálico, utilizada para el transporte de materiales. Las bandas transportadoras son los aparatos más utilizados para el transporte de objetos sólidos y material a granel a gran velocidad y cubriendo grandes distancias 1

2 ELEMENTOS Descargador Tambor impulsor Banda Rodillos Cargador Tensor extremo Limpiador Tambor desviador Bastidor Rodillos Dispositivo tensor BANDA O CINTA Bandas de tejido o textiles lisas Definición (UNE ): El ancho, expresado en milímetros. La calidad de los recubrimientos (norma UNE ). El número de telas. La calidad del tejido (norma UNE ). El espesor del recubrimiento superior (décimas de milímetro). El espesor del recubrimiento inferior (décimas de milímetro). El desarrollo o longitud de la banda (metros). Ancho banda (mm) Altamente resistente a la abrasión Formada por 4 telas ligeras (tipo L) Espesor del recubrimiento superior (décimas de mm) / A 4 L / des 50 UNE Desarrollo (m) Espesor del recubrimiento inferior (décimas mm) 2

3 BANDA O CINTA Bandas de tejido o textiles lisas Calidad de los recubrimientos (UNE ) Calidad de recubrimiento Resistencia a tracción mínima (g/mm 2 ) Alargamiento a la rotura mínimo (%) A 2 B 2000 C 1050 Calidad del tejido (UNE ) Calidad del tejido Urdimbre Resistencia a tracción mínima (kgf/cm) Alargamiento a la rotura (%) Trama Resistencia a tracción mínima (kgf/cm) L LS P BANDA O CINTA Bandas de tejido o textiles lisas Número de capas: S T z = m 100 B R ancho de la banda (metros) coeficiente de seguridad 1 tensión máxima de trabajo de la banda (kgf ) resistencia nominal de cada capa textil (kgf/cm) Depende del tiempo en que la banda completa su recorrido, ya que de él dependen: El número de flexiones en los tambores. Los impactos de carga. Si el tiempo de recorrido es superior a 5 minutos -2 capas Coeficientes de Seguridad para Bandas de Carcasa textil (norma DIN ) Número de Capas (z) de 3 a 5 de 6 a 9 más de 9 Coeficiente Seguridad (S)

4 BANDA O CINTA Bandas para el transporte inclinado o vertical Inconveniente banda textil lisa: Límite de inclinación : 18º - 20º Diferentes soluciones: Bandas con superficie rugosa: Bandas con perfil de espina de pescado. Bandas perfiladas de tipo Nasta, Nappula, Ripa y Pyramid. Bandas de tipo Grip Top. Bandas de tipo Ripro. Bandas nervadas en forma de U y V. Bandas de bordes corrugados. TAMBORES Tambor accionador Encargado de transmitir el movimiento por el grupo motor-reductor a la banda. Garantizar máxima adherencia Menor deslizamiento. Ángulo de abrace mayor Mayor fuerza transmitida Tambor simple ϕ = 180º Tambor simple con polea desviadora 210º ϕ 230º Tambor en tándem 350º ϕ 480º 4

5 TENSIONES Las tensiones varían en toda la longitud de la banda. Dependen de: La disposición de la banda transportadora. El número y disposición de los tambores de accionamiento. Las características del accionamiento y de los frenos. El tipo y disposición de los dispositivos de tensión de la banda. La fase de funcionamiento (arranque, marcha normal, frenado, etc.). TENSIONES Un solo tambor de accionamiento Ángulo de arrollamiento Situación más común. Condiciones de funcionamiento correcto: Las fuerzas periféricas aplicadas a los tambores de accionamiento tiene que ser transmitidas a la banda por rozamiento sin que se produzca deslizamiento. La tensión aplicada a la banda será adecuada para impedir que se produzcan flechas importantes entre dos estaciones de rodillos portantes. 5

6 TENSIONES Un solo tambor de accionamiento Ecuación Euler-Eytelwein (en ausencia de deslizamiento): T T 1 2 = e µϕ T1 = T2 + Fu T T T µϕ e T1 T2 µϕ = 1 = = e 1 T T F u 2 2 µϕ e T1 = F = C F µϕ e 1 u TS u 1 T = F = C F 2 u T1 u ( e µϕ 1) TAMBORES Diámetro de los tambores Diámetro total del tambor sin tener en cuenta las capas protectoras de goma, cerámica o cualquier otro material, si están expuestos al desgaste. Factor importante para el correcto funcionamiento de una instalación: Determina el grado de esfuerzo al que va a estar sometida la banda en las flexiones que provoca su paso por ellos. La superficie de contacto entre la banda y el tambor motriz ha de ser la suficiente para dar la fuerza de accionamiento necesaria evitando un tensionamiento excesivo Diámetro mayor Más esfuerzo a transmitir 6

7 Diámetro mínimo del tambor motriz recomendado para bandas textiles (m) TAMBORES Diámetro de los tambores D min = 360 F p π ϕ B Fuerza de accionamiento (kg) Ancho de la banda (m) Capacidad de transmisión tambor/banda: Kg/m² En subterráneas, hasta 3. kg/m² Ángulo de arrollamiento (grados) Diámetros de tambores normalizados s/din D = D 0. 8D tambor extremo tambor desviable tambor tensor D 0. 65D tambor accionador tambor accionador PESO DE LAS PARTES MÓVILES Peso de las partes móviles (kg): M ( kg) = M + M + M T B R TB Masa de la banda (kg): Masa de los rodillos (kg): Masa de los tambores (kg): Peso de las partes móviles por unidad de longitud (kg/m): MT PT = L Longitud de la banda (m): 7

8 PESO DE LAS PARTES MÓVILES Ancho de la banda (mm) Banda ligera Rodillos 102 mm Peso de las partes móviles por unidad de longitud (kg/m) Banda moderada Rodillos 127 mm Banda Pesada Rodillos 152 mm Banda de cables de acero Rodillos 152 mm PESO DE LA CARGA POR UNIDAD DE LONGITUD Capacidad de la banda (t/h) q G Q Q = = 0, 278 [kg/m] 3, 6 v v Velocidad de la banda (m/s) 8

9 RESISTENCIAS AL MOVIMIENTO Clasificación (UNE ): 1. Resistencias principales, F H 2. Resistencias secundarias, F N 3. Resistencias principales especiales, F S1 4. Resistencias secundarias especiales, F S2 5. Resistencias debidas a la inclinación, F St F = F + F + F + F + F u H N S1 S2 St Aparecen en todas las instalaciones (1) y (2) Aparecen en algunas instalaciones (3) y (4) Actúan en toda la banda (1) y (3) Actúan en ciertas zonas (2) y (4) RESISTENCIAS AL MOVIMIENTO Resistencias principales La resistencia al giro de los rodillos portadores, debido al rozamiento en los rodamientos y juntas de los rodillos. La resistencia al avance de la banda debida a la rodadura de la misma sobre los rodillos. Masa de los rodillos de retorno por unidad de longitud (kg/m) [ (2 ) cos ] F = f L g q + q + q + q δ H RO RU B G Ángulo de inclinación Coef. de fricción Tipo de Cojinete Rodamiento Fricción Estado Favorable Normal Desfavorable f 0,018 0,020 0,023 0,030 0,050 Masa de la banda por unidad de longitud (kg/m) Masa de la carga por unidad de longitud (kg/m) Masa de los rodillos de trabajo por unidad de longitud (kg/m) 9

10 RESISTENCIAS AL MOVIMIENTO Resistencias secundarias Cuando L > 80 m F N < F H : Ángulo de inclinación [ (2 ) cosδ ] [ (2 ) cosδ ] F + F = f C L g q + q + q + q = H N L RO RU B G = f L g q + q + q + q C RO RU B G Coef. de fricción Longitud corregida de la banda (m) Masa de los rodillos de trabajo por unidad de longitud (kg/m) Masa de los rodillos de retorno por unidad de longitud (kg/m) Masa de la banda por unidad de longitud (kg/m) Masa de la carga por unidad de longitud (kg/m) FACTOR DE CORRECIÓN DE LA LONGITUD Las bandas transportadoras de poca longitud necesitan mayores esfuerzos para vencer la resistencia a la fricción que las bandas de gran longitud. Longitud de banda corregida (m): L = C L c L Factor de corrección Longitud banda (m) C L Longitud banda (m) C L

11 RESISTENCIAS AL MOVIMIENTO Resistencias debidas a la inclinación F = q H g St G Masa de la carga por unidad de longitud (kg/m) Altura de la instalación (m) POTENCIA DE ACCIONAMIENTO EN EL TAMBOR P = F v A u Fuerza que se opone al movimiento (N) Velocidad de la banda (m/s) Potencia de accionamiento en el motor PA Pm = η 1 11

12 POTENCIA DE ACCIONAMIENTO EN EL TAMBOR Coeficiente de fricción de partes móviles Peso por metro de partes móviles (kg/m) Longitud de la banda 3 10 gt NC ( W) = C Pg+ ( L+ L0 ) v 3600v L Coeficiente de pérdidas Peso rodillo de apoyo m alta calidad = 5-25m antifriccion 11 m inst. normales Peso rodillo de retorno 2 W l 1 P = B W l 2 2 Peso por metro de banda Separación entre rodillo POTENCIA DE ACCIONAMIENTO EN EL TAMBOR Con inclinación: gt 10 gt NI ( W) = H = L senα Total: ( ) N W = N + N T c I 12

13 Capacidad de transporte (t/hora) Velocidad (m/s) Q = 3600 v A γ k Peso específico del material (t/m 3 ) Sección transversal del material sobre la banda (m 2 ) Inclinación (grados) k 2 1,0 Coef. de reducción de capacidad de la banda debida a la inclinación 4 0, ,98 8 0, , , , , , ,81 La sección transversal del material sobre la cinta depende de: La anchura útil (b) de la cinta que es en sí misma función de la anchura real B: b= 0.9 B 0.05 para B 2 m b= B 0.2 para B> 2 m El número, disposición y dimensiones de los rodillos. La forma del talud dinámico del material sobre la cinta limitado por una curva de forma parabólica y caracterizada por el ángulo de talud dinámico θ. S = S1+ S2 Un rodillo Dos rodillos Tres rodillos Ángulo de terna Depende de: - fluidez del material ( ) 2 tgθ S1 = l3+ ( b l3) cosλ 6 - condiciones de transporte ( b l3) 1 ( b l3 ) S2 = l3+ sin λ 2 cosλ 2 13

14 Materiales de tamaño uniforme (cereales, gránulos o piedras trituradas) no influyen en el ancho de la banda. Materiales no clasificados (materiales obtenidos de cantera o mina) influyen en el ancho de la banda: Tamaño máximo de material. Porcentaje de finos y gruesos. Puede ocurrir que para capacidades pequeñas el ancho de banda sea grande antieconómico Ángulo de talud dinámico θ 20º 20º θ 30º 10 % gruesos, 90 % finos % gruesos 5 10 La velocidad de la cinta tiene que ser lo mayor posible debido a que los anchos serán más pequeños. La velocidad depende de las propiedades del material: Fluidez. Riesgo de producción de polvo. Abrasividad. Riesgo de producción de cortes en la banda. Friabilidad. Riesgo de fraccionamiento del material. Tamaño. Tamaños grandes y pesados producen un gran impacto sobre la banda, debilitando el tejido de la misma. Material B (mm) V (m/s) Material B (mm) V (m/s) Granos y otros materiales que fluyen bien y no son abrasivos Carbón, arcilla compactada, minerales blandos y tierras, piedras trituradas de pequeño tamaño Materiales no abrasivos 650 y y y a a a 2400 Cualquier ancho 2,62 3,35 4,19 5,24 2,09 3,35 4,19 5,24 1,05 1,68 Minerales con aristas vivas, duros y pesados, piedras trituradas de pequeño tamaño Arena de fundición preparada o apelmazada Bandas extractoras, planas o en artesa, con materiales finos no abrasivos o medianamente abrasivos 650 y a 2400 Cualquier ancho Cualquier ancho 1,68 2,09 3,35 1,31 a 2,09 0,3 a 0,6 14

15 Velocidades normalizadas en m/s (DIN 22101) 0,66 0,84 1,05 1,31 1,68 2,09 2,62 3,35 4,19 5,24 B\λ 0º 20º 25º 30º 35º 40º 45º , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,0766 Capacidad en m 3 /hora para v = 1 m/s Sección transversal en m , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,3355 Coeficiente geométrico (depende de la sección de la banda) velocidad de la banda (m/s) Flujo de material transportado (t/h) ( 0,9 0, 05) 2 Q= C B v γ k Ancho de banda (m) Densidad del material (t/m 3 ) 15

16 EJEMPLO Caliza Peso específico = 1,4 T/m 3 Granulometría: 10% de gruesos, tamaño máximo: 250 mm Ángulo de talud dinámico o sobrecarga: 15º No abrasivo, friable pero no reduce su precio, por ser necesaria una trituración posterior Geometría de la cinta: L = 805 m, desnivel = 150 m, inclinación = 10,73º Ángulo de terna = 35º Capacidad a transportar: 1 T/hora Velocidad? Ancho de la Banda? EJEMPLO Inclinación (grados) k 1,0 0,99 0.,98 0,97 0,95 0,93 0,91 0,89 0,85 0,81 θ=15º Ángulo de talud dinámico θ 20º 10 % gruesos, 90 % finos % gruesos 5 20º θ 30º 6 10 Tamaño máximo de grano 250 mm: B = 3 Tamaño máximo = = 750 mm B=800 mm 16

17 EJEMPLO λ = 35º ÁNGULO DE TALUD DINÁMICO O SOBRECARGA θ B\λ 0º 20º 25º 30º 35º 40º 45º 38 0, , , , , , ,0272 B = 800 mm , , , , , , , , , , , , , ,0766 Para 1 m/s: Q v1 = 258 m 3 /s , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,3355 EJEMPLO Material Granos y otros materiales que fluyen bien y no son abrasivos Carbón, arcilla compactada, minerales blandos y tierras, piedras trituradas de pequeño tamaño B (mm) 650 y y y a a a 2400 V (m/s) 2,62 3,35 4,19 5,24 2,09 3,35 4,19 5,24 [ ] Q= 3600 v A γ k t/h Q 3 Qv = = 3600 v A k m /h γ Materiales no abrasivos Cualquier ancho 1,05 1,68 Como A v1 = A v2 : Q Q = v k = = 11 v1 v2 2 2 v1 k1 2 v ,35 0,95 821m 3 /hor Q = γ Q = 1150 t/hora < 1 t/hora a 17

18 Elegimos B = 1000 mm EJEMPLO B\λ ÁNGULO DE TALUD DINÁMICO O SOBRECARGA θ 0º 20º 25º 30º 35º 40º 38 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , º 98 0, , , , , , ,3355 Elegimos B = 1000 mm EJEMPLO Material Granos y otros materiales que fluyen bien y no son abrasivos B (mm) 650 y y y 2400 V (m/s) 2,62 3,35 4,19 5,24 Para no sobredimensionar v=3,35 m/s Carbón, arcilla compactada, minerales blandos y tierras, piedras trituradas de pequeño tamaño 650 a a a ,09 3,35 4,19 5,24 Materiales no abrasivos Cualquier ancho 1,05 1,68 Velocidades normalizadas en m/s (DIN 22101) 0,66 0,84 1,05 1,31 1,68 2,09 2,62 3,35 4,19 5,24 18

19 EJEMPLO Elegimos B = 1000 mm Q v1 = 415 m 3 /h y v 2 = 3,35 m/s Q Q = v k = = 11 v1 v2 2 2 v1 k1 Q = γ Q = 1849 t/hora 2 v ,35 0, ,7 m 3 /hora Valor válido B = 1000 mm y v = 3,35 m/s 19