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Región de Antofagasta » Mina Escondida » Cintas Transportadoras
Sábado 31 de Mayo del año 2008 » 23:17 Horas.
El transporte de material mediante cintas transportadoras
Su historia data de aproximadamente el año 1795...

HISTORIA 

Cuadro de texto:  El transporte de material mediante cintas transportadoras, data de aproximadamente el año 1795. La mayoría de éstas tempranas instalaciones se realizaban sobre terrenos relativamente plano, así como en cortas distancias.

El primer sistema de cinta transportadora era muy primitivo y consistía en leather, canvas, or rubber belt traveling over a flat or troughed wooden bed. Éste tipo de sistema no fue calificado como exitoso, pero provocó incentivar a los ingenieros para considerar  los transportadores como un rápido, económico  y seguro método para mover grandes volúmenes  de material de una locación a otra.

Durante los años ’20, la instalación de la compañía H. C. Frick, demuestra que los transportadores de cinta pueden trabajar sin ningún problema en largas distancias. Ésta instalación se realizó bajo tierra, desde una mina recorriendo casi 8 kilómetros. La cinta transportadora consistía de múltiples pliegues de algodón de pato con cubierta de goma natural, que eran los únicos materiales utilizados en esos tiempos para su fabricación. Although outmoded by todays standards, los sistemas de manejo de éstos materiales son seleccionados de preferencia para trabajo pesado, lo cual permite realizar una mejor elección.

Durante la Segunda Guerra Mundial, los componentes naturales de los transportadores se volvieron muy escasos, permitiendo que la industria de goma se volcara a crear materiales sintéticos que reemplazaran a los naturales. La ventaja básica de los transportadores de cinta sobre otros tipos de transporte (como lo son camiones, trenes, transporte aéreo, etc.) es su variada aplicabilidad a los diferentes requerimientos de la industria. Diferentes estudios indican que hoy, los transportadores de cinta se han convertido en el primer método utilizado para el transporte de material.

CAPACIDAD

Cuadro de texto:

Las cintas transportadoras no tienen competencia en cuanto a capacidad de transporte. A una velocidad de 5 m/s, y un ancho de cinta de 1600mm, ésta puede descargar más de 100 toneladas métricas por minuto de material, esto quiere decir 1000Kg/m3 de material.

ADAPTACIÓN A LOS DIFERENTES TERRENOS

Cuadro de texto:  Los transportadores pueden seguir la naturaleza ordinaria del terreno, debido a la habilidad que poseen para atravesar pasos relativamente inclinados (pendientes y gradientes, de hasta 18º, dependiendo del material transportado). Con el desarrollo de tensiones elevadas, materiales sintéticos y/o miembros reforzados de acero, un tramo del transportador puede extenderse por millas de terreno con curvas horizontales y verticales sin ningún problema.

Cuadro de texto:

UNA CAMA DE CAMINO

El sistema de transportadores de cintas opera en su propia cama de rodillos, los cuales requieren un mínimo de atención. Su reparación o reemplazo, es simple y fácil, y el costo de su mantención rutinaria es mínimo.

BAJO PESO DE LA ESTRUCTURA DEL TRANSPORTADOR

El bajo peso de carga y de la estructura del transportador por metro lineal se consigue con un diseño estructural simple que permita atravesar terrenos escabrosos o pendientes muy pronunciadas. La estructura del transportador requiere una pequeña excavación, permitiendo el afianzamiento a tierra de ésta, de la forma que se estime como la más conveniente. Debido a que la estructura es compacta, requiere un mínimo de protección.

Cuadro de texto:


MULTIPLES COMPUERTAS Y PUNTOS DE DESCARGA

Cuadro de texto:  Estas características son importantes en la minería o en excavaciones, en donde dos o más operaciones de cavado pueden dirigirse a un mismo punto central de carga. En el final de la descarga, el material puede ser disperso en diversas direcciones desde la línea principal. El material también puede ser descargado en cualquier punto a lo largo del transportador mediante la maquinaria complementaria para éste efecto.

EXTENSIÓN Y MOVILIDAD

Cuadro de texto:  Las líneas modulares de los transportadoras de cintas, pueden ser extendidos, acortados o reubicados con un mínimo de trabajo  y tiempo.

CONTROL

Cuadro de texto:

El diseño propio de los sistemas de transportadores, ha requerido reducir el control a botones de accionamiento en los diferentes tramos del transportador, y que además pueden ser controlados desde estaciones permanentes de control.

FUNDAMENTOS DEL DISEÑO DE CINTAS.

INTRODUCCIÓN

Muchos ingenieros y diferentes usuarios de los transportadores de cinta, están familiarizados con la teoría y los fundamentos de la transmisión por correa. Un análisis de los aspectos generales de los transportadores de cintas, permite determinar que la transmisión por correa provee de una base para el diseño de los transportadores de cintas y elevadores de cintas. En ambos transportadores la transmisión por correa, es transmitida por fricción entre la cinta y los tambores o poleas de accionamiento. Ciertamente otros elementos del diseño, que también colaboran con el sistema de transmisión, son determinantes tanto en la potencia de la transmisión como en la cantidad de material transportado. La similitud entre ambos casos permite analizar y discutir si los fundamentos  del diseño de cintas están restringidos específicamente tanto a los transportadores como elevadores.

DEFINICIONES

Ø      Tensión en una correa es una fuerza actuando a lo largo de la cinta, tendiendo a elongarla. La tensión de la correa es medida en Newtons. Cuando una tensión es referida a una única sección de la cinta, es conocida como una tensión unitaria y es medida en Kilonewtons por metro (kN/m).

Ø      Torque es el resultado de una fuerza que produce rotación alrededor de un eje. El torque es el producto de una fuerza (o tensión) y de la extensión del brazo que se esté utilizando y es expresado en Newton por metro (N*m).

Ø      Energía y trabajo están relacionados muy cercanamente debido a que ambos son expresados en la misma unidad. El trabajo es el producto de una fuerza y la distancia a recorrer. La energía es la capacidad de ejecutar un trabajo. Cada uno es expresado en Joules, en el que un Joule equivale a un Newton-metro. La energía de un cuerpo en movimiento es medida en Joules.

Ø      La potencia es la relación entre la realización de un trabajo o transmisión de energía. La unidad mecánica de potencia es el watt, que es definido como un Newton-metro por segundo.

La potencia empleada en un periodo de tiempo produce trabajo, permitiendo su medición en kilowatt-hora.

CONSIDERACIONES BÁSICAS DE DISEÑO

a)     TENSIÓN.

Una cinta transportadora es simplemente un medio para llegar a un fin, un medio para el transporte de material desde un comienzo A, hasta un punto final B.

Para efectuar el trabajo de mover material desde A hasta B, la correa requiere potencia que es proporcionada por un tambor motriz o una polea de conducción.  El torque del motor transforma en fuerza tangencial, llamada también tensión efectiva, a la superficie de la polea de conducción. Éste es el “tirón” o tensión requerida por la correa para mover el material de A a B, y es la suma de lo siguiente:

Ø      La tensión debe vencer la fricción de la correa y de los componentes en contacto con ella.

Ø      La tensión debe vencer la fricción de la carga, y

Ø      La tensión debe aumentar o disminuir debido a los cambios de elevación.

Cuadro de texto:


b)     FLEXIBILIDAD.

Las figuras a y b, ilustran que la correa debe ser diseñada  con una suficiente flexibilidad transversal en la zona de carga propiamente tal.

Para una cinta transportadora vacía, la cinta debe hacer suficiente contacto con el centro de los rollos de los polines o no funcionará correctamente. En la figura a, la correa es demasiado tiesa para hacer contacto con el centro de los rollos y,  por esto, se aumentan las posibilidades de causar daño considerable a los bordes de la cinta.

En la figura b, el contacto es suficiente como para guiar la cinta a lo largo de los polines.

Cuando el diseño de la cinta indica restricciones de carga, éstos deben ser respetados y  chequeados, mediante sistemas que que eviten la sobrecarga, como lo sería una carcaza protectora. Para cada material a transportar, existen valores referenciales establecidos de carga, así como métodos para el cálculo de éstos.

Cuadro de texto:
Cuadro de texto:

Figure a) Cinta tiesa, trabajo inapropiado.        Figure b) Cinta flexible, trabajo apropiado.

c)     OTRAS CONSIDERACIONES.

La mayoría de los transportadores son relativamente simples en diseño y bajos en tensión. Sin embargo, como los transportadores han pasado a ser más extensos, más complejos y  han aumentado su tensión, la investigación se torna primordial para poder obtener ventajas industriales, y ésta generalmente se realiza en uno o más de los siguientes puntos:

1. Aceleración y roturas, problemas de tensión.

2. Costo en tiempo y distancia.

3. Curvas verticales y terrenos irregulares.

4. Trough to flat transition distances.

5. Cambios de longitud.

6. Problemas en las dos poleas conductoras.

7. Múltiples perfiles de los transportadores.

8. Graduar el espacio entre polines.

DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS DE CINTAS TRANSPORTADORAS.

     Transportador es un elemento o maquinaria de carácter preferentemente electromecánico, destinado a trasladar productos o materias primas entre dos o más puntos, alejados entre sí, ubicados generalmente, dentro de una misma planta elaboradora.

Ø      Uso de los transportadores.

Los principales usos de los transportadores se dan

mayormente en la minería, construcción, industria alimenticia, industria motriz entre otros.

Ø      Tipos de transportadores.

Existen variados tipos de transportadores, y una

variación de los mismos, pero los principales que podemos nombrar son:

·        Cinta transportadora.

·        Elevador de capachos.

·        Tornillo helicoidal.

Figura esquemática de los componentes de una cinta transportadora.

Cuadro de texto:

Componentes de una cinta transportadora

Definición de componentes pertenecientes a las cintas transportadoras:

a)     Estructura soportante: la estructura soportante de una cinta transportadora está compuesta por perfiles tubulares o angulares, formando en algunos casos verdaderos puentes que se fijan a su vez, en soportes o torres estructurales apernadas o soldadas en una base sólida.

b)     Elementos deslizantes: son los elementos sobre los cuales se apoya la carga, ya sea en forma directa o indirecta, perteneciendo a estos los siguientes;

·     Correa o banda: la correa o banda propiamente tal, que le da el nombre a éstos equipos, tendrá una gran variedad de características, y su elección dependerá en gran parte del material a transportar, velocidad, esfuerzo o tensión a la que sea sometida, capacidad de carga a transportar, etc.

·        Polines: generalmente los transportadores que poseen éstos elementos incorporados a su estructura básica de funcionamiento, son del tipo inerte, la carga se desliza sobre ellos mediante un impulso ajeno a los polines y a ella misma.

c) Elementos motrices: el elemento motriz de mayor uso en los transportadores es el del tipo eléctrico, variando sus características según la exigencia a la cual sea sometido. Además del motor, las poleas, los engranajes, el motorreductor, son otros de los elementos que componen el sistema motriz.

c)     Elementos tensores: es el elemento que permitirá mantener la tensión en la correa o banda, asegurando el buen funcionamiento del sistema.

d)     Tambor motriz y de retorno: la función de los tambores es funcionar como poleas, las que se ubicaran en el comienzo y fin de la cinta transportadora, para su selección se tomarán en cuenta factores como: potencia, velocidad, ancho de banda, entre otros. 

CÁLCULOS GENERALES DE UNA CINTA TRANSPORTADORA.

1.  CUBICACIÓN DEL MATERIAL.

          

2.  CÁLCULO DE LA HOLGURA DE LA BANDA.

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

             D = 0,055xB + 0,9pulg.

Siendo:  D= holgura de la banda (plg.)

         = ancho de la banda (plg.)  

    

3.  CÁLCULO DEL ANCHO PLANO DE LA BANDA (material).

El ancho plano de la banda es donde se ubicará el material al ser transportado.

         

Siendo:    = ancho de la banda (plg.)

4.  CÁLCULO DEL ÁREA DEL MATERIAL A TRANSPORTAR.

       

Siendo:    = área del material (m2)

           = altura del material (m)

           = base del material (m)

5.  CÁLCULO DE LA CINTA COMPLETAMENTE CARGADA.

          

Siendo:    = cinta completamente cargada (m3)

           = largo de la cinta (m)

           = área del material (m2)

6.  CÁLCULO DE LA VELOCIDAD NECESARIA.

Para el cálculo de la velocidad necesaria, deberemos tener el dato de la capacidad volumétrica de nuestra cinta transportadora. Dato que por lo demás siempre es conocido ya que es la cantidad de material a descargar por hora.

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

Siendo:    = número de veces que la cinta debe ser

                   cargada por hora.

           = capacidad (m3)

           = volumen total (m3)

     Ahora se calculará la velocidad en m/h.

Siendo:   

           = velocidad (m/h)

           = número de veces que la cinta debe ser

                   cargada por hora.

           = largo de la cinta (m)

     Para efectos de cálculo la velocidad deberá ser trabajada en m/s, por lo tanto se realizará la conversión necesaria.

7.  CÁLCULO DEL PESO A TRANSPORTAR.

El cálculo del peso a transportar nos permitirá

obtener la capacidad que deberá transportar nuestra cinta en toneladas/hora.

Siendo:   

           = peso a transportar (ton/h)