Diseño de una faja transportadora de 150 m para 60 t/h de Bagazo de Caña de Azúcar

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(1)BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA. Diseño de una faja transportadora de 150 m para 60 t/h de Bagazo de Caña de Azúcar.. TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO MECÁNICO. Autor: Br. Villacorta Corcuera, Melfin Yancarlos. Asesor: Mg. Ing. León Lescano Edward Javier Trujillo – Perú 2019. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. DEDICATORIA. A mi familia quienes por ellos soy lo que soy. Para mis padres por su apoyo, consejos, compresión, amor, ayuda en los momentos difíciles y por ayudarme con los recursos necesarios para estudiar. Me han dado todo lo que soy como persona, mis valores, mis principios, mi carácter, mi empeño, mi perseverancia, mi coraje para conseguir mis objetivos.. Gracias también a mis hermanos y tías, que me apoyaron cada quien con su granito de arena.. i Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. PRESENTACION. Señor decano de la facultad de ingeniería. Señores miembros del jurado: De conformidad con lo estipulado por el reglamento de grados y títulos de la escuela profesional de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Trujillo, presento a su consideración el presente trabajo de investigación titulado: “Diseño de una faja transportadora de 150 m para 60 t/h de bagazo de caña de azúcar”.. El presente trabajo se realizó con la finalidad de diseñar y seleccionar los componentes mecánicos de una faja transportadora de 150 m de longitud, para transporte de bagazo de caña de azúcar a una capacidad de 60 t/h en la empresa Agrolmos S.A.A. La metodología utilizada es la del manual CEMA (Conveyor Equipment Manufacturers Association).. Esperando que el presente trabajo nos permita aportar conocimientos, en beneficio de los estudiantes de la carrera de Ingeniería Mecánica y aquellos que deseen seguir la línea de diseño.. Trujillo, noviembre del 2019 Villacorta Corcuera, Melfin Yancarlos.. ii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. AGRADECIMIENTOS. A Dios quien supo guiarme por el buen camino darme las fuerzas para seguir adelante y no desmayar en la adversidad.. A mis padres: Villacorta Chávez, José Carmelo y Corcuera Gamboa, Lucrecia Florinda, por ser los principales promotores de mis sueños, por confiar y creer en mis expectativas, por los consejos, valores y principios que me han inculcado.. Agradezco a los docentes de la escuela profesional Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Trujillo, por haber compartido sus conocimientos a lo largo de la preparación de mi profesión, de manera especial, al Mg. Ing. León Lescano Edward Javier por su apoyo a lo largo del desarrollo de esta tesis, quien ha guiado con su paciencia.. iii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. INDICE ANALITICO. DEDICATORIA............................................................................................................. i. PRESENTACION ........................................................................................................ ii. AGRADECIMIENTOS ................................................................................................ iii. INDICE ANALITICO................................................................................................... iv. LISTA DE FIGURAS ................................................................................................. vii. LISTA DE TABLAS ..................................................................................................viii. RESUMEN ................................................................................................................... x. ABSTRACT ................................................................................................................ xi. iv Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. CAPITULO I ................................................................................................................ 1 1. Introducción ........................................................................................................... 1 1.1 REALIDAD PROBLEMÁTICA. ...................................................................................................................... 1 1.2 PROBLEMA ............................................................................................................................................... 1 1.3 HIPÓTESIS ............................................................................................................................................... 2 1.4 OBJETIVOS: ............................................................................................................................................. 2 1.4.1 Objetivo general: ........................................................................................................................... 2 1.4.2 Objetivos específicos:................................................................................................................... 2 1.5 JUSTIFICACIÓN. ....................................................................................................................................... 3. CAPITULO II ............................................................................................................... 4 2. Antecedentes y marco teórico. ........................................................................... 4 2.2 MARCO TEÓRICO ..................................................................................................................................... 5 2.2.1 Banda transportadora [4] ............................................................................................................. 5 2.2.2 Tipos de bandas bandas transportadoras ................................................................................. 6 2.2.3 Constitución de la banda ............................................................................................................. 6 2.2.4 Uniones de las bandas transportadoras .................................................................................... 9 2.2.5 Partes de una faja transportadora [3] ...................................................................................... 11 2.2.6 Características de material [3] .................................................................................................. 17 2.2.7 Velocidad, capacidad y ancho de faja. [1] ............................................................................... 19 2.2.8 Selección de polines [1] ............................................................................................................. 23 2.2.9 Tensión efectiva [1] ..................................................................................................................... 27 2.2.10 Potencia requerida [1] .............................................................................................................. 35 2.2.11 Tensiones máximas y mínimas [1] ......................................................................................... 37 2.2.12 Selección de banda transportadora [2] .................................................................................. 39 2.2.13 Dimensión de polea y eje [2] ................................................................................................... 46. CAPITULO III ............................................................................................................ 50 3. Materiales y métodos ........................................................................................ 50 3.1 TIPO DE ESTUDIO. .................................................................................................................................. 50 3.2 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN. .................................................................................................................. 50 3.3 VARIABLES DE INVESTIGACIÓN. ............................................................................................................. 50 3.4 METODOLOGÍA....................................................................................................................................... 51 3.5 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO A REALIZAR. ................................................................................. 52. CAPITULO IV ............................................................................................................ 53 4. Resultados y discusión de resultados............................................................. 53 4.1 RESULTADOS. ........................................................................................................................................ 53 4.1.1 Especificaciones técnicas .......................................................................................................... 53 4.1.2 Características del material ....................................................................................................... 53 4.1.3 Designación: ................................................................................................................................ 53 4.1.4 Cálculo de velocidad de faja. .................................................................................................... 54 4.1.5 Cálculo del peso del material a transportar en lb/ft. .............................................................. 55. v Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 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(7) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 4.1.6 Cálculo y selección de los polines de carga y retorno. ......................................................... 55 4.1.7 Cálculo de potencia de accionamiento. ................................................................................... 59 4.1.8 Cálculo de las tensiones de la faja en polea motriz y cola. .................................................. 65 4.1.9 Selección de los diámetros de las poleas motriz, cola, deflectoras y de contrapeso. ...... 67 4.1.10 Selección del diámetro de los ejes de las Poleas. ............................................................... 70 4.1.11 Templador de gravedad. .......................................................................................................... 86 4.1.12 Cálculo y selección de componentes del transportador. .................................................... 87 4.1.13 Cálculo de la estructura del transportador. [6] ................................................................... 104 4.1.14 Análisis estático de estructura de viga (bastidor de polines) y columna, con solidworks. ........................................................................................................................................... 108 4.1.15 Diagrama de Gantt de ejecución del proyecto. .................................................................. 116 4.1.15 Costo del proyecto. ................................................................................................................. 116 4.2 DISCUSIÓN........................................................................................................................................... 118. CAPITULO V ........................................................................................................... 120 5. Conclusiones y Recomendaciones. ............................................................... 120 5.1 CONCLUSIONES. .................................................................................................................................. 120 5.2 RECOMENDACIONES. .......................................................................................................................... 121. CAPITULO VI .......................................................................................................... 123 6. Referencias bibliográficas. .............................................................................. 123 ANEXO A (TABLAS) .............................................................................................. 124 ANEXO B (PLANOS) ............................................................................................. 156. vi Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. LISTA DE FIGURAS Figura 2.1: Partes de una banda. ………………………………………………………15 Figura 2.2: Empalme de banda con grapas……………………………………………18 Figura 2.3: Empalme de banda vulcanizado en caliente……………………………..19 Figura 2.4: Partes principales de un transportador mecánico………………………..20 Figura 2.5: Tipos de poleas……………………………………………………………...20 Figura 2.6: Tensor manual tipo tornillo…………………………………………………21 Figura 2.7: Polín de carga de tres rodillos iguales…………………………………….22 Figura 2.8: Polín de retorno plano………………………………………………………22 Figura 2.9: Polín de impacto de tres rodillos iguales………………………………….22 Figura 2.10: Polín guía de banda……………………………………………………….23 Figura 2.11: Sistema de accionamiento por motor eléctrico………………………….23 Figura 2.12: posición de limpiador primario como secundario……………………….25 Figura 2.13: Ángulo de carga de material………………………………………………26 Figura 2.14: Relación de Tamaño de Material y Ancho de Faja. Fuente: CEMA…...28 Figura 2.15: Sección de Área de Carga……………………………………………….30 Figura 2.16: Distancia de transición en zona de descarga de material…………….32 Figura 2.17: Tensiones por des-alineamientos………………………………………..34 Figura 2.18: Factor de temperatura. Fuente: CEMA………………………………….38 Figura 2.19: a.) Polea motriz en transportadores ascendentes……………………...44 Figura 2.19: b.) Polea motriz en transportadores regenerativos……………………..44 Figura 2.20: Fuerzas Máximas y Mínima en transportador ascendente…………….46 Figura 2.21: Recubrimiento de caucho en cables de acero…………………………..49 Figura 2.22: Altura Equivalente de Caída Libre (Hf). Fuente: CEMA………………..52 Figura 2.23: Resultante de Fuerzas Radiales en polea Motriz y Cola……………….54 Figura 2.24: Nomenclatura y dimensión de poleas……………………………………55 Figura 4.1: L= Distancia entre apoyos de chumaceras (B) – Ancho de Polea……..78 Figura 4.2: Diagrama de tensiones polea motriz………………………………………79 Figura 4.3: Diagrama de tensiones en la polea de cola……………………………….83 Figura 4.4: Diagrama de tensiones polea Deflectoras………………………………..87 Figura 4.5: Diagrama de tensiones en polea tensora…………………………………90 vii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Figura 4.6: Diagrama de tensiones en el eje de polea motriz………………………...98 Figura 4.7: Diagrama de tensiones en el eje de polea de cola……………………...101 Figura 4.8: Diagrama de tensiones en el eje de polea deflectora…………………..104 Figura 4.9: Diagrama de tensiones en el eje de polea Tensora…………………….107 Figura 4.10: Estructura (viga) de 24 ft de longitud…………………………………...117 Figura 4.11: Diagrama de fuerza cortante y momento flector………………………117 Figura 4.12: Análisis estático de tensiones para viga……………………………….118 Figura 4.13: Análisis estático de desplazamientos para viga……………………….119 Figura 4.14: Análisis factor de seguridad F.S para viga……………………………..119 Figura 4.15: Reacciones en los puntos de apoyo de la viga………………………...120 Figura 4.16: Análisis estático de tensiones para columna…………………………..122 Figura 4.17: Análisis estático de desplazamientos para columna………………….123 Figura 2.18: Análisis del factor de seguridad F.S para columna……………………124 LISTA DE TABLAS Tabla 2.1: Tipos de tejidos………………………………………………………………16 Tabla 2.2: Calidad de los recubrimientos. Norma DIN 22102………………………..17 Tabla 2.3 Fluidez, Ángulo de Reposo, Ángulo de Carga……………………………..26 Tabla 2.4: Propiedades de los materiales y pesos…………………………………….27 Tabla 2.5: Velocidad Máxima según Material y Ancho de Faja………………………29 Tabla 2.6: Propiedades Mecánicas de Cubierta de Banda…………………………..48 Tabla 2.7: Espesores Mínimos de Cubierta Superior en Condiciones Normales. Material RMA Grado II…………………………………………………………………...49 Tabla 2.8: Mínima Protección de Caucho en Cables de Acero, "F”…………………50 Tabla 2.9: Materiales utilizados en carcasas…………………………………………..51 Tabla 2.10: Factor de Peso de Terrón (LWC)………………………………………….53 Tabla 4.1: Cantidad de polines………………………………………………………….67 Tabla 4.2: Datos del cálculo del rodamiento 1217K…………………………………..99 Tabla 4.3: Datos del cálculo del rodamiento 1213EKTN9………………………….102 Tabla 4.4: Datos del cálculo del rodamiento 2211EKTN9…………………………..105 Tabla 4.5: Datos del cálculo del rodamiento 1213 EKTN9………………………….108 viii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Tabla 4.6: Selección de estructura, según longitud de transportador…………….113 Tabla 4.7: Máxima separación de columnas…………………………………………114 Tabla 4.8: Propiedades de perfil estructural “C”……………………………………..121 Tabla 4.9: costo total del proyecto…………………………………………………….125. ix Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. RESUMEN. El presente trabajo titulado, tiene por objetivo diseñar y seleccionar los componentes mecánicos de una faja transportadora de 150 m de longitud, para transporte de bagazo de caña de azúcar a una capacidad de 60 t/h en la empresa Agrolmos S.A.A, para así poder evacuar dicho material a los pozos de compostaje. Este trabajo está basado en la metodología de diseño de fajas transportadoras por la “Asociación de fabricantes de equipos de transporte” (CEMA) y la utilización del programa de ingeniería “Solidworks” como una herramienta de ayuda para análisis estático de la estructura del transportador. En el capítulo I, trata sobre la realidad problemática de la empresa, así mismo, el motivo por el cual nos aminamos a diseñar una faja transportadora, con el fin de facilitar el transporte a granel y de manera continua a menor costo. En el capítulo II, trata de explicar paso a paso la metodología de cálculo basado en el manual CEMA; en donde se expone el uso de ecuaciones, gráficos y tablas, para determinar parámetros de funcionamiento (velocidad, potencia) y seleccionar los componentes mecánicos del transportador (polines, poleas, faja, sistema de accionamiento, limpiador, transmisión, estructura soporte). En el capítulo III, se expone la secuencia a seguir para el cálculo y selección de componentes; se recaudó información (capacidad de faja, material a transportar, altura y longitud del trasportador), se determinó ancho y velocidad de faja, finalmente se calculó los parámetros y selección de componentes del transportador. En el capítulo IV, se presentan los resultados como ancho de faja (30”), velocidad de faja (1.71 m/s), potencia de accionamiento (20 hp), etc. y se realiza un análisis estático a la estructura del transportador con el programa Solidworks.. Palabra clave: Diseño de faja transportadora. x Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. ABSTRACT. The objective of this work is to design and select the mechanical components of a 150 m long conveyor belt, for the transport of sugarcane bagasse at a capacity of 60 t / h in the company Agrolmos SAA, in order to evacuate said material to composting wells. This work is based on the design methodology of conveyor belts by the " Conveyor Equipment Manufacturers Association " (CEMA) and the use of the "Solidworks" engineering program as a tool for static analysis of the structure of the conveyor. In Chapter I, it deals with the problematic reality of the company, as well as the reason why we are encouraged to design a conveyor belt, in order to facilitate transport in bulk and continuously at a lower cost. In Chapter II, try to explain step by step the calculation methodology based on the CEMA manual; where the use of equations, graphs and tables is exposed, to determine operating parameters (speed, power) and select the mechanical components of the conveyor (idlers, pulleys, belt, drive system, cleaner, transmission, support structure). In chapter III, the sequence to follow for the calculation and selection of components is explained; Information was collected (belt capacity, material to be transported, height and length of the conveyor), width and belt speed were determined, finally the parameters and selection of conveyor components were calculated. In Chapter IV, the results are presented as belt width (30”), belt speed (1.71 m / s), drive power (20 hp), etc. and a static analysis is carried out on the conveyor structure with the Solidworks program.. Keyword: Conveyor belt design. xi Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. CAPITULO I 1. Introducción 1.1 Realidad problemática. Agrolmos S.A. es una empresa que contempla actividades agroindustriales con el objetivo de fabricar y comercializar azúcar a partir del cultivo de caña. Ubicado entre los valles de los ríos Cascajal y Olmos en el departamento Lambayeque, Provincia Lambayeque, distrito de Olmos. Agrolmos S.A. está procesando un flujo aproximado de 250 t/h de caña, al pasar por los molinos respectivos, aproximadamente entre el 30-40 % se convierte en jugo y el 60-70% es bagazo. Al bagazo de caña se da muchos usos productivos (fabricación de papel, cogeneración de energía, etc); la empresa Agrolmos S.A. busca producir Azúcar totalmente orgánico, lo cual incluye desde el cultivo de la caña de azúcar, en vista de ello pretenden producir abonos orgánicos (compostaje) con el excedente del bagazo de caña no utilizado por las calderas. La planta de compost está ubicado a 1000 m de la zona de extracción de jugo, para lo cual tenemos que transportar a grandes distancias, de forma continua el bagazo. El transporte del bagazo es una de las necesidades latentes en la empresa Agrolmos S.A, lo cual justifica la necesidad de diseñar una faja transportadora de 60 t/h de bagazo. 1.2 Problema ¿Cuáles son las características técnicas de un sistema de transporte mediante faja transportadora de 150 m para 60 t/h de bagazo?. 1 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.3 Hipótesis Aplicando el método de CEMA es posible diseñar el sistema de transporte de 150 m por faja transportadora para 60 t/h de bagazo y usando solidworks se puede diseñar los bastidores y estructura. 1.4 Objetivos: 1.4.1 Objetivo general: Diseñar y seleccionar los componentes mecánicos de una faja transportadora de 150 m de longitud, para transporte de bagazo de caña de azúcar a una capacidad de 60 t/h en la empresa Agrolmos S.A.A 1.4.2 Objetivos específicos:  Determinar ancho y número de lonas de la banda transportadora para el transporte de 60 t/h de bagazo de caña.  Calcular velocidad de avance de la faja transportadora necesaria para una capacidad de 60 t/h continuo de bagazo de caña.  Diseñar y seleccionar polines de carga y de retorno.  Calcular las tensiones máximas que debe soportar la cinta.  Calcular la potencia necesaria para accionar la cinta transportadora  Diseñar y seleccionar polea motriz y conducido.  Determinar el sistema tensor.  Determinar el sistema de limpieza  Diseñar y simular los bastidores y la estructura para la cinta transportadora usando solidworks.  Seleccionar el sistema de transmisión de potencia. 2 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.5 Justificación. Debido a la necesidad de trasladar de forma continua el bagazo sobrante de la cogeneración de energía, entre los calderos y los pozos para compostaje de la empresa Agrolmos, es que me anima a realizar el diseño de un Transportador de Faja de 60 t/h de capacidad y 150 m de longitud de faja para transporte de bagazo de caña de azúcar, teniendo en cuenta su confiabilidad y disponibilidad (operaciones continuas), ventajas ambientales, seguridad, bajos costos de trabajo respecto a utilización a otros medios de transporte, bajos costos en consumo de energía, bajos costos de mantenimiento y transportación a grandes distancias.. 3 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. CAPITULO II. 2. Antecedentes y marco teórico. 2.1 Antecedentes. Analizando la situación económica que atraviesa el país, observamos que la AGROINDUSTRIA es el segundo sector después de la minería que más aporta en divisas a la economía de nuestro país respecto a otros sectores como Construcción, pesquería, etc. Debido a grandes inversiones en extensas áreas de cultivo de caña de azúcar a lo largo del litoral del norte del Perú, los cuales posteriormente serán procesados para convertir en azúcar y otros productos derivados, conllevando ello en utilizar sistemas de transporte de material, siendo las Fajas Transportadoras muy requeridas para realizar este tipo de operaciones. Tesis: “Diseño de un transportador de carga”. Autor: Ing. Joel Puente Sanchez. El objetivo de ésta tesis es la aplicación de los conceptos teóricos del diseño mecánico en un proyecto específico, en este caso un transportador de carga, así como la aplicación de conceptos de selección de materiales en la realización de dicho proyecto. Este transportador tiene aproximadamente 600 pies de longitud y será capaz de transportar en forma continua 900 t/h de carbón coke desde el interior de una mina situada a 500 m. sobre el nivel del mar operando 16 horas de funcionamiento continuo. Para lo cual se seleccionó una faja de 36”, estación de polines CNT a 20°con diámetro de 6”, estación de polines RNS de 6”, potencia del motor 60 hp a 1750 rpm y polea motriz de 30” de diámetro.. 4 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Tesis: “Diseño y montaje de una cinta transportadora de sal en la planta de la empresa Quimoalqui S.A.” Autor: González Orozco Elmer David El objetivo del presente trabajo es realizar el diseño de una cinta transportadora de sal. Se busca que la cinta sea montada y/o instalada de acuerdo al diseño requerido, se han realizado los cálculos para poder determinar cuál es la opción más eficiente para el transporte de materiales. El autor llega a la conclusión que para el diseño de una cinta transportadora se debe de tener en cuenta las características de las piezas del cual se estaría conformando el equipo, para evitar retraso en la producción. Se deben de tener muy claros los factores que involucra el diseño del sistema, que por medio del cual permitiría que el diseño pueda ser accesible. La totalidad de los rodillos a utilizar en el proyecto tipo V es de 37 de 6.5 cm de diámetro, tipo U es de 13 de 6.7 cm de diámetro, los tensores son 21 de 6.4 cm de diámetro y los rodillos de retorno, incluyendo los tambores motrices, son 6. La capacidad de almacenaje que debe de contener la bodega de materia prima es de 5000 t que se requiere almacenar por lo que la operación debe de generarse con un flujo másico de 92 t/h.. 2.2 Marco teórico. 2.2.1 Banda transportadora [4] La banda es uno de los elementos más importantes de toda la instalación y se le puede considerar como el elemento principal, pues tiene que ser capaz de cumplir las siguientes funciones.. -. Absorber las tensiones desarrolladas en el arranque.. -. Transportar la carga.. -. Absorber la energía de impacto en el punto de carga.. 5 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Resistir a los efectos de temperatura y agentes químicos (calor, aceite y la. -. grasa que contiene los materiales, acidez, etc). Cumplir con los requisitos de seguridad como la resistente al fuego.. -. 2.2.2 Tipos de bandas bandas transportadoras Las bandas se pueden clasificar según los diferentes aspectos:  Según el tipo de tejido.   . De algodón. De tejidos sintéticos De cables de acero.  Según la disposición del tejido.  . De varias telas o capas. De tejido sólido..  Según el aspecto de la superficie portante de la carga.   . Lisas. Rugosas. Con nervios, tacos o bordes laterales vulcanizados.. 2.2.3 Constitución de la banda La banda, al cumplir la función de transportar, está sometida a:. -. Acción de las fuerzas longitudinales que producen alargamientos.. -. Peso del material entre las ternas de rodillos portantes, que producen flexiones locales, tanto en el sentido longitudinal como en el transversal, y ello a consecuencia de la adaptación de la banda a la terna de rodillos.. -. Impactos del material sobre la cara superior de la banda, que producen erosiones sobre la misma.. 6 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Para soportar adecuadamente estas influencias, la banda está formada por dos componentes básicos.. -. El tejido o carcasa, que transmite los esfuerzos.. -. Los recubrimientos, que soportan los impactos y erosiones (ver figura 2.2). Figura 2.1: Partes de una banda.. El tejido está constituido por la urdimbre o hilos longitudinales y por la trama o hilos transversales. La urdimbre, que soporta los esfuerzos de tracción longitudinales, es en general bastante más resistente que la trama, la cual solo soporta esfuerzos transversales secundarios, derivados de la adaptación a la forma de artesa y de los producidos por los impactos. La rigidez transversal de la trama, no debe ser excesiva, con el fin de que la banda pueda adaptarse bien a la artesa formada por la terna de rodillos. Los recubrimientos o partes externas están formados por elastómeros (caucho natural), PVC u otros materiales. El recubrimiento superior es el que soporta el material el inferior es el que está en contacto con los rodillos, por ello, el recubrimiento superior tendrá mayor espesor que el inferior.. 7 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. a) Tejidos Los tejidos empleados en la actualidad para el diseño de una banda, son los mostrados en la Tabla 2.1. Tabla 2.1: Tipos de tejidos.. b) Recubrimientos El espesor de los recubrimientos de la carcasa se define en función del tipo de aplicación de la banda y de la anchura de ésta, además de otras características como el tipo de material y grado de abrasión. La goma o caucho es el elemento básico de los recubrimientos. Tomando en consideración las propiedades mecánicas de resistencia, alargamiento y abrasión, se han establecido las categorías W, X, Y, Z en la Tabla 2.2.. 8 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Tabla 2.2: Calidad de los recubrimientos. Norma DIN 22102.. La cubierta protege a la carcasa de la abrasión y cualquier otra condición local que contribuya al deterioro de la banda. 2.2.4 Uniones de las bandas transportadoras En la actualidad, los sistemas de unión más empleados son el empalme con grapas, el vulcanizado en caliente y el vulcanizado en frío. Las uniones de las bandas pueden ser vulcanizadas o grapadas. Para bandas cortas del orden de 20-30 metros se suministran cerradas, es decir en sin-fin, efectuándose por tanto la vulcanización en fábrica, por el contrario, en bandas largas la unión se hace normalmente vulcanizando en obra o mediante grapas metálicas, este es el caso de las bandas del interior de mina, que por falta de espacio es imposible vulcanizarlas (ver Figura 2.2). Las condiciones que debe cumplir una unión mediante grapas son.. -. Garantizar igual resistencia en el empalme que en la propia banda.. -. Facilitar la adaptación de los tambores.. -. Posibilitar la adaptación en los dos sentidos.. -. Poseer flexibilidad transversal.. -. No deteriorar las telas de las bandas.. 9 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Los inconvenientes, se detallan a continuación.. -. Posibilidad de penetración de la humedad y el polvo en la carcasa, con posibilidad de ataque de productos químicos al quedar las telas al descubierto.. -. No poder emplearse en cintas para el transporte de personal, por el riesgo de producir heridas en las personas.. Figura 2.2: Empalme de banda con grapas El empalme vulcanizado en caliente se realiza por medio de prensas vulcanizadoras (ver figura 2.3). Tiene la ventaja de proporcionar una mayor resistencia, duración y suavidad en el funcionamiento. Por las características del empalme, resulta imposible que el material transportado se filtre. La continuidad de la unión evita daños o interferencias en los limpiadores de contacto deslizante. Tiene la desventaja de ser más costoso, requerir más tiempo para su realización y necesitar una mano de obra más calificada.. 10 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Figura 2.3: Empalme de banda vulcanizado en caliente El empalme vulcanizado en frío utiliza cementos especiales que vulcanizan químicamente a temperatura ambiente. No se requiere el empleo de prensas vulcanizadoras para su realización. Su resistencia es suficiente para muchas instalaciones, siendo su ejecución más sencilla. Su aplicación está limitada por la temperatura que estará sujeta la banda durante su operación. La construcción del empalme es similar a la del vulcanizado en caliente.. 2.2.5 Partes de una faja transportadora [3] Una faja transportadora está compuesta por varios elementos que desempeñan una función específica en el equipo. Los principales componentes del sistema son: las poleas, los polines, el sistema de accionamiento, el tensor, el skirtboard y la estructura soporte (ver figura 2.4). En algunos transportadores se adicionan otros componentes especiales como los plows, el tripper, coberturas, etc. Las poleas, por su posición y función, pueden ser motrices, de cola, tensoras o de desviación. Por su estructura puede ser de tipo tambor o de aletas.. 11 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Figura 2.4: Partes principales de un transportador mecánico. a) Poleas En el caso de poleas motrices, la superficie cilíndrica de la polea lleva un revestimiento de caucho para una mejor transmisión de la potencia. Algunas poleas se fabrican con una curvatura en el centro para corregir problemas de des-alineamiento, en la figura 2.5 se muestran los tipos de poleas.. Figura 2.5: Tipos de poleas. 12 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. b) El takeup, también llamado compensador: Es el elemento que sirve para tensionar la banda en el lado flojo y evitar el resbalamiento. Además, se utiliza para compensar los cambios de longitud de la banda. Existen 2 tipos de compensadores: manuales y automáticos. Los compensadores manuales (tipo tornillo) se usan para cintas de corta longitud y tensiones pequeñas (ver figura 2.6). Los compensadores automáticos pueden ser operados por gravedad, con energía hidráulica, eléctrica o neumática.. Figura 2.6: Tensor manual tipo tornillo c) Los polines: Son los rodillos que soportan a la banda transportadora en su recorrido de carga y reenvío. Dependiendo de su ubicación y función pueden ser de varios tipos: polines de carga, polines de retorno, polines de impacto y polines guía.. -. Los polines de carga soportan la banda transportadora cargado con material. Pueden ser de 2 tipos: polines acanalados (ver figura 2.7) y polines planos. Los polines acanalados poseen 3 rodillos (los rodillos de los extremos son inclinados y polín el central, horizontal) y se utilizan para trasladar mayor tonelaje.. 13 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Figura 2.7: Polín de carga de tres rodillos iguales. -. Los polines de retorno que soportan a la banda transportadora en su recorrido de regreso. Pueden tener 2 configuraciones: rodillos horizontales (ver figura 2.8) y rodillos en “V”. Los rodillos en “V” se utilizan para mejorar el alineamiento y mayores capacidades de carga.. Figura 2.8: Polín de retorno plano. -. Los polines de impacto (ver figura 2.9) están ubicados en la zona de descarga de material sobre la banda. Están formados por rodillos hechos de material resiliente (absorbe el impacto) que disminuyen el desgaste de la banda debido al golpe del material sobre ésta.. Figura 2.9: Polín de impacto de tres rodillos iguales 14 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. -. Los polines guía (ver figura 2.10) ayudan a mantener la cinta alineada en situaciones difíciles. Están constituidos por un armado de rodillos de carga sobre un pivote central aproximadamente perpendicular a la cinta transportadora. Los rodillos hacen que la cinta se asiente bien durante el sesgo, y posteriormente la misma se estimula a regresar a la línea central por medio de los pequeños rodillos laterales de sesgo.. Figura 2.10: Polín guía de banda. d) El sistema de accionamiento: Es el responsable de dar movimiento a la faja transportadora a plena carga. Está conformado por el motor, el reductor de velocidad, los acoples y la polea impulsora o motriz (ver figura 2.11).. Figura 2.11: Sistema de accionamiento por motor eléctrico. 15 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. a) Sistema de limpieza [9] Muchos materiales sobre la cinta son adherentes ó pegajosos. Parte de ellos no son descargados, regresando por la vía de retorno, depositándose en los bastidores, y provocando desalineación en la correa, pudiendo ésta llegar a dañarse por recostarse a la estructura soporte. La idea entonces es ir limpiando la cinta una vez vaciada, antes de que se ponga en contacto con cualquier polea deflectora o bastidor de retorno. Como el material adherente se puede pegar tanto en la cinta como en una polea deflectora, se han diseñado limpiadores para cada uno de esos elementos. Para la cinta hay de varios tipos y debido al número de factores que hay que tomar en cuenta como son la temperatura, el contenido de humedad, y el tamaño del material entre otros, la efectividad podría variar al elegir uno en particular.  Limpiador primario:. Instalados en la polea del cabezal. Instalado debajo del flujo de material. La hoja siempre es más angosta que el ancho de banda. Idealmente, la hoja cubre únicamente el trayecto del material de la banda. Retira los objetos grandes. Normalmente limpia hasta el 80% de los residuos generados.  Limpiador secundario. Se encuentran ubicados justo donde se separa la banda de la polea del cabezal y en cualquier lugar debajo de la línea de banda. Los secundarios especiales pueden montarse debajo de la polea del cabezal. El ancho de la hoja siempre es del ancho de banda o más. Retira las partículas finas y pegajosas en el trabajo de limpieza final. Las eficiencias en limpieza pueden ser hasta más del 90%. Es posible que se necesite un rodillo de sujeción para obtener un rendimiento máximo. 16 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Figura 2.12: posición de limpiador primario como secundario.. 2.2.6 Características de material [3] Para poder realizar un buen diseño de la faja transportadora se debe conocer las propiedades y características del material. Los parámetros más importantes son:  Ángulo de reposo del material: Es el ángulo que forma la superficie del material apilado libremente en reposo con la horizontal.  Ángulo de carga: Es el ángulo que forma la superficie del material con la horizontal cuando es cargado sobre una faja en movimiento. Este ángulo suele ser 5° a 15° menos que el ángulo de reposo, aunque en algunos materiales puede llegar a 20° menos (ver tabla 2.3).. 17 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Tabla 2.3 Fluidez, Ángulo de Reposo, Ángulo de Carga. Fuente: CEMA  Ángulo de inclinación máximo: Es el ángulo máximo que puede inclinarse una faja transportadora sin producirse derramamiento del material.. Existen otras propiedades importantes del material que también se deben conocer como son: el grado de abrasividad, el porcentaje de finos y gruesos, la fluidez, la temperatura del material, etc.. Figura 2.13: Ángulo de carga de material. 18 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Tabla 2.4: Propiedades de los materiales y pesos.. Fuente: CEMA. La mayoría de los materiales utilizado en la industria han sido estudiados y sus características principales han sido calculadas y designadas con un código de acuerdo a la tabla 2.4. Los valores presentados son valores promedios que pueden variar en situaciones específicas de trabajo.. 2.2.7 Velocidad, capacidad y ancho de faja. [1] Ancho de la cinta: Las bandas transportadoras según el sistema americano pueden tener un ancho de 18, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 60, 72, 84, 96 pulgadas, aunque también existen fajas en el sistema métrico. Para una velocidad de transporte. determinada,. el. ancho. y. la. capacidad. se. incrementan. proporcionalmente. El ancho depende mucho del tamaño del terrón del material y debe ser el adecuado para evitar atascamiento en los chutes de carga.. 19 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(32) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Tamaño de material: En materiales con un ángulo de carga de 20°, 10% de terrón y 90% de finos, el tamaño máximo recomendado de terrón es de 1/3 del ancho de cinta. Para materiales con 100% de terrón (sin finos), el tamaño máximo recomendado del terrón es de 1/5 del ancho de cinta. Esta relación entre el tamaño del material y el ancho de faja, el cual se plasma en la Figura 2.14:. Figura 2.14: Relación de Tamaño de Material y Ancho de Faja. Fuente: CEMA. a) Velocidad de cinta: Las velocidades de transporte adecuadas dependen de las características del material a transportar, la capacidad deseada y de las tensiones de la cinta que participan. Por ejemplo, los materiales polvorientos se transportan a bajas velocidades para minimizar el levantamiento de polvo, particularmente en los puntos de carga y descarga.. 20 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(33) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Las velocidades recomendadas de acuerdo al tipo de material transportado y al ancho de faja se resumen en la Tabla 2.5:. Tabla 2.5: Velocidad Máxima según Material y Ancho de Faja. Fuente: CEMA Sección de carga del material: El área de carga está divida en 2 partes. Una es área del segmento trapezoidal, Ab. La otra es el área del segmento circular, As. La suma de ambas es el área transversal, At = Ab + As, (ver figura 2.15). 21 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(34) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Figura 2.15: Sección de Área de Carga α: Ángulo de carga, grados. β: Ángulo de los polines, grados. As: Área transversal del sector circular, inches^2. Ab: Área transversal del sector trapezoidal, inches^2. L: Longitud de un borde del área trapezoidal, inch. L1: Longitud del otro borde del área trapezoidal, inch. j: Altura de área trapezoidal, inch. B: Ancho de faja, inch. c: Distancia de borde, c= 0.55b +0.9, inch.. 𝐴𝑏 =. (𝐿+𝐿1)∗𝑗. 𝐴𝑠 = (. (2.1). 2 0.185∗𝑏+0.125+(0.2595∗𝑏−1.025)∗𝑐𝑜𝑠𝛽 2 𝑠𝑒𝑛𝛼. 𝜋∗𝛼. ) ∗ ( 180 −. 𝐴𝑡 = 𝐴𝑏 + 𝐴𝑠. 𝑠𝑒𝑛2𝛼 2. ). (2.2) (2.3). b) Capacidad de la faja transportadora: La capacidad requerida de la faja transportadora es uno de los parámetros más importantes de diseño. Mediante el uso de tablas y datos establecidos se puede. 22 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(35) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. encontrar el ancho de la faja más adecuado. Los pasos para este cálculo son los siguientes:. 1. Mediante el uso de la Tabla 2.3 se determina el ángulo de carga, el cual es aproximadamente de 5 a 15 grados menos que el ángulo de reposo. 2. Se determina la densidad del material (en libras /pie3), según Tabla 2.4. 3. Se escoge la forma del polín de carga más adecuado (explicado más adelante). 4. De acuerdo a la Tabla 2.5 de velocidades máximas recomendadas se selecciona la velocidad de faja más apropiada. 5. Luego se convierte las toneladas por hora requerida del sistema de transporte de materiales en unidades de piesˆ3/hr. 𝑝𝑖𝑒𝑠3. 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 (. ℎ𝑟. 𝑡𝑝ℎ∗2000. ) = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙. (2.4). 6. Después se convierte la capacidad requerida de piesˆ3/hr a la capacidad equivalente a una velocidad de 100 fpm. 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 =. 𝑝𝑖𝑒 3 ℎ𝑟. 100. ∗ 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 (𝑓𝑝𝑚). (2.5). 7. Usando esta capacidad equivalente calculada se selecciona el ancho de faja adecuado según (Anexo A, Tabla A2). 8. Si el material es grande, se debe comprobar que la relación del tamaño del material y el ancho de banda esté de acuerdo a la Figura 2.16.. 2.2.8 Selección de polines [1] La selección de los polines depende de varios factores, como son el tipo de servicio, las condiciones de operación, el llevado de la carga y la velocidad de la cinta. Los polines son clasificados de acuerdo al (anexo a, tabla A3).. 23 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(36) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Los factores que se tienen que considerar para el espaciamiento son el peso de la faja, el peso del material, el tipo de polín, la flecha permitida de la faja, la vida del polín, la capacidad de la faja, y la tensión efectiva. En el (anexo A, tabla A3) se presenta una lista con los espaciamientos recomendados, según las buenas prácticas de ingeniería, cuando no está especificado un límite para la fecha de la faja. Los polines en la zona de descarga (polines de impacto) deben espaciarse para mantener la faja estable y mantener el contacto de la goma del skirtboard con la faja a lo largo de su longitud. Se debe prestar atención a los puntos de carga a fin de evitar derramamiento y fuga de material debajo de los skirtboard, y al mismo tiempo evitar demasiado desgaste de la cubierta. Generalmente el espaciamiento de los rodillos de impacto es la mitad de los valores mostrados en el (anexo A, tabla A4). La distancia de transición entre el último polín de carga y la polea debe ser la adecuada. Si esta distancia es pequeña, la tensión de faja en los bordes se puede incrementar hasta exceder el límite elástico del tejido deformando la banda de forma permanente y dificultando el guiado de la banda. Por el contrario, si esta distancia de transición es muy grande puede ocurrir derramamiento del material. Por este motivo, la distancia de transición recomendada en los puntos de descarga se presenta en el (anexo A, tabla A5), para polines que están al mismo nivel de la polea.. Figura 2.16: Distancia de transición en zona de descarga de material 24 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(37) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. La vida de los polines está influenciada por varios factores como son los rodamientos, la velocidad, el tipo de material, el mantenimiento, el ambiente, la temperatura, etc. Por lo general, la vida del rodamiento es un indicador de la vida del polín, aunque existen otros factores mucho más importantes que también pueden influenciar (sellos, por ejemplo). El instituto CEMA utiliza este parámetro para establecer la vida de los polines. La definición de vida útil de un polín de faja corresponde al número de horas transcurridas donde un mínimo de 90% de los rodamientos aun funciona sin incremento de ruido o torque. Las siguientes tablas muestran las cargas que pueden soportar los polines de la serie CEMA B, C, D, E. Esta clasificación de los polines está basada en su vida útil de la siguiente manera.. -. CEMA B, vida útil de 30,000 horas con una velocidad de 500 rpm.. -. CEMA C, vida útil de 30,000 horas con una velocidad de 500 rpm.. -. CEMA D, vida útil de 60,000 horas con una velocidad de 500 rpm.. -. CEMA E, vida útil de 60,000 horas con una velocidad de 500 rpm.. Estos ratios de carga y vida útil son valores mínimos que los polines CEMA deben cumplir. Los valores más cercanos son suministrados por los fabricantes de polines, los cuales pueden ser más altos.. Nota: -. Los ratios de carga son para polines de tres rodillos iguales.. -. Las cargas también aplican para rodillos de impacto.. -. Los ratios de carga son basados en una distribución de carga de 70% en el centro del rodillo y 15% en cada rodillo lateral. -. Rodillos desiguales no son cubiertos por este estándar.. Para seleccionar el polín adecuado seguimos los pasos a continuación: . Paso1: Calculamos la carga sobre el polín con la siguiente formula: 25. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(38) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 𝐶𝐼𝐿 = (𝑊𝑏 + 𝑊𝑚 ∗ 𝐾1 ) ∗ 𝑆𝑖 + 𝐼𝑀𝐿. (2.6). CIL: Carga que soporta un polín de carga, en libras Wb: Peso lineal de la faja, lb/pie, según (anexo A, tabla A7). Wm: Peso del material, lb/pie, 𝐼𝐿 = (𝑤𝑏 + 𝑤𝑚 ) ∗ 𝑆𝑖. (α). 𝐴𝐿 = 𝐼𝐿 ∗ 𝐾1 ∗ 𝐾2 ∗ 𝐾3 ∗ 𝐾4. (β). 𝑊𝑚 =. 𝑄∗2000. (2.7). 60∗𝑉𝑒𝑒. Q: Cantidad de material transportado, tph. Vee: Velocidad de diseño, fpm. Si: Espaciamiento de polines de carga, pies K1: Factor de ajuste por tamaño, según (anexo A, tabla A17). IML: Fuerza por des-alineamiento (libras), debido a desviación de las alturas. 𝐷∗𝑇. 𝐼𝑀𝐿 = 6∗𝑆. (2.8). 𝑖. D: Des-alineamiento, pulg T: Tensión de faja, lb. Si: Espaciamiento, pies.. Figura 2.17: Tensiones por des-alineamientos. 26 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(39) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. -. Para fajas de cables de acero este peso se debe incrementar en 50%.. -. El peso puede variar entre diferentes fabricantes. Utilizar un valor estimado mayor. En lo posible utilizar el peso del fabricante.. . Paso 2: Calculamos la carga de los polines de retorno. El polín seleccionado deberá soportar una carga igual o mayor.. 𝐶𝐼𝐿𝑟 = (𝑊𝑏 ∗ 𝑆𝑖 ) + 𝐼𝑀𝐿, en libras. (2.9). 𝐼𝐿 = (𝑤𝑏 ) ∗ 𝑆𝑖. (γ). ALr = IL*K2*K3*K4. (δ). 2.2.9 Tensión efectiva [1] La tensión efectiva es la fuerza que actúa en la polea motriz encargada de conducir o frenar al transportador cargado a la velocidad de diseño. Para calcular su valor es necesario identificar y evaluar cada uno de las fuerzas que actúan sobre la faja y que contribuyen a la tensión efectiva total en la polea motriz. Estas fuerzas resistivas son las siguientes:. -. La carga gravitacional para levantar o bajar el material que ha de ser transportado.. -. La resistencia a la fricción de los componentes del transportador, accionamiento, y todos los accesorios, mientras la cinta opera a la capacidad de diseño.. -. La resistencia por fricción del material desde el momento en que está siendo transportado.. -. La fuerza requerida para acelerar el material continuamente desde el momento en que es alimentado la cinta desde un chute ó un alimentador.. La fórmula básica para el cálculo de la tensión efectiva viene dada por la siguiente ecuación: 27 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(40) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 𝑇𝑒 = 𝐿 ∗ 𝐾𝑡 (𝐾𝑥 + 𝐾𝑦 ∗ 𝑊𝑏 + 0.015 ∗ 𝑊𝑏 ) + 𝑊𝑚 (𝐿 ∗ 𝐾𝑦 ± 𝐻) + 𝑇𝑝 + 𝑇𝑎𝑚 + 𝑇𝑎𝑐 (2.10). Los siguientes son los parámetros utilizados en el cálculo de la tensión efectiva:. Ai: Tensión en la faja requerida para vencer la resistencia a la fricción y rotación de los polines, en libras. C1: Factor de modificación friccional para transportadores regenerativos. H: Distancia vertical que el material es levantado o descendido, en pies. Kt: Factor de corrección de temperatura ambiental, ver gráfica. Kx: Factor para calcular la resistencia friccional de los polines y la resistencia de deslizamiento entre la faja y los polines, en libras por pie. Ky: Factor para calcular la resistencia de la faja a doblarse entre dos polines debido a la combinación del peso de la faja y del material cargado. Para los polines de retorno usar la constante de 0.015 en vez de Ky. L: Longitud del transportador, pies. Q: Toneladas por hora del transportador, tph, toneladas menores de 2000 lbs Si: Espaciamiento entre polines, en pies. Tac: Tensión total debido a los accesorios del transportador, en libras. 𝑇𝑎𝑐 = 𝑇𝑠𝑏 + 𝑇𝑝𝑙 + 𝑇𝑡𝑟 + 𝑇𝑏𝑐. (2.11). Tam: Tensión resultante de la fuerza para acelerar el material continuamente desde que es alimentado sobre la faja, en libras. Tb: Tensión resultante de elevar o bajar de la faja, en libras 𝑇𝑏 = ±𝐻 ∗ 𝑊𝑏. (2.12). Tbc: Tensión resultante debido a los dispositivos de limpieza como son los rascadores, en libras Te: Tensión efectiva en la polea motriz, en libra. Tm: Tensión resultante de elevar o bajar el material transportado, libras. 28 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(41) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 𝑇𝑚 = ±𝐻 ∗ 𝑊𝑚. (2.13). Tp: Tensión resultante de la resistencia de la faja a doblar alrededor de la polea y de la resistencia de rotación de la polea en sus rodamientos, total de todas estas fuerzas, en libras. Tpl: Tensión resultante de la resistencia friccional de los plows, en libras. Tsb: Tensión resultante de la resistencia friccional de los delantales del skitboards, en libras. Ttr: Tensión resultante de la resistencia friccional adicional de las poleas y el doblado de la baja en los trippers. Tx: Tensión resultante de la resistencia friccional de los polines de carga y retorno, en libras. 𝑇𝑥 = 𝐿 ∗ 𝐾𝑥 ∗ 𝐾𝑡. (2.14). Tyb: Tensión total resultante de la resistencia de la faja a doblarse sobre los polines de carga y retorno, en libras. 𝑇𝑦𝑏 = 𝑇𝑦𝑐 + 𝑇𝑦𝑟. (2.15). Tyc: Tensión resultante de la resistencia de la faja a doblarse cuando corre sobre los polines de carga, en libras. 𝑇𝑦𝑐 = 𝐿 ∗ 𝐾𝑦 ∗ 𝑊𝑏 ∗ 𝐾𝑡. (2.16). Tyr: Tensión resultante de la resistencia de la faja a doblarse cuando corre sobre los polines de retorno, en libras. 𝑇𝑦𝑟 = 𝐿 ∗ 0.015 ∗ 𝑊𝑏 ∗ 𝐾𝑡. (2.17). Tym: Tensión resultante dela resistencia de la faja a doblarse debido al material que corre sobre los polines de carga, en libras.. 29 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(42) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 𝑇𝑦𝑚 = 𝐿 ∗ 𝐾𝑦 ∗ 𝑊𝑚. (2.18). Vee: Velocidad de diseño de faja, fpm. Wb: Peso de faja en libras por pie de longitud. Wm: Peso del material en libras por pie de longitud.. 𝑊𝑚 =. 𝑄∗2000 60∗𝑉. =. 33.33∗𝑄 𝑉. Los factores Kt, Kx y Ky son usados para el cálculo de los componentes de la fuerza efectiva. A continuación, se detalla el procedimiento de cálculo:  Factor de corrección de la temperatura (Kt).. La resistencia a la rotación y la resistencia a la flexión de la faja aumentan en condiciones de operación frías.. Figura 2.18: Factor de temperatura. Fuente: CEMA Kt es un factor que incrementará la tensión efectiva de la faja en condiciones de operación a baja temperatura. 30 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(43) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN.  Factora Kx: Factor de fricción de polines.. La fuerza de fricción de los rodillos de los polines y la resistencia entre la faja y los rodillos puede ser calculada mediante el uso del factor de corrección Kx. La ecuación para este factor es la siguiente: 𝐴𝑖. 𝐾𝑥 = 0.00068(𝑊𝑏 + 𝑊𝑚 ) + 𝑆𝑖 , en libras/pie. (2.19). Ai = 1.5 para polines 6”, CEMA C6, C5. Ai = 1.8 para polines 5”, CEMA B5, C5, D5. Ai = 2.3 para polines 4”, CEMA B4, C4. Ai = 2.4 para polines 7”, CEMA E7. Ai = 2.8 para polines 6”, CEMA E6.. Para transportadores decrecientes regenerativos, Ai = 0.  Factor para calcular tensión por flexión de la faja y la carga sobre los bastidores (Ky).. Los esfuerzos de la faja a doblarse cuando corre sobre los polines debido al peso de la faja y de la carga transportada generan fuerzas de tensión sobre la faja. El factor Ky nos ayuda a calcular estas tensiones. Del (anexo A, tabla A9) nos da los valores de Ky para polines de carga para gran variedad de pesos de faja y carga, Wb + Wm, espaciamiento de polines Si, y porcentaje de inclinación del transportador con la horizontal. Para un espaciamiento entre polines diferentes se debe aplicar el factor de corrección del (anexo A, tabla A17). Resumen de las componentes de la tensión efectiva:. 1) Tx: Resistencia a la fricción de los polines de carga y de retorno, en libras.. 31 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.