Universidad Nacional de La Libertad
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Facultad de Ingeniería
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Escuela de Ingeniería Mecanica
Escuela de Ingeniería Mecanica
Curso:
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Transporte
Transporte
Mecanico.
Mecanico.
Tema:
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Elevador
Elevador
de
de
cangilones.
cangilones.
Integrantes:
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Miguel
Miguel
Requelme
Requelme
Tello
Tello
David Requelme
David Requelme
Sebastian
Sebastian
Docente: Ing.
Docente: Ing.
Hector Aguado Mere
Hector Aguado Mere
Ciclo:
X
Ciclo:
X
Trujillo 2011
ELEVADOR DE C
ELEVADOR DE C
ANGILONES
ANGILONES
1.-1.- INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
La necesidad de transportar cargas surgio desde la antigüedad por razones de reducir los La necesidad de transportar cargas surgio desde la antigüedad por razones de reducir los esfuerzos a realizar en el menor t
esfuerzos a realizar en el menor tiempo posible, como se muestra en liempo posible, como se muestra en los siguientesos siguientes grabados.
grabados.
Guirnalda de cangilones o sarilla, para elevar agua destinada al consumo humano o animal. El dibujo está basado en el Guirnalda de cangilones o sarilla, para elevar agua destinada al consumo humano o animal. El dibujo está basado en el realizado por al-Jazar, ingeniero iraquí de finales del siglo
realizado por al-Jazar, ingeniero iraquí de finales del siglo XII.XII.
Trilladora de doble criba, de principios del siglo XX.
Trilladora de doble criba, de principios del siglo XX. En esta imagen se En esta imagen se puede ver la upuede ver la utilización de una ntilización de una noria deoria de cangilones dentro de una máquina
cangilones dentro de una máquina ..
La necesidad de elevar y transportar diferentes materiales en gran cantidad en usos La necesidad de elevar y transportar diferentes materiales en gran cantidad en usos agrícolas e industriales; donde se requiere
agrícolas e industriales; donde se requiere evitar al máximo la pérdida de elementos evitar al máximo la pérdida de elementos finosfinos de manera eficiente y siempre contando con el ahorro
de manera eficiente y siempre contando con el ahorro de tiempo , ya que a medida de tiempo , ya que a medida que seque se reduce
ELEVADOR DE C
ELEVADOR DE C
ANGILONES
ANGILONES
1.-1.- INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
La necesidad de transportar cargas surgio desde la antigüedad por razones de reducir los La necesidad de transportar cargas surgio desde la antigüedad por razones de reducir los esfuerzos a realizar en el menor t
esfuerzos a realizar en el menor tiempo posible, como se muestra en liempo posible, como se muestra en los siguientesos siguientes grabados.
grabados.
Guirnalda de cangilones o sarilla, para elevar agua destinada al consumo humano o animal. El dibujo está basado en el Guirnalda de cangilones o sarilla, para elevar agua destinada al consumo humano o animal. El dibujo está basado en el realizado por al-Jazar, ingeniero iraquí de finales del siglo
realizado por al-Jazar, ingeniero iraquí de finales del siglo XII.XII.
Trilladora de doble criba, de principios del siglo XX.
Trilladora de doble criba, de principios del siglo XX. En esta imagen se En esta imagen se puede ver la upuede ver la utilización de una ntilización de una noria deoria de cangilones dentro de una máquina
cangilones dentro de una máquina ..
La necesidad de elevar y transportar diferentes materiales en gran cantidad en usos La necesidad de elevar y transportar diferentes materiales en gran cantidad en usos agrícolas e industriales; donde se requiere
agrícolas e industriales; donde se requiere evitar al máximo la pérdida de elementos evitar al máximo la pérdida de elementos finosfinos de manera eficiente y siempre contando con el ahorro
de manera eficiente y siempre contando con el ahorro de tiempo , ya que a medida de tiempo , ya que a medida que seque se reduce
2.- RESUMEN 2.- RESUMEN
Los elevadores de cangilones son dispositivos
Los elevadores de cangilones son dispositivos que desplazan material en dirección vertical oque desplazan material en dirección vertical o próxima a la vertical,
próxima a la vertical, estos son seguros y estos son seguros y sencillos, por su construcción no necesitan unasencillos, por su construcción no necesitan una envoltura de
envoltura de forma compleja forma compleja y y pueden pueden funcionar al funcionar al aire libre aire libre o encerrados.o encerrados.
Como órgano de tracción se puede elegir cadenas o bandas transportadoras motora Como órgano de tracción se puede elegir cadenas o bandas transportadoras motora accionada por una polea de diseño especial (tipo t
accionada por una polea de diseño especial (tipo tambor) que la soporta e impulsa, sobre lambor) que la soporta e impulsa, sobre laa cual van fijados un determinado número de cangilones. El cangilón es
cual van fijados un determinado número de cangilones. El cangilón es un balde que puedeun balde que puede tener distintas formas y dimensiones, esta ele
tener distintas formas y dimensiones, esta elección está condicionada por la característicacción está condicionada por la característica del elevador y de la carga.
del elevador y de la carga.
Las bandas se emplearan para transportar material movedizo
Las bandas se emplearan para transportar material movedizo o abrasivo, admitiendo estaso abrasivo, admitiendo estas mayor velocidad de desplazamiento (2.5m/s), estas bandas presentas un revestimiento de mayor velocidad de desplazamiento (2.5m/s), estas bandas presentas un revestimiento de caucho antiabrasivo, ignifugo y se eligen estás de
caucho antiabrasivo, ignifugo y se eligen estás de acuerdo a las tensiones que se gacuerdo a las tensiones que se generaraneneraran durante su desempeño.
durante su desempeño.
Las cadenas se utilizan para una gran altur
Las cadenas se utilizan para una gran altura de elevación y cargas de tamaño elevado o a de elevación y cargas de tamaño elevado o aa alta temperatura, la velocidad de desplazamient
alta temperatura, la velocidad de desplazamiento es menor o igual a 1.25 o es menor o igual a 1.25 m/s. Las cadenasm/s. Las cadenas están formadas por eslabones de rodillos, calibradas según DIN, o por mallas forjadas, están formadas por eslabones de rodillos, calibradas según DIN, o por mallas forjadas, construidas a partir de aceros especiales aleados , templados o cementados, seleccionados construidas a partir de aceros especiales aleados , templados o cementados, seleccionados convenientemente de
convenientemente de acuerdo al material, acuerdo al material, tipo de elevador tipo de elevador y dureza del sey dureza del servicio.rvicio.
Los cangilones van unidos a la banda o cadena por la parte posterior, mediante remaches o Los cangilones van unidos a la banda o cadena por la parte posterior, mediante remaches o tornillos, en forma rígida o mediante un eje basculante superior cuando trabajan montados tornillos, en forma rígida o mediante un eje basculante superior cuando trabajan montados sobre cadenas para transporte horizontal.
sobre cadenas para transporte horizontal. El desplazamiento de la
El desplazamiento de la carga a granel se efectúa carga a granel se efectúa por medio de cangilones. por medio de cangilones. Estos estánEstos están normalizados según DIN, existiendo varios diseños y perfiles para ca
normalizados según DIN, existiendo varios diseños y perfiles para cada tipo de material y seda tipo de material y se construyen de acero laminado inoxidable o nylon.
construyen de acero laminado inoxidable o nylon.
3.-CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE LOS MATERIALES A
3.-CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE LOS MATERIALES A GRANELGRANEL Los elevadores de cangilones se aplican en
Los elevadores de cangilones se aplican en depósitos de granos y producción depósitos de granos y producción alimenticia,alimenticia, producción en materiales de construcción, en industria qu
producción en materiales de construcción, en industria química, etc. Dichos elevadores deímica, etc. Dichos elevadores de dimensiones relativamente pequeñas en sección transversal, garantizan la entrega de la dimensiones relativamente pequeñas en sección transversal, garantizan la entrega de la carga a gran altura (hasta 60m)
carga a gran altura (hasta 60m) con gama de flujo de material (desde 5 con gama de flujo de material (desde 5 hasta 600hasta 600/h)/h)
Se debe tener conocimiento preciso de las características del material a transportar; para Se debe tener conocimiento preciso de las características del material a transportar; para ello han de manejarse algunas definiciones:
ello han de manejarse algunas definiciones: · Angulo de reposo del
material.-· Angulo de reposo del material.- Es el ángulo que forma la superficie del material, apiladoEs el ángulo que forma la superficie del material, apilado libremente, con la horizontal.
libremente, con la horizontal. · Angulo de
carga.-· Angulo de carga.- Se refiere al ángulo que el material forma con Se refiere al ángulo que el material forma con la horizontal cuando estála horizontal cuando está montado sobre una cinta en movimiento. Este ángulo s
montado sobre una cinta en movimiento. Este ángulo suele ser de 5º a 15º menos que uele ser de 5º a 15º menos que elel ángulo de reposo, aunque en algunos materiales puede llegar a 20º.
· Fluidez del
material.-· Fluidez del material.- Se mide por el ángulo de reposo y el ángulo de carga del material, ySe mide por el ángulo de reposo y el ángulo de carga del material, y sirve para determinar la sección transversal d
sirve para determinar la sección transversal de la carga en la que se e la carga en la que se asegure que no seasegure que no se desparramará el material. También es un indicador del ángulo
desparramará el material. También es un indicador del ángulo de seguridad de lade seguridad de la inclinación de la cinta.
inclinación de la cinta.
La fluidez depende de las características del
La fluidez depende de las características del material como son: tamaño y forma de lamaterial como son: tamaño y forma de lass partículas finas y de los terrones, proporcionalidad entre terrón y fino, rugosidad, y partículas finas y de los terrones, proporcionalidad entre terrón y fino, rugosidad, y contenido de humedad. Algunos valores se
contenido de humedad. Algunos valores se dan en la tabla siguiente.dan en la tabla siguiente.
La
La tabla tabla 3-1 3-1 Relaciona Relaciona las las características características del del material material con con los los ángulos ángulos dede reposo y de carga, y su grado de fluidez.
reposo y de carga, y su grado de fluidez.
Corrosividad
Corrosividad
Se mide mediante el factor de acidez (PH) de la siguiente forma: Se mide mediante el factor de acidez (PH) de la siguiente forma:
Temperatura
Temperatura De De TrabajoTrabajo:: EsEs la temperatura del material a transportar y la temperatura en la que opera el transportador. la temperatura del material a transportar y la temperatura en la que opera el transportador.
Tipo
Tipo de de temperatura temperatura Temperatura Temperatura ( ( ºF ºF ))
Tipo de Corrosividad
Tipo de Corrosividad Factor (PH)Factor (PH)
Sustancia
Sustancia corrosiva corrosiva 1 1 a a 66 Sustancia
Sustancia medianamente medianamente corrosiva corrosiva 77 Sustancia
Temperatura fría Menor a 32 ºF Temperatura ambiente 32 ºF a 150 ºF Temperatura caliente 150ºF a 300 ºF Temperatura muy caliente 300 ºF a 900 ºF Alta temperatura Mayor a 900 ºF
Tabla de valores de Mohs
Dureza Mineral Comentario Composición química 1 Talco Se puede rayar fácilmente con la uña Mg3Si4O10(OH)2 2 Yeso Se puede rayar con la uña con más dificultad CaSO4·2H2O 3 Calcita Se puede rayar con una moneda de cobre CaCO3
4 Fluorita Se puede rayar con un cuchillo de acero CaF2
5 Apatito Se puede rayar difícilmente con un cuchillo Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-) 6 Ortoclasa Se puede rayar con una lija para acero KAlSi3O8
7 Cuarzo Raya el vidrio SiO2
8 Topacio Rayado por herramientas de carburo de Tungsteno Al2SiO4(OH-,F-)2 9 Corindón Rayado por herramientas de carburo de Silicio Al2O3
10 Diamante El mineral más duro conocido, rayado solo por otro diamante. C
ABRASIVIDAD: Es la capacidad de un material de desgastar a otra superficie. Se clasifican de acuerdo a la escala de MOHS de la siguiente manera:
Tipo de abrasividad Escala de MOHS Material Abrasivo 6 a 10
En las tablas 3-2 se da un listado de los materiales más transportados y sus características físicas con un código de designaciones. Los datos en estas tablas son valores promedios que pudiesen variar en una situación específica; especialmente los ángulos de reposo.
Las condiciones reales de los materiales en ciertos casos deberán determinarse mediante pruebas establecidas; como cuando se tiene exceso de humedad, largos períodos de almacenaje, etc. Cuando se tiene un material que no está en la lista de la tabla 3-3 se pudiera tratar de buscar semejanzas con algún material de la lista, en forma general.
4. DEFINICIÓN DEL ELEVADOR DE CANGILONES
Es uno de los dispositivos de transporte y de elevacion de material con flujo continuo mas empleado Es una máquina diseñada especialmente para elevar y transportar en forma continúa materiales a granel o en terrones, y este transporte se realiza a lo largo de una
trayectoria vertical o con una pequeña inclinación con respecto a la vertical hasta un ángulo de 30º.
1. No podemos dejar de mencionar que existen los elevadores de cangilones que se instalan igualmente espaciados sobre fajas o cadenas.
2. Lo bueno de este tipo de elevador ocupa poco espacio pudiendo elevarse materiales hasta una altura de 50 ó 60 metros.
3. Las velocidades de trabajo normalmente están comprendidas entre 0.5 m/s hasta 4 m/s (0.98 pies /min. hasta 780 pies/min).
Los elevadores de cangilones están constituidos esencialmente por una cinta en forma de anillo, en el que están fijados cangilones a intervalos regulares, que gira sobre dos poleas puestas en los extremos del aparato, todo encerrado en una tubería metálica denominada “caña”
La polea de cabeza realiza las funciones de tambor motor y su diámetro está dimensionado para permitir una fácil y completa descarga del material.
Los primeros elevadores de cangilones fabricados utilizaban cadenas planas con cangilones metálicos espaciados a pocas pulgadas. Hoy en día en su mayoría son utilizadas bandas de hule con cangilones plásticos.
El cangilón es un balde que puede tener distintas formas y dimensiones, construido en chapa de acero o aluminio y modernamente en materiales plásticos, de acuerdo al material a transportar. Van unidos a la cinta o cadena por la parte posterior, mediante remaches o tornillos, en forma rígida o mediante un eje basculante superior cuando trabajan montados sobre cadenas para transporte horizontal.
La capacidad de la mayoría de los equipos se expresa en toneladas / hora, ya que es la unidad que mejor se ajusta a las dimensiones de las instalaciones.
5.-PARTES DE UN ELEVADOR DE CANGILONES. Se observan en el siguiente gráfico:
Torre de cangilones (partes)
5.1- CORREA
Estructuralmente y en términos generales las correas utilizadas en elevación son iguales a las utilizadas en transporte. No obstante, debe tenerse muy en cuenta, en el momento de su selección, la mayor robustez que deben poseer. No olvidemos que su resistencia
longitudinal se va a ver afectada por el perforado al que es sometida para la fijación de los cangilones a través de los bulones y además debe poseer mayor resistencia transversal para lograr una correcta sujeción de los mismos.
Como hemos dicho, los cangilones van remachados sobre correas sinfín, generalmente de algodón, goma o plástico termoestable. Esta solución permite grandes velocidades
elevación de trigo. Sin embargo en las minas se emplean gruesas correas de caucho o cintas de tejido metálico, accionadas por tambores de gran diámetro para la elevación de
productos de machaqueo, carbones o minerales.
Pese a ser el elevador a cangilones por banda el tipo de elevador más difundido, existe otro tipo de elevador de similares características a los anteriormente descritos pero que utilizan cadenas en lugar de banda de goma para producir la elevación del material dentro del cangilón, como consecuencia de ello las poleas son reemplazadas por ruedas dentadas, el resto de los elementos componentes no varían demasiado en sus funciones y diseño.
En algunos casos, pueden montarse también con una o dos cadenas. El primer sistema no puede ser utilizado más que para instalaciones que sean muy cortas y de muy poca
velocidad. A poco que el elevador asegure una función importante en la industria, es
aconsejable montarlo con doble cadena. Si la cadena es simple siempre va fija por el centro de la parte posterior del cangilón y suele montarse también con carriles guía. La cadena doble, se monta tanto por la parte interior como por la lateral de los cangilones, éste último sistema debe ser el adoptado para aparatos importantes (ver figura siguiente).
5.2- CANGILONES
Dentro del sistema de elevación son los elementos que alojan a la carga en su carrera ascendente.
Según su construcción, pueden ser metálicos de chapa soldada o estampados, de material plástico, de fibra, de acero inoxidable o de fundición. Existen infinidad de formatos y
dimensiones, cada fabricante de elevadores normalmente cuenta con un diseño particular. Las medidas básicas con las cuales se define un cangilón son tres: Largo, profundidad y proyección (ver figura siguiente).
Cangilones Dimensiones de Cangilones
Los cangilones son fijados a la correa a través de bulones especiales de cabeza plana y de gran diámetro.
Bulón Detalle del bulón
Los cangilones profundos tienen la ventaja de ser de mayor capacidad, pero no pueden emplearse más que para materiales de fácil descarga.
Los de poca profundidad, se emplean generalmente en los transportadores inclinados y especialmente cuando se manipulan mercancías que tienden a adherirse a las paredes, en cuyo caso se pueden emplear también en forma de V. Se construyen, además tipos
como dientes en su borde de ataque para facilitar la carga en los que su llenado se realiza por dragado.
Ya ha quedado dicho que los cangilones van unidos y guiados a cadenas o cintas; ahora
bien, según la manera de situar los cangilones en el elemento tractor de que se trate (cadena o cinta), se dan dos casos:
1º De cangilones continuos
Cuando no existe separación entre los cangilones, y se forma una cadena continua, se da un flujo seguido de materia, permitiendo así manipular gran cantidad a velocidades
relativamente pequeñas. Con esta disposición de los cangilones, se consigue que el material que no entra en uno, lo haga en el siguiente, evitando que se acumule en el fondo. Su mayor aplicación se encuentra cuando hay que mover materias que contengan terrones grandes o medianos.
2º De cangilones distanciados
Como particularidad más importante, se tiene el que se emplean con preferencia en sistemas de dragado.
Además de los tipos ya citados, los elevadores los podemos clasificar en: 1. Elevadores de proyección.
El llenado de cangilones se realiza por dragado o directamente por tolva, realizando la descarga por medio de fuerza centrífuga como consecuencia de la elevada velocidad de la cadena (de 0.9, a 1.5 m/s).
Este tipo de elevador es apropiado para materiales pulverulentos, de grano fino, que no precisan un especial cuidado, así como para materiales secos.
2. Elevadores por gravedad.
Los cangilones realizan el llenado, dragando o bien directamente. La descarga se produce sólo por gravedad ya que la velocidad de los mismos es reducida de 0.5 a 0.7 m/s
Este tipo es apropiado para materiales pegajosos y frágiles, y la baja velocidad hace que los materiales no sufran esparcimiento.
3. Elevadores cangilón a cangilón.
Los cangilones van dispuestos de forma continua. La carga sólo se hace directamente sobre los cangilones, la descarga de cada cangilón se realiza sobre el que le precede debido a la baja velocidad de las cadenas, aproximada a v =0,6 m/seg.
Este tipo de elevador no estropea el material y es apropiado para granulometrías variables desde pequeños a grandes, y en especial para materiales duros.
5.3. TAMBOR DE ACCIONAMIENTO
Es el encargado de transmitir el movimiento a la correa, normalmente fabricado en
fundición o chapa de acero. Pueden tener una pequeña biconicidad a los efectos de centrar la correa y siempre y cuando el cangilón lo permita. Es altamente recomendable el
recubrimiento del mismo con caucho a los efectos de protegerlo del desgaste producido por la gran cantidad de polvo que genera el sistema. Este recubrimiento evita también el
desgaste prematuro de la correa y hace más eficaz el uso de la potencia ahorrando energía. También aumenta el coeficiente de rozamiento haciendo más difícil un eventual
deslizamiento. El diámetro del mismo se calcula en función de la descarga y la velocidad para lograr una operación eficiente.
Tambor de accionamiento Polea tipo lisa
5. 4. TAMBOR DE REENVIÓ
Se localiza en la parte inferior del elevador. Sobre el eje del mismo se encuentra montado normalmente el dispositivo tensor. Su construcción se recomienda que sea aleteada o tipo "jaula de ardilla" para evitar que el material derramado se introduzca entre el tambor y la correa provocando daños a la misma. Su diámetro es generalmente igual al tambor de accionamiento o menor que el mismo.
5.5 CABEZA DEL ELEVADOR
También localizada en la parte superior del elevador, es una estructura metálica que contiene al tambor de accionamiento, formando parte de la misma la unidad de
accionamiento, el freno y la boca de descarga. El capot de la cabeza o sombrero debe tener el perfil adecuado para adaptarse lo más posible a la trayectoria del material elevado en el momento de producirse la descarga. Esta trayectoria depende de varios factores como pueden ser el tipo de cangilón, la velocidad de la correa y el diámetro del tambor de accionamiento.
Cabeza del elevador
5.6. PANTALONES Ramal de Subida
Junto con el ramal de bajada une la cabeza con el pie del elevador. Normalmente fabricado en chapa plegada y soldada, de construcción modular. Cada cuerpo se une al siguiente con bulones. Su largo depende de la altura del elevador. Sus dimensiones deben ser tales que
permitan el paso de la correa y los cangilones con holgura.
Sobre el mismo, normalmente se encuentra ubicada la puerta de inspección. Ramal de Bajada
Caben las consideraciones generales indicadas para el ramal de subida. Este ramal contiene a la correa y cangilones vacíos en su movimiento descendente.
5.7. PIE DEL ELEVADOR
Se encuentra ubicado en la parte inferior del elevador y contiene al tambor de reenvío. Son partes integrantes del mismo la tolva de alimentación y el dispositivo de estiramiento. Esta parte de la estructura se encuentra regularmente provista de puertas de inspección y de limpieza.
Pie del elevador Fabricación pies del elevador
5.9. UNIDAD DE ACCIONAMIENTO
Se encuentra localizada en la parte superior del elevador, está constituida por un motor y un reductor que puede estar ligado directamente al eje del tambor de accionamiento o a través de un acople elástico. Toda la unidad se sustenta por una plataforma construida a tal fin.
Cabeza elevador (transmisión indirecta) Cabeza elevador (transmisión directa)
5.10. DISPOSITIVO TENSOR
Como su nombre lo indica este dispositivo permite el tensado de la correa para lograr un perfecto funcionamiento del sistema.
Este dispositivo puede ser de dos tipos:
a tornillo (el más usual)
o automático (para elevadores de grandes capacidades).
5.11. FRENO AUTOMÁTICO
Es un sistema ligado al eje del tambor de accionamiento. Permite el libre movimiento en el sentido de elevación. Cuando por cualquier motivo el elevador se detiene con los cangilones cargados, este sistema impide el retroceso de la correa, evitando así que el material
contenido en los mismos sea descargado en el fondo del elevador. 5.12. DESCARGA DEL ELEVADOR El nombre indica su función. 5.13. TOLVA DE ALIMENTACIÓN
La alimentación o carga se hace de forma que el material caiga en los cangilones por medio de los siguientes procedimientos:
a) mediante tolva dosificadora b) por dragado
c) mixta (dándose los dos casos anteriores) gado dos casos anteriores)
a Alimentación por tolva (carga) b Alimentación por dragado (profundos)
La capacidad de la mayoría de los equipos se expresa en toneladas / hora, ya que es la unidad que mejor se ajusta a las dimensiones de las instalaciones.
La velocidad de la banda es una variable muy importante para el correcto funcionamiento del equipo. Si gira muy rápido, el material no descarga correctamente y en caso contrario, el material cae por los tubos del elevador.
Los cangilones se cargan de material a granel a través de un agujero de carga(a) o sacándolo de la parte inferior del elevador (b). La carga con extracción se aplica en materiales que no ofrecen considerable resistencia a la extracción, polvorientos y de granulación fina,
mientras que los materiales a pedazos grandes y abrasivos se vierten directamente a los cangilones.
Los cangilones profundos se emplean para los materiales que no se apelmazan y son facialmente movedizos, por ejemplo cereales, mientras que los cangilones de pequeña profundidad se utilizan para materiales apelmazados, por ejemplo arcilla húmeda. Los cangilones con guías laterales o cangilones de escama (b) se localizan sin distancia de separación
6. TIPOS DE ELEVADORES DE CANGILONES
6.1.-Cangilones montados sobre banda o cadena con descarga centrifuga.
La descarga de los cangilones elevadores cuyo órgano de tracción se mueve a grandes velocidades se efectúa derramando o lanzando la carga en el punto superior del elevador, bajo la acción de la fuerza centrífuga. Este tipo de elevadores se utiliza generalmente para manipular materiales de grano fino, que no requieren un especial cuidado y se desprenden fácilmente de los cangilones.
Los cangilones están montados sobre ramales sencillos o dobles de cadena o sobre banda de goma, distanciados entre sí a intervalos regulares.
El llenado de los cangilones se efectúa directamente después de pasar estos bajo las ruedas o tambor de la caja tensora inferior. La descarga se realiza por proyección del material, originada por la fuerza centrífuga, como consecuencia de la elevada velocidad de los cangilones.
El diámetro de las ruedas o tambor de la cabeza motriz, la posición de la boquilla de
evacuación y la velocidad, son factores importantes para conseguir una correcta descarga del material.
6.2.-Cangilones montados sobre cadena con descarga positiva.
A velocidades menores, cuando el lanzamiento de la carga no tiene lugar, la descarga de los cangilones se efectúa derramando el material al recorrer estos el piñón de cadena superior. En este caso es necesario desviar el ramal libre del elevador (fig. 1.4b) para que sea posible la ubicación de una artesa receptora bajo la carga desprendida o hacer el elevador inclinado. Los cangilones están montados muy próximos entre sí, sobre ramales dobles de cadena. El llenado de los cangilones se efectúa generalmente dragando o directamente después de pasar estos bajo las ruedas de la caja tensora inferior.
Debido a la reducida velocidad de la cadena, la descarga se realiza vaciándose los cangilones por gravedad a su paso sobre las ruedas motrices, facilitada por la inversión forzada que provocan las ruedas ceñidoras.
Estos elevadores son apropiados para manipular materiales pulverulentos, ligeros y frágiles, o para aquellos otros de naturaleza pegajosa que fluyen con dificultad.
6.3.-Cangilones de escama montados sobre banda o cadena.
Si es necesario efectuar la descarga derramando el material desde el elevador vertical sin inclinar los cangilones, se puede emplear los cangilones de escama, cuya pared anterior sirve de canalón para la carga que se derrama desde el siguiente cangilón.
Este tipo de descarga se aplica en los elevadores de marcha lenta, a una velocidad de movimiento menor o igual a 0.8m/s.
6.4.-Cangilones montados sobre cadena con descarga central.
Los cangilones son fijados a ramales dobles de cadena, encontrándose distanciados entre sí a intervalos regulares.
El llenado de los cangilones se efectúa generalmente dragando o directamente, después de pasar estos bajo las ruedas de la caja tensora inferior.
Debido a la reducida velocidad de la cadena y a la especial disposición de los cangilones, la descarga se realiza hacia el interior del elevador, vaciándose estos por gravedad al quedar invertidos a su paso por las ruedas motrices.
Se recomienda este tipo de elevadores para un funcionamiento continuo sometido a duras exigencias y para materiales pulverulentos, frágiles, pesados o abrasivos, de muy variada granulometría.
6.5.-Cangilones montados sobre banda con doble columna.
Los cangilones están montados sobre una banda de goma en una o varias hileras, pareados o al tresbolillo y distanciados entre sí a intervalos regulares.
El vaciado de los cangilones se efectúa por proyección del material, originada por la fuerza centrífuga como consecuencia de la elevada velocidad de la banda.
El tambor motriz es de mayor diámetro que el tensor, manteniendo la estabilidad de la banda un rodillo de inflexión próximo a la caja tensora inferior.
Su estructura está formada por dos conductos, uno para el ramal ascendente y otro para el descendente.
Están especialmente indicados para importantes alturas de elevación y grandes
capacidades, utilizándose para materiales de gran fluencia y resistentes a la fragmentación y que sean capaces de admitir elevadas velocidades.
7.-Determinación del flujo de un elevador de cangilones El peso de la carga de un cangilón es:
Dónde:
i: es el volumen del cangilón (Lt)
: La densidad de la carga a granel (Kg/Lt)
j: es el coeficiente de relleno del cangilón, el cual depende del tipo de
material. Esta variable posee valores que se encuentran en el siguiente rango: j= 0,6– 0,9. (Los valores menores corresponden a materiales de pedazos grandes).
El flujo Q (T/h) de material transportado por un elevador de cangilones a una velocidad “v” (m/s) y con un paso “t” (m) entre cangilones consecutivos, se determina según la ecuación:
Habitualmente, el paso entre cangilones se toma según la siguiente expresión: t = (2 - 3) Htr Para los cangilones de escama t=Htr (Htr es la altura del cangilón)
Para los elevadores de cadena el paso “t” debe ser múltiplo del paso de cadena.
Las estaciones accionadoras suelen ubicarse en su parte superior, donde la tensión del órgano de tracción es máxima y se asegura la fuerza mayor de adhesión de la cinta con el tambor accionador. Las estaciones tensoras se suelen localizar en la parte inferior de los elevadores, gracias a la cual puede utilizarse el peso del órgano de tracción y del tambor inferior para lograr la tensión prefijada.
Para proteger el elevador de movimiento en sentido inverso bajo la acción del peso de la carga, al desconectar el motor, el accionamiento se equipa de un dispositivo de detención que permite el movimiento solo en una dirección. Con frecuencia, para este fin se utilizan dispositivos de parada de rodillos o de trinquete. Los elevadores pesados se dotan de frenos de reten electromagnéticos.
Para no deteriorar la parte móvil del elevador y la envoltura, al romperse el órgano de tracción, en los elevadores de cadena se emplean atracadores especiales de la cadena, y en los elevadores de cinta los cangilones se une por las paredes laterales con cables de acero que se encuentran sin tensión en funcionamiento normal, capaces de sostener los
cangilones al romperse la banda. Simultáneamente en los tambores tensores (piñones de cadena) se instala un relé de velocidad que desconecta el motor eléctrico.
8.- POTENCIA DEMANDADA POR EL ELEVADOR A CANGILONES
Debemos recordar siempre que la ecuación base de la potencia es el producto de una fuerza y una velocidad (caso ideal). Cuando se aplica a una máquina, a esta ecuación hay que
afectarla del rendimiento mecánico del equipo, quedando de la siguiente manera:
…… kg/s
-rendimiento del elevador que puede variar entre 0,75 y 0,90 dependiendo de la
tecnología y calidad de los componentes.
La ecuación que nos permite calcular la potencia requerida es:
Siendo:
v- velocidad de la banda (expresada en m/seg)
Km– peso del material contenido en el transportador (kg/m) Hm– altura de transporte del material (m)
Kt – peso del transportador– banda y cangilones (kg/m) Htr– altura del transportador (m)
- coeficiente de rozamiento (0,05 )
La potencia así obtenida es la mínima necesaria para que el equipo funcione normalmente Para seleccionar la potencia del motor es aconsejable utilizar un margen de seguridad del 20 al 30 % con el objeto contemplar situaciones particulares de sobrecargas (arranque a plena carga, transporte de materiales de mayor peso específico, rotura de algún cangilón).
9. DETALLES DE SU CONSTRUCCIÓN:
• Norias Cabezal de mando, tensor y cajas: Construidos en chapa de acero galvanizado, con estructuras calculadas para soportar esfuerzos de carga -descarga y vientos según norma IRAM 8015. Polea de mando: De acero soldada y vulcanizada fijada al eje por chavetas normalizadas.
• Polea tensora: Tipo jaula para autolimpieza.
• Ejes: De acero montados sobre rodamientos a rodillos oscilantes en cajas bipartidas en el cabezal motriz y cajas tipo TU (tensoras) en el pie. Plataformas de mantenimiento y escalera marinera con protectores cubre hombre.
• Cangilones: Metálicos de alta capacidad fijados con bulones y tuercas autofrenantes a la correa. (Opcionalmente se pueden suministrar cangilones de material como poliuretano, PVC, etc.) Construida en chapa plegada N° 16 en modelos 40-60-80 t/h. Marcos – Bridas de hierro ángulo abulonados.
NOTA: REDUCTOR Y POTENCIA DE MOTOR DE ACUERDO A LA ALTURA H. CABEZAL Y BASE EN CHAPA 1/8 C/REFUERZOS. CAPOT EN CHAPA Nº 14 C/REFUERZO EN
CHAPA 3/16 EN ZONA DE DESGASTE.
10. CARACTERISTICAS TECNICAS DEL ELEVADOR
Los materiales a emplear en sus distintas partes dependerán del uso del mismo. Por ejemplo en las plantas de lavado y fraccionado de cloruro de sodio (sal) se utilizan rolos (tambores) de madera, cangilones plásticos, utilizando la menor cantidad de componentes metálicos posibles.
Estos elevadores cuando se utilizan para transporte vertical, deben ir provistos de un freno de retroceso que puede ser de cuña o a trinquete, para evitar el retroceso de la noria y su consecuente atascamiento.
La principal utilización de estos elevadores es el transporte de cereales, como parte
integrante de las denominadas norias de elevación. La altura de los mismos es muy variable, desde los 3 metros para pequeñas plantas clasificadoras de cereales hasta los 70 metros en las instalaciones de puertos y grandes plantas de acopio.
Un elevador de cangilones es un aparato que se utiliza para el manejo de materiales verticalmente considerados a granel, consiste en un cangilón cuya función es transportar el material, cuenta con una cadena para transmitir la potencia y para que los cangilones puedan ser desplazados, un medio para dirigir el movimiento y contiene accesorios de seguridad y de tensión en el sistema. Los primeros elevadores de cangilones utilizaban cadenas con cangilones distanciados en pocas pulgadas. Hoy en día se utilizan cintas de hule con materiales plásticos y también una polea de algunos pies de diámetro tanto en el exterior como en el interior, dicha polea funciona gracias a un motor eléctrico. Los elevadores que trasladan cargas verticales dependen de la fuerza centrifuga para dirigir el material hacia el sitio deseado a una velocidad un poco alta. Los elevadores inclinados deben de llevar la descarga sobre la polea conductora y su velocidad puede ser menor ya que no dependen de la fuerza centrifuga
Esta máquina tiene como función principal el transporte de cualquier tipo de producto de manera suave para así evitar las roturas del mismo, se puede adaptar según necesidad. A través de un detallado estudio de las características del material a transportar se va a determinar el tamaño y tipo de cangilón requerido en cada aplicación especifica, el cangilón puede ser de tipo metálico o plástico montado sobre banda de caucho o cadena para el tiraje del producto.
La velocidad en el llenado y descarga centrifuga del producto son alcanzadas a través de reductores de velocidad helicoidales que adecuadamente seleccionados maximizan la eficiencia de operación del equipo.
Con el fin de facilitar el mantenimiento e instalación y acuerdo a la altura requerida el elevador se fabrica sobre una o dos patas, y para extender su resistencia al desgaste y la corrosión las chutas de carga y descarga se producen en lámina de acero al carbón pintada o en acero inoxidable.
El tambor de cabeza y el tambor de cola son montados sobre ejes de acero mediante cuña, buffin o manguito cónico que junto con el tensor por tornillo garantizan el tiraje de la banda y evitan el deslizamiento entre las partes.
11.- DISEÑO DE UN ELEVADOR DE CANGILONES Enunciado del Problema
Diseño de un elevador de cangilones para transportar 60 TPH (toneladas/hora) de maíz entero o también llamado semilla de maíz (corn seed), debiendo este mismo conductor alimentar un silo de 30m. de altura y 8m. de diámetro, desde el patio de descarga que se encuentra a nivel del piso.
1. Requerimientos de Diseño :
Material a transportar : Maíz entero (corn seed). Altura del silo de carga : 30 m. = 98.43 pies.
Capacidad de transporte: 60 TPH (toneladas/hora). Servicio y operación : 8 horas/día.
Uso del transportador : Cargada de un silo de 30 m. de altura y 8 m. de diámetro.
2. Factores necesarios para la selección del Elevador de Cangilones : a) Material :
Maíz entero o también llamado semilla de maíz (corn seed). b) Características del material :
Para obtener las características del maíz entero o también llamado semilla de maíz (corn seed), consultaremos a la Tabla N° 2 (pag. 564) de la sección de información técnica de materiales, del catálogo N° 1000 de Link– Belt.
Tabla N° 01: Clase de material y peso específico.
Material Peso Específico Clase Corn seed 45 lb/pie3 C16ST
La descripción de la clase C16ST del material, la obtenemos del Manual del ingeniero mecánico de Marks, en su pág.1520; así tenemos que:
Clase C 1 6 S T : : : : : Características Tamaño Fluidez Abrasividad Característica Característica : : : : : Descripción
Granular, tamaño máximo de malla de ½ inch.
Muy fluido, con ángulo de reposo menor a 30°.
No abrasivo. Contiene polvo. Uso degradable.
Peso específico del material: Tanto en la Tabla N° 2 (pag. 315); como en la Tabla N° 2 (pag. 564) del catálogo N° 1000 de Link – Belt, para el maíz entero (corn seed) se indica un peso específico de corn seed = 45 lb/pie3.
c) Capacidad de transporte :
El elevador de cangilones a diseñar debe de cumplir el requerimiento de poder transportar 60 TPH (toneladas por hora).
d) Tamaño máximo de terrones :
Asumiremos un valor de 3/4 inches (pulgadas), debido a que el maíz entero es de
carácter granular con un tamaño máximo de malla de ½ inch. e) Porcentaje de terrones en el volumen total :
Vamos a asumir un 100% de terrones en el volumen total. f) Distancia entre ejes :
Desconocemos hasta ahora la distancia entre ejes del elevador de cangilones, pero si conocemos la altura de elevación entre los centros de carga y descarga del material, la cual es de unos 30 metros o 98.43 pies.
3. Determinación del Tipo de Elevador :
Conociendo el material (corn seed) a transportar por el elevador de cangilones a diseñar, en la Tabla N° 2 (pag. 315) del catálogo N° 1000 de Link - Belt hallamos los tipos de elevadores recomendados para este material.
Tabla N° 03: Material típico a granel manejado por el elevador de cangilones.
Material Peso Específico Clase Tipo de elevadores
4. Selección del Tipo de Elevador :
Realizaremos una selección tentativa del tipo de elevador, atendiendo a las siguientes propiedades:
- Tipo de elevador recomendado.
- Capacidad del transportador en masa o en TPH (toneladas por hora). - Distancia entre centros de carga y descarga.
- Tamaño máximo y, porcentaje de terrones en el volumen total del material. - Peso específico del material a transportar.
- Capacidad del transportador de cangilones en volumen o en pies3/h.
La calculamos teniendo en cuenta la capacidad del transportador en masa (TPH), el factor de conversión de libras a toneladas, y el peso específico del material.
b) Así tenemos que la ecuación que los relaciona está dada mediante :
3 pie / lb en especifico peso ) Ton / lb 6 . 2202 )( hora / Ton en Capacidad ( Cap . hora / pies 8 , 2936 pie / lb 45 ) Ton / lb 6 . 2202 )( hora / Ton 60 ( Cap 3 3
Tabla N° 04: Selección tentativa del elevador de cangilones.
Tipo de Elevador
Tamaño máximo
de terrón (in) Capacidad Máxima
Distancia máxima entre centros (pies) Porcentaje de terrones En volumen En masa
(Ton/hora) Peso del material
100% pies3/h Peso del material
(50 lb/ pie3) (50 lb/ pie3) 12 3/4 200 5 80 3/4 320 8 60 13 3/4 500 12 80 3/4 800 14 60
Debido a que los elevadores recomendados para este tipo de material (corn seed) no alcanzan la capacidad y distancia entre centros (esta será mayor que la altura de
elevación, ya que viene a ser la distancia entre ejes) deseada es necesario colocar varios elevadores tanto en serie como en paralelo para así entonces poder obtener las 60
toneladas por hora (TPH) requeridas para este diseño, así como para alcanzar la altura de elevación (distancia entre centros de carga y descarga) deseada que por si es de 98.43 pies (30 metros).
Una nueva alternativa teniendo como base las características del material y la de los diferentes tipos de elevadores, nos llevan a utilizar elevadores de cangilones de descarga continua, ya que estos son adecuados para manejar una variedad de materiales a granel que van desde livianos a pesados, y de finos a aterronados; del mismo modo ya que la disposición de los cangilones es ubicarse a un lado del otro, y cargarse desde un
alimentador, esta disposición previene el derrame de material entre cangilones; mientras que en la descarga el material fluye apoyándose en la espalda del cangilón precedente, que está dotada de lados salientes formando un canal de descarga.
Dentro de este tipo de cangilones encontramos los elevadores de cangilones de súper-capacidad, del tipo 10 y 11, los cuales muestran buenas características en cuanto a capacidad y distancia entre centros, pudiendo incluso manejar materiales pesados y abrasivos, y desde finos hasta aterronados.
Para proceder a una selección tentativa, reconoceremos en la Tabla N°3 (pág. 317) del Catalogo N° 1000 del Link - Belt, el tipo de elevador que más se adapte a nuestros requerimientos de diseño, tanto de capacidad como de distancia entre centros, entonces nuestra selección recae sobre el tipo de elevador N°11, esta es :
Tabla N° 05: Selección tentativa del Elevador de cangilones Tipo 11
Tipo de Elevador
Tamaño máximo
de terrón (in.) Capacidad Máxima
Distancia máxima entre centros (pies) Porcentaje de terrones En volumen En masa
(Ton/hora) Peso del material
100% 10% pies3/h Peso del material
11 3 8 5600 140 125
(Catalogo N° 1000 de Link - Belt, Tabla N°3, pág. 317).
Aunque nos señalan que este tipo de elevador puede manejar terrones con un tamaño máximo de 3 in. (para un 100% del volumen total) y 8 in. (para un 10% del volumen total), nos damos cuenta que esto es bastante aceptable para nuestro requerimiento de diseño, ya que de las características del material de clase C16ST, conocemos que el maíz entero es de carácter granular con un tamaño máximo de malla de ½ inch.
5. Especificaciones del Elevador Tipo 11 :
Haciendo uso de las Tablas presentadas en el catalogo N° 1000 de Link – Belt, en sus págs. 344 y 345, indicamos las sgtes. especificaciones para el elevador Tipo 11.
Especificaciones del Elevador :
Tabla N° 06: Especificaciones del Elevador Tipo 11
Número de Elevador Tipo 11 Cangilones■ Velocidad de las Cadenas (fpm.)◘ Máximo Tamaño de los Terrones (in.) □ Capacidad ∆ Peso Específico del material (lb/pie3) Medidas (in.) Espesor (in.) Espaciamient o (in.) 50 lb/pie3 pies3/h TPH 1101-1106 16 x 125/8 x 17 5/8 3/16 18 120 8 5600 140
(Catalogo N° 1000 de Link - Belt, pág.344). Tabla N° 07: Especificaciones de los Elevadores Tipo 11 N° 1101 y 1106
Número de elevador
Máxima elevación entre centros para diferentes tamaños de ejes conductores
50 lb/pie3
Diámetro del eje conductor o de cabeza (in.) 5 7/16 515/16 61/2
1101 115 125 ---1106 90 115 125
(Catalogo N° 1000 del Link - Belt, pág.344).
Hay unas notas aclaratorias con respecto a las especificaciones, estas son: ■ = Cangilones del tipo Style SC de descarga continua.
◘ = Datos en base al manejo de materiales medianamente abrasivos. Se recomienda un aumento de velocidad de la cadena del 10% para materiales no abrasivos y una disminución del 10% para materiales muy abrasivos.
□ = El tamaño máximo de terrón no debe exceder el 10% del volumen total y por lo menos el 75% del volumen total debe tener menos de la mitad del máximo tamaño de terrón.
Para el manejo de materiales que contienen porcentajes más altos de terrones en el volumen total, y formas de terrón de cuña o afiladas, se recomiendan los cargadores inclinados.
∆ = Datos en base a cangilones llenos al 75% de su capacidad teórica. La capacidad es directamente proporcional al volumen y al peso del material transportado en los cangilones, así como a la velocidad de la cadena.
Tabla N° 08: Especificaciones de los Elevadores Tipo 11 N° 1101 y 1106
Número de Elevador
Potencia del eje conductor ◊ Eje conductor Eje conducido
Peso Específico del material (lb/pie3) Diámetro teórico del piñón (in.) Velocidad (rpm.) Diámetro teórico del piñón (in.) Diámetro del eje (in.) 50 lb/pie3 Terminales Por pie de elevación entre ejes 1101 4.54 0.19 29.12 16 29.12 2 15/16
1106 4.91 0.19 29.12 16 29.12 2 15/16
(Catalogo N° 1000 de Link - Belt, pág.345). Nota:
◊ = Datos en base a cangilones llenos al 100% de su capacidad teórica.
La potencia es directamente proporcional al volumen y al peso del material transportado en los cangilones, así como a la velocidad de la cadena.
Tabla N° 09: Especificaciones de los Elevadores Tipo 11 N° 1101 y 11 06
Número de Elevador Número de Cadena Tamaño interior de la cubierta (in.)
Medidas del Armazón de Acero Peso Aproximado (lb.)
Cubierta (ga.) Secciones Superior e Intermedia (ga.) Sección del cargador (in.) Conexión de la descarga (in.) Terminales Accesorios (por pie) 1101 SS4851 30 x 60 12 10 3/16 1/4 3602 289 1106 SS4852 31 1/2 x 30 12 10 3/16 1/4 4194 346
(Catalogo N° 1000 de Link - Belt, pág.345)
Ahora vamos a escoger el elevador más apropiado para nuestro diseño, de los datos antes expuestos, es claro que el elevador de número 1106 en su estructura será más pesado que el 1101, así como también demandara un mayor gasto de potencia por tal motivo seleccionamos el elevador Tipo 11, número 1101, con un diámetro del eje conductor de 515/16 in.
De las Tablas anteriores podemos resumir:
Tipo de elevador : 11
Número de elevador : 1101
Medidas del cangilón : 16 x 125/8 x 17 5/8 inches. Espesor del cangilón : 3/16 in.
Espaciamiento entre Cangilones : 18 inches. Capacidad en masa (Ton/hora) : 140 TPH
Capacidad en volumen (pies3/hora) : 5600 pies3/hora. Diámetro del eje conductor : 515/16 in.
Máxima Altura de elevación : 125 pies
Diámetro teórico del piñón conductor: 29.12 in. (291/8 in.) Velocidad del piñón conductor : 16 rpm.
Diámetro teórico del piñón conducido: 29.12 in. (291/8 in.) Diámetro del eje conducido : 215/16 in.
Número de cadena : SS4851.
Velocidad de cadena : 120 fpm.
Peso total aproximado de los terminales : 3602 lb.
Peso de la cadena, cubiertas y cangilones (accesorios): 289 lb/pie. Tamaño interior de la cubierta : 30 x 60 inches. Dimensiones de la cubierta de acero :
- Cubierta : 12 galgas.
- Secciones superior e intermedia: 10 galgas. - Sección del cargador : 3/16 in. - Conexión de la descarga : 1/4 in.
Potencia del eje Conductor :
Terminales : 4.54 HP.
Por pie de elevación entre ejes : 0.19 HP/pie.
Correcciones de datos:
Refiriéndonos a las notas aclaratorias, antes expuestas, al pie de página del Catálogo de Link – Belt N° 1000 en las págs. 344 y 345, se tiene que siendo el maíz entero (corn seed) definido como un material no abrasivo, entonces se recomienda un aumento a la velocidad de la cadena que se da en la lista en un 10%. Esto da como resultado una velocidad recomendada de la cadena SS4851 de:
Velocidad recomendada de la cadena = 120 fpm. x 1.10 = 132 fpm. (pies/min).
Del mismo modo debido a que la velocidad de la cadena ha sufrido un incremento del 10% de su valor original, y siendo la capacidad del elevador de cangilones variable en proporción a la velocidad de la cadena (es lógico que a mayor velocidad de la cadena, la capacidad de transporte del material decrece), se tiene una nueva capacidad del elevador
equivalente al aumento en 10% de la velocidad de la cadena, y a la proporción entre el peso específico real del material a transportar de 45 lb/pie3 y el peso específico usado
como patrón de selección, de 50 lb/pie3. Esto da como resultado que el elevador de
cangilones a diseñar deba cumplir con el requerimiento de transportar el material a capacidades en volumen (pies3/hora) y en masa (TPH) de:
. hora / pies 818 . 2669 10 . 1 hora / pies 8 . 2936 e equivalent Capacidad 3 3 . TPH 545 . 54 10 . 1 TPH 60 e equivalent Capacidad
Por otra parte las capacidades “pico” que pueden alcanzar nuestro tipo de elevador de cangilones seleccionado, estas obedecen a lo siguiente:
. / 818 . 4581 10 . 1 / 5600 50 45 3 3 hora pies hora pies e equivalent Capacidad . TPH 091 . 103 10 . 1 TPH 140 50 45 e equivalent Capacidad 2
Seria común pensar que como el peso específico real del material (45 lb/pie3) a
transportar es menor que el tomado como patrón (50 lb/pie3) para la selección del
elevador, la capacidad de este elevador aumentaría, pero no olvidemos que en las notas aclaratorias nos dicen claramente que guardan una “relación proporcional” el volumen y el peso específico del material con la capacidad del elevador, esto mismo también se explica en la literatura de Stephens-Adams MFG. CO en su catálogo sobre “S-A Bucket Elevators”, en los pie de pagina de las págs. 92, 94 y 96.
Otro punto que hay que analizar es la velocidad de rotación del eje conductor, para lo cual en el Catalogo N° 1000 de Link – Belt, en la pág. 314 se presenta el problema 3, donde se enseña el método de tratamiento de datos para un material muy abrasivo (bauxita), y se muestra que la velocidad del eje conductor debido a la calidad del material (muy abrasivo) debe disminuir en un 10%, pero en nuestro caso para transportar maíz entero (considerado no abrasivo) se recomienda que la velocidad del eje conductor debe aumentar en un 10% de su valor dado en lista. Así tenemos que :
Velocidad recomendada del eje conductor = 16 rpm. x 1.10 = 17.6 rpm.
Otro punto aclaratorio es el de la elección del Tipo de elevador 11 N° 1101 con un diámetro del eje conductor de 5 15/16 in., pues esta se hizo solo con el fin de asegurar el
óptimo desempeño del elevador ya que así se cubre un rango mucho mayor en cuanto a capacidad de elevación (máximo de 125 pies) del elevador de cangilones.
6. Distancias entre Ejes :
Podemos determinar la distancia entre el eje conductor y el eje conducido según las dimensiones presentadas en las tablas de las págs. 346-347, del catálogo N° 1000 de Link – Belt. Todas las dimensiones presentadas están en pulgadas (in).
Fig.1. Elevador de cangilones Tipo 11
Tabla N° 10: Especificaciones del Elevador Tipo 11 N° 1101 Número
de
Elevador A B C D E F G J K M P R S T X AA AB 1101 30 60 351/2 21/2 30 483/4 38 371/2 14 45 67/8 27 521/8 12 78 114 1
(Catalogo N° 1000 de Link – Belt, pág.346).
Tabla N° 11: Especificaciones del Elevador Tipo 11 N° 1101
Número de Elevador
Diámetro del Eje Principal (in) 5 15/16
U V W Y
1101 407/8 311/8 9 6
De la Fig.1 (Elevador Tipo 11) se puede deducir que la distancia entre ejes es igual a la suma de la altura de elevación (lift) mas “J”, “Y” y “X”, y menos “M”.
Distancia entre centros = Lift (altura) + J + Y + X– M = 1181.1 + 37 ½ + 6 + 78 – 45
Distancia entre centros = 1257.6 pulg. (104.8 pies o 31.94 m.)
Dónde: Lift = 98.43 pies x 12 pulg/pie = 1181.1 pulg. (altura).
Con este último dato podemos obtener el valor de la potencia necesaria para poner en marcha el elevador de cangilones, tomando en cuenta la potencia que se consume en los terminales y por pie de longitud en el elevador; la proporción de los valores de peso específico real del material y de velocidad de la cadena recomendada a sus valores dados en la lista de especificaciones, y la proporción entre volúmenes de capacidad equivalente requeridos y posiblemente manejables, entonces se tiene que:
Potencia =
4.54 (104.8 0.19)
091 . 103 545 . 54 120 132 50 45 75 . 0 = 9.606 HP.No olvidemos que para este último cálculo de la potencia requerida para poner en marcha nuestro elevador de cangilones, también se ha tenido en cuenta el factor de llenado de 75 % de los cangilones, tal como se indica como recomendación en el Manual del Constructor de Maquinas de Dubbel en la pág. 1498, y además ya que las capacidades de transporte del elevador de cangilones elegido están calculadas en base a este factor de llenado de los cangilones (Link – Belt N° 1000, pág. 344), es por ello que se ha estandarizado la potencia asignada para el eje conductor ya que en las notas aclaratorias de la pág. 345 del catálogo N° 1000 de LinK – Belt se advierte bien claro que estos valores de potencia son dados en base a un 100 % de llenado de la capacidad teórica de los cangilones.
Luego en base a estas correcciones de datos, también obtendremos el valor de la potencia de trabajo asignando un valor de rendimiento del elevador de cangilones que considere las perdidas en la cadena cinemática (consideraremos 10% de pérdidas de potencia), para que junto con el valor de la velocidad del eje conductor poder entonces seleccionar el mejor equipo motriz para este elevador.
7. Selección de la Cadena :
Según las especificaciones designadas para el Tipo de elevador 11 N° 1101, en el Catalogo N° 1000 de Link – Belt, en su pág. 345, el número de cadena recomendada para el transporte del material por medio de los cangilones es SS4851. No obstante en el
Catalogo N° 1050 de Link-Belt, en su pág. 25, se presenta un procedimiento eficaz para la selección de la cadena; teniendo en cuenta los siguientes datos:
- Tipo y numero de elevador : 11 N° 1101
- Velocidad de elevación de la cadena : 132 fpm. (recomendada). - Distancia aproximada entre ejes : 104.8 pies.
- Diámetro del eje conductor : 515/16 in.
- Diámetro del piñón conductor : 29.12 in. (291/8 in.) - Diámetro del eje conducido : 215/16 in.
- Diámetro del piñón conducido : 29.12 in. (291/8 in.)
- Velocidad del eje conductor : 17.6 rpm. (recomendada).
- Material a transportar : Maíz entero o semilla de maíz (corn seed) - Tamaño del cangilón : 16 x 125/8 x 17 5/8 inches.
(largo x proyección x profundidad). - Espaciamiento entre cangilones : 18 in.
- Horas de operación diaria : 8 horas. 7.1. Selección tentativa de la cadena :
En la página 36, del catálogo N° 1050 de Link – Belt encontramos una tabla que nos ayuda a seleccionar tentativamente el tipo de cadena más acorde a las características de nuestro elevador.
Aunque la recomendación de Link– Belt, en su catálogo N° 1000, nos indica el uso de cadena de numero SS4851, tomaremos entonces la información de la tabla como medio para clasificar el tipo de carga que se presenta en nuestro elevador de cangilones. Se presenta la parte de la tabla concerniente a elevadores de cangilones.
Tabla N° 12 : Selección tentativa de la cadena transportadora
Aplicación
Clase de Cadena
Transportador Tipo de Carga
Elevador de cangilones inclinado o vertical
Ligera
Ewart desmontable de Link – Belt.
Acero Link– Belt.
Clase 400 con pernos. Clase C combinada. Ligera o moderada Clase C combinada. Moderada Clase 700 con pernos.Clase C combinada.
Clase SS bushed. Moderada o pesada
Clase C combinada. Clase 800 Ley bushed.
Clase SS bushed.
Clase SS o LXS bushed roller.
Entonces vemos que el tipo de carga a transportar es moderada o pesada.
7.2. Calculo de la Tensión Máxima en la cadena transportadora
La tensión máxima en la cadena transportadora puede ser calculada atendiendo antes a los siguientes cálculos previos:
7.2.1. Peso de los cangilones en el ramal de carga de la cadena transportadora (G b)
Primero que nada vamos a elegir el tipo de cangilón a utilizar para el transporte del material. Sin embrago, en las especificaciones para el Tipo de elevador 11 N°1101, presentadas en la pág. 344 del catálogo N° 1000 de Link – Belt, se indica el uso de cangilones Estilo SC (súper capacity) para descarga continua, cuyas mediadas en lista son : 16 x 12 5/8 x 17 5/8 inches (largo x proyección x altura) y con un espesor designado
de 3/16 in.
Por otro lado, en la pág. 640 del catálogo N° 1050 de Link – Belt, se presentan las especificaciones para el cangilón estilo SC de descarga continua a utilizar, estas son:
Tabla N° 13 : Especificaciones del cangilón SC de descarga continua
Tamaño del cangilón
(inches) A
(in.)
Peso (lb.) Capacidad (pies3)
Largo Proyecció n Altura Espesor de 3/16 in. Lleno hasta la línea XX Lleno hasta la línea YY 16 12 175/8 6 1/2 58 1.55 1.11
(Catalogo N° 1050 de Link – Belt, pág.640).
Los cangilones SC (súper capacidad) para descarga continua son hechos de acero soldado para un montaje entre una cadena de dos torones (double strand, según lo indica Link – Belt N° 1050, en la pág. 640).
Fig.3. Cangilón SC (Súper capacidad) de descarga continúa
El peso de cada cangilón a utilizar es de 58 lb., por otra parte ahora tenemos que calcular el “numero de cangilones” en el ramal de carga de la cadena transportadora, pero para llegar a esto, primero haremos un cálculo aproximado de la longitud de la cadena; por lo que de la Fig.1, ya antes presentada, se tiene que:
Longitud de la cadena = C CONDUCIDO CONDUCTOR H 2 2 D 2 D
Siendo en este caso:
DCONDUCTOR = Diámetro del piñón conductor = 29.12 in.
DCONDUCIDO = Diámetro del piñón conducido = 29.12 in.
HC = Distancia de separación entre ejes = 1257.6 inches.
Por lo tanto, introduciendo los datos pertinentes, obtenemos: Longitud de la cadena = 2(1257.6) 2 ) 12 . 29 ( 2 ) 12 . 29 ( = 2606.68 inches.
Entonces, el numero de cangilones lo vamos a calcular teniendo en cuenta el espaciamiento entre ellos en la cadena, así como su altura de cada uno de ellos.
Numero de cangilones = cangilon del Altura cangilones entre nto Espaciamie cadena la de Longitud Dónde:
Espaciamiento entre cangilones = 18 in. Altura del cangilón = 17 5/8 in.
Luego de introducir los datos necesarios, se obtiene: Numero de cangilones = in 625 . 17 in 18 in 68 . 2606 = 73.17 cangilones.
Redondearemos el número de cangilones obtenidos a 74 cangilones. Por lo tanto si en toda la cadena hay 74 cangilones, y el peso de cada uno de ellos es de 58 lb., entonces el peso total de todos los cangilones en toda la longitud de la cadena será:
cangilon . lb 58 cangilones 74
G bTOTAL = 4292 lb. (en toda la cadena).
Pero, para el cálculo de la tensión máxima solo es necesario tener en cuenta el peso de los cangilones en el ramal de carga (o sea en base a solo 37 cangilones), por lo tanto este peso viene a ser:
cangilon . lb 58 cangilones 37
G b = 2146 lb. (en el ramal de carga).
7.2.2. Peso de la cadena
Empezaremos determinando el número de eslabones para toda la cadena. En las págs. 104 y 109 del catálogo N° 1050 de Link – Belt se muestran las tablas con las especificaciones para la cadena de numero SS4851.
Tabla N° 14: Especificaciones de la cadena SS4851 Numero de cadena Tamaño promedio del eslabón (in.) Tipo de cadena Tensión ultima promedio (lb.) Tensión admisible (lb.) ▲ Eslabones cada 10 pies (aprox.) Peso por pie (lb.) SS4851 9 5 70000 9200 13.33 14.5
Tabla N° 14: Especificaciones de la cadena SS4851 (continuación) Numero de
cadena
Sidebars Pasadores
F(in.) T (in.) Material A (in.) B (in.) C (in.) Material Estilo SS4851 21/2 3/8 C 7/8 2 3/8 2 1/4 AT F
Tabla N° 14: Especificaciones de la cadena SS4851 (continuación)
Rodillos Casquillos D E G Material ◘ Estilo H (in.) Material ◘ Estilo (in.) 3 2 1/4 2 1/16 CT 1 1 1/4 CC C
(Catalogo N° 1050 de Link – Belt, pág.104).
Se han presentado algunas anotaciones mediante simbología, estas son:
▲ = Datos en base a un factor de servicio de 1. Aplicar los factores de corrección y servicio de las págs. 27 y 36, según sea el caso, para la cadena seleccionada.
◘ = Materiales: C = acero al carbón.
CC = acero al carbono endurecido.
CT = acero al carbono con tratamiento térmico. AT = acero aleado con tratamiento térmico.
Numero de accesorio Numero de cadena Peso por pie (lb.) A D E G H M T (in.) G11 SS4851 14.5 3 13/32 1/2 11 1/2 1 1/4 2 1/2 9 3/8
(Catalogo N° 1050 de Link – Belt, pág.109).
Recalculamos la longitud aproximada de la cadena, teniendo en cuenta ahora, el número de cangilones de 74, será por lo tanto esta longitud de:
Esp. entre cangilones Altura del cangilon
cangilones de . Num cadena la de Long
Reemplazando datos de tiene:
Longitud de la cadena = 74 cangilones x (18 + 17 5/8) in./cangilón = 2636.25 in.
Por otro lado, tomando en cuenta el tamaño promedio del eslabón (9 in.) calculamos el número de eslabones en toda la cadena, el cual será:
eslabon del promedio Tamaño cadena la de Longitud eslabones de Numero . eslabones 916 . 292 . in 9 . in 25 . 2636 eslabones de Numero
(redondeamos este valor a 293 eslabones).
Además, como el tamaño promedio de un eslabón de la cadena es de 9 in., esto significa que, por cada pie de longitud de la cadena, hay exactamente un numero de 4/3 de eslabones, y como conocemos que el peso de los eslabones es de 14.5 lb/pie de longitud de la cadena; entonces podemos hallar el peso de cada eslabón, de la siguiente manera:
cadena de pie por eslabones de Numero cadena de pie por eslabones de Peso eslabon cada de Peso
Reemplazando datos obtenemos:
. eslabon / . lb 875 . 10 pie / eslabones ) 3 / 4 ( pie / . lb 5 . 14 eslabon cada de Peso
Ahora entonces, el peso de la cadena debido a los eslabones, será de:
Insertando los datos pertinentes obtenemos:
). toron solo un para ( . lb 375 . 3186 eslabones a debido cadena la de Peso eslabon / . lb 875 . 10 eslabones 293 eslabones a debido cadena la de Peso eslabon cada de Peso eslabones de Numero eslabones a debido cadena la de Peso
Debido a que se ha encontrado un número de 293 eslabones en toda la cadena, podemos hacer la última corrección a la longitud total de la cadena, esta estará dada según la siguiente formula: . pies 75 . 219 . in 2637 cadena la de actual Longitud eslabon / . in 9 eslabones 293 cadena la de actual Longitud eslabon del promedio Tamaño eslabones de Numero cadena la de actual Longitud
Ahora solo nos queda calcular el peso de la cadena debido a los accesorios de la misma, este peso lo obtenemos de la siguiente manera:
). toron solo un para ( . lb 375 . 3186 accesorios a debido cadena la de Peso pie / . lb 5 . 14 pies 75 . 219 accesorios a debido cadena la de Peso pie / accesorios de Peso cadena la de ) pies .( Long accesorios por cadena la de Peso
Por lo tanto, para obtener el peso total de la cadena, sumamos tanto el peso de la cadena debido a los eslabones con el peso debido a los accesorios, de esta manera:
Peso total de la cadena = Peso debido a eslabones + Peso debido a accesorios Peso total de la cadena = 3186.375 lb.+ 3186.375 lb.
Peso total de la cadena = 6372.75 lb. (para cadena de un solo torón – single strand).
Pero, la cadena transportadora a utilizar tiene 2 torones (doublé strand), eso quiere decir que el peso total de la cadena transportadora estará dado por:
Peso total de la cadena transportadora = Peso de cadena de un solo torón x 2 Peso total de la cadena transportadora = 6372.75 lb. x 2 = 12745.5 lb.
Entonces para el lado de carga de la cadena (ramal ascendente), solo consideramos la mitad de este peso, esto es:
Peso de la cadena (lado de carga) =
2 dora transporta cadena la de total Peso
Peso de la cadena para el lado de carga = 6372.75 lb. 2 . lb 5 . 12745
7.2.3. Peso del material transportado (GM)
Se considera un 75% de llenado de la capacidad teórica total del cangilón, esto viene a ser un factor de llenado de 0.75 (catalogo N° 1050 de Link – Belt en su pág. 344, aquí se señala que la capacidad de transporte del tipo de elevador de cangilones elegido para nuestro diseño está calculada en base a este factor de llenado del cangilón SC) ; por lo que siendo la capacidad de cada cangilón SC (súper capacidad) de descarga continua de 1.55 pies3 (capacidad del cangilón considerando lleno hasta la línea XX, según la pág.
