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CAPTULO IIITRANSPORTADORES HELICOIDALES

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IMPLEMENTACIN DE UNA PLANTA DE EXTRACCIN DE ACEITE Y EXPELLER DE SOYA PARAINDUSTRIAS QUMICAS FISCHER (INQUIFISCH S.R.L.)

CAPTULO III

TRANSPORTADORES HELICOIDALES

3.1.- INTRODUCCIN.-

Este tipo de transportador recibe tambin la denominacin de "transportador de tornillo sin

fin" o "rosca de tornillo giratorio".

Los transportadores de tornillo sin fin o helicoidal, son mquinas que efectan el

desplazamiento continuo de material por un canaln, valindose de una hlice acoplado a un

motoreductor que imprime el movimiento giratorio.

La hlice de acero se encuentra montada sobre un eje y suspendida en el canaln con forma de

U o cilndrica, de chapa de acero que normalmente es de 2 a 8 mm de espesor.

Los transportadores de tornillo sin fin se emplean ampliamente para desplazar cargas calientes

y polvorientas que emanan evaporaciones nocivas, etc., puesto que en este caso es fcil

hermetizar el conducto. Los transportadores en cuestin se utilizan no slo para desplazar la

carga por la horizontal, sino tambin por canalones inclinado y vertical. Valindose del

transportador de tornillo sin fin es de conveniencia el transporte de materiales en forma de

polvo, de granos finos y fibrosos. No es conveniente emplear estos transportadores para

desplazar cargas de pedazos de grandes dimensiones, abrasivas o pegajosas. Tambin ladistancia de transporte no debe exceder los 50 metros, caso contrario se puede disponer el

transporte en tndem, sea utilizando dos transportadores como muestra la siguiente figura.

Figura 3.1 Transportador en Tndem

Fuente: Mquinas y equipos industrialesGusmeroli Dardo U.

Esta disposicin en tndem se utiliza tambin cuando se tiene que transportar material de un

tramo horizontal a otro tramo inclinado.


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Estas mquinas son diseadas segn necesidades: tipo material a transportar, inclinacin,

caudal a transportar, velocidad de translacin de los materiales, etc.

Segn el uso que le queramos dar estos se fabricaran de diferentes formas y materiales,

cambiando su geometra, tanto estructural como la hlice.

Tienen infinidad de combinaciones con lo que le da la capacidad de adaptarse a cualquier tipo

de proceso, pudiendo combinar la posicin de la tolva de carga, boca de salida, grupo de

accionamiento, posicin de trabajo etc.

3.1.1 Caractersticas del transportador de tornillo sin fin.-

Transporte continuo de grneles. Granulometra no muy gruesa. Estructura simple, compacta y robusta. Estructura externa no importa que sea modificada. Sencillez y economa de construccin. Fcil instalacin. Operaciones de procesado simultneas al transporte, mezclado, separacin slido

lquido, calefaccin o enfriado, difusin, etc.

Elevada potencia de accionamiento. Larga vida til, bajos costos de mantenimiento. No adecuado para grandes longitudes. Fcil carga y descarga.3.1.2.- Principio de funcionamiento.-

El transportador de tornillo sin fin consta esencialmente de un canaln, cerrado o abierto,

dentro de la cual gira un eje, macizo o hueco, alrededor del cual se enrolla una espira en forma

de hlice. Este conjunto de ejes y espiras se pone en funcionamiento a travs de un sistema

que consta de un motor y un reductor.

La carga de material se efecta por la tolva de carga (ver fig. 3.2), bien manualmente o por

medio de un dispositivo dosificador que va colocado en la tolva de carga, procurando que el

material no caiga desde altura excesiva. El giro del eje es el que efecta el transporte del

material, que se descarga por la parte inferior por medio de un orificio (tolva de descarga),


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practicado en el canaln, que suele ir provisto de una trampilla de cierre regulable, siendo

posible la existencia de varios puntos de descarga, generalmente slo en instalaciones fijas, ya

que en las porttiles, la entrada est situada en un extremo, y la salida en el otro.

Figura 3.2 Principio de funcionamiento


3.2.-COMPONENTES PRINCIPALES.-

En la figura siguiente podemos ver los componentes principales del transportador a tornillo.

Fig. 3.3 Componentes de un Transportador Helicoidal


3.3.- TIPOS DE HLICES Y APLICACIONES

Existen varios tipos de transportadores de tornillo sin fin, dependiendo del tipo de hlice. Los

principales son los de:


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a) Paso Estndar, Hlice Sencilla.-Figura 3.4 Hlice simple

Fuente: Catalogo Martin

Son los transportadores de tornillo con paso igual al dimetro de la hlice, son

considerados estndar. Son apropiados para una gran variedad de materiales en la

mayora de las aplicaciones convencionales.

b) Paso Corto, Hlice Sencilla.-Figura 3.5 Hlice de paso corto


El paso del helicoide es reducido a 2/3 de dimetro. Se recomienda para aplicaciones

inclinadas o verticales. Se utilizan en alimentadores helicoidales para retardar el flujo de losmateriales que se fluidifican.

c) Paso Medio, Hlice Sencilla.-Figura 3.6 Hlice de paso medio


Similar al paso corto, excepto que este paso es reducido a 1/2 del paso estndar.

til para aplicaciones inclinadas o verticales. Se utilizan en alimentadores helicoidales para

manejar materiales extremadamente lquidos.


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d) Paso Variable, Hlice Sencilla.-Figura 3.7 Hlice de paso variable


La hlice tienen un paso que se va incrementando, de menor a mayor, y se utilizan en

alimentadores helicoidales para proporcionar una extraccin uniforme del material y de flujo

libre a travs de la longitud total de la boca de entrada.

e) Cnico, paso estndar, hlice sencilla.-Figura 3.8 Hlice de paso cnico


El dimetro de hlice del tornillo se va incrementan desde 2/3al dimetro total. Se usan en

alimentadores helicoidales para proporcionar una extraccin uniforme de materiales con

protuberancias. Generalmente equivalentes y ms econmicos que el paso variable.

f) Hlice sencilla con Corte, Paso estndar.-Figura 3.9 Hlice con Corte


Las hlices son recortadas a intervalos regulares en la orilla exterior. Permitiendo as una

funcin de mezcla y agitacin del flujo del material. Usado para mover materiales que tiendan

a amontonarse.


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g) Hlice Sencilla de Cinta.-Figura 3.10 Hlice de Cinta


Excelente para transportar materiales pegajosos. El espacio abierto entre el helicoide y el tubo

elimina la posibilidad de amontonamiento de material.

h) PaletaFigura 3.11 Paletas


Las paletas ajustables proporcionan una accin de mezcla completa y un flujo de material

controlado.

i) Hlice Doble, Paso Estndar.-Figura 3.12 Hlice doble


El helicoide doble de paso estndar proporciona un flujo suave y regular del material, as

como un movimiento uniforme en cierto tipo de materiales.


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3.4.-TIPOS DE CANALONES PARA TRANSPORTADORES DE TORNILLO

a) Canaln tipo U.-Figura 3.13 Canaln tipo U


Este diseo agrega considerablemente fuerza y rigidez estructural a lo largo del canaln su

construccin permite un sellado uniforme en la parte superior al colocarle las cubiertas. Se

construye en placa o lamina de acero al carbono o inoxidable; permitiendo acabadossanitarios, industriales en pintura de esmalte anticorrosivo o galvanizados.

b) Canaln tipo "U" de ngulo.-Figura 3.14 Canaln tipo U de ngulo


Est construida con ngulos estructurales de acero en la parte alta del canaln para proveerle

excelente fuerza y rigidez a lo largo y ancho. Su construccin es en acero al carbn, cuando se

requiere en inoxidable los ngulos son doblados en placa o lamina del mismo material.

Tambin se ofrece en acabados galvanizados.

c) Canaln Tipo "V".-Figura 3.15 Canaln tipo V



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Su construccin es convencional pero con la diferencia de que sus extremos superiores son

ms anchos; esto mejora la accin de transporte o alimentacin sobre todo en materiales poco

fluidos. Generalmente es usado con helicoidales de tipo listn.

d) Canaln tipo tubular.-Figura 3.16 Canaln tipo tubular


Est construida de tubo comercial; tiene la particularidad de ser completamente cerrada, por loque es difcil de que existan fugas de polvo o humo, as como de que se introduzcan partculas

del medio. Es ampliamente recomendada para helicoidales inclinados o cuando el espacio que

ocupara el equipo deba ser mnimo.

3.5.-CLASIFICACIN DE LOS TRANSPORTADORES DE TORNILLO SIN FIN.-

3.5.1.- Transportador de tornillo sin fin horizontal.-

Los transportadores horizontales son la forma ms comn de transportar los materiales

pulverulentos o granulados, ya que en esta posicin horizontal el rendimiento del sistema es

ptimo.

En la figura 3.17 visualizamos mejor el funcionamiento de un transportador helicoidal

horizontal, siendo un transportador de una entrada y una salida.

Figura 3.17 Transportador de tornillo sin fin horizontal



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3.5.2.- Transportador de tornillo sin fin inclinado.-

Los transportadores helicoidales inclinados tienen un requisito de una potencia ms grande y

un rango de capacidad menor que los transportadores horizontales. El incremento en las

cantidades de potencia y perdidas de potencia dependen del Angulo inclinacin y de las

caractersticas del material a transportar.

Los transportadores inclinados operan ms eficazmente cuando su diseo de cubierta es

tubular o con casquillo y cuenten con un mnimo de colgantes intermedios. Donde es posible,

deben operar a velocidades relativamente altas para ayudar a prevenir la cada de regreso del

material a transportar.

Figura 3.18 Transportador de tornillo sin fin inclinado


Las principales aplicaciones de estos transportadores son:

Tratamiento plantas depuradoras. Industrias de papel y celulosa. Plantas de reciclaje. Industria agroalimentaria, procesadora vegetales y frutas, etc.


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3.6.- GENERALIDADES EN EL DISEO DE UN TRANSPORTADOR DE

TORNILLO SIN FIN.-

En esta seccin se describirn los parmetros a calcular y seleccionar para el diseo de un

transportador de Tornillo Sin fin horizontal e inclinado.

3.6.1.- Longitud total del tornillo transportador.-

Esta longitud se encuentra generalmente determinada por el proyectista o encargado del diseo

del transportador de tornillo, tomando en cuenta la distancia que se desea transportar el

material y las condiciones del tramo, si es horizontal o inclinado.

3.6.2.- Material a transportar.-

Tabla 3.1 Caractersticas del Material



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Para comenzar el diseo de un transportador de tornillo es necesario determinar las

caractersticas del material a transportar, en el presente proyecto el material es el grano de

soya, en la tabla 3.1 obtenemos, las caractersticas del grano de soya para diferentes

condiciones, ya que las condiciones del material varan en cada tramo (densidad), debido al

proceso que son sometidos.

Las caractersticas tiles que obtenemos para el diseo del transportador son: la densidad

(

), cdigo del material, cdigo de rodamiento, la serie de componentes y el porcentaje de

llenado del canaln.

Conocido el cdigo del material se lo pude clasificar segn la siguiente tabla.

Tabla 3.2 clasificacin del material segn cdigo



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Tabla 3.5 Hlice de Paletas


3.6.5.- Dimetro de la hlice y velocidad del transportador de tornillo Sin fin.-

Para determinar el dimetro y la velocidad de un transportador helicoidal es necesario en

primer lugar establecer el porcentaje de llenado del canaln y el volumen de real de transporte.

Entonces conocidos los datos mencionados, ubicamos en la Tabla 3.6, la zona de "carga

(llenado) de canaln" correspondiente y la columna de "Capacidad a mximas rpm", aquel

valor mayor o igual al del "volumen real" anteriormente calculado, por ltimo en esa fila

obtendremos los siguientes datos:

Dimetro del Sin fin. Volumen de transporte de material a 1 rpm Volumen de transporte de material a mxima rpm Mximas r.p.m. recomendadas.

Tabla 3.6 Capacidades de transportadores de Tornillo Sin fin


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3.6.6.- Velocidad necesaria para el transportador de tornillo sin fin.-

Una vez obtenido el volumen real a transportar del material (en pie / h), para transportadores

de Tornillo Sin fin, la velocidad puede ser calculada de la siguiente manera:

N=

(Ecu. 3.3)

N= revoluciones por minuto del eje

3.6.7.- Capacidad de transporte.-

C=

[] (Ecu. 3.4)

St: Paso del tronillo transportador

= % de llenado del canaln

k= Coeficiente de inclinacin

= Angulo de inclinacin

= Densidad del material a transportar


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Tabla 3.7 Coeficiente de inclinacin (k)

15 30 45 60

Rendimiento% 90% 75% 65% 60%

Coeficiente de

inclinacin k 0.9 0.75 0.65 0.6

Fuente:www.sinfinesfas.com.ar

Con la ecuacin 3.4 se verifica la capacidad de transporte de nuestro transportador, tanto para

horizontales e inclinados.

3.6.8.-Potencia de accionamiento del rbol

El accionamiento de la hlice de los transportadores de tornillo se realiza habitualmente

mediante motor elctrico acoplado a su eje, la potencia de accionamiento necesaria en el eje de

un tornillo sin fin ser en funcin de las resistencias que se oponen al movimiento, las cuales

se pueden dividir en las siguientes:

Resistencias principales de oposicin al desplazamiento del material en el transportador.

Resistencias necesarias para el accionamiento del transportador en vacio.

Resistencias debidas a la inclinacin del transportador, que sern necesarias para vencer el

desnivel de transporte.

Los factores siguientes determinan el requisito de potencia de un transportador Sinfn que

opera bajo estas condiciones:

V = Volumen de transporte (pie / h)

et = Factor de eficiencia de la transmisin

Fb = Factor de rodamiento intermedio

Fd =Factor de dimetro del tornillo transportador

Ff = Factor de hlice del tornillo transportador

Fm = Factor de Material

Fp = Factor de paletas del Sinfn

Fo = Factor de sobrecarga

Ltotal= Longitud Total del tornillo transportador (pie)
http://www.sinfinesfas.com.ar/http://www.sinfinesfas.com.ar/


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H= Altura de inclinacin (pie)

Pt = Potencia total (Hp)

a) Clculo de potencia para operar en vacoPv = (Ec. 3.5)

Tabla 3.8 Factor de dimetro del transportador de tornillo


Tabla 3.9 Factor de rodamiento intermedio



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b) Clculo de la potencia para mover el material en plano horizontal.-Pm=

(Ec. 3.6)

Tabla 3.10 Factor de hlice del transportador de tornillo


Tabla 3.11 Factor de paletas del transportador de tornillo


c) Clculo de la potencia para mover el material en plano inclinado.-Se calcula la potencia para levantar el material hasta la altura de la inclinacin H, de la

siguiente manera:

Pl=

(Ec. 3.7)

En el diseo de transportadores inclinados se pueden obtener hasta de 65 grados, para

mayores inclinaciones se utilizan transportadores verticales.

d) Clculo de la potencia total.-Los requisitos para el clculo de la potencia total (Pt) son la suma de: la potencia necesaria

para superar la friccin (Pv), de los componentes transportadores con la potencia requerida

para transportar el material en plano horizontal (Pm), multiplicado por el factor de sobrecarga

de potencia (Fo) y sumando la potencia para mover material en plano inclinado, todo esto

dividido por factor de eficiencia de la transmisin seleccionada (et), expresado de la siguiente

manera:


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Pt=

(Ec. 3.8)

Tabla 3.12 Factor de sobrecarga


El factor de sobrecarga Fo es utilizado para corregir la potencia calculada (Pt) si esta es

menor que 5. Este factor es utilizado para prevenir cualquier sobrecarga en motores pequeos

(menores a 5 hp).

En la mayora de los casos es necesario estimar un valor adicional de potencia Hp extra para

prevenir el decrecimiento en la eficiencia del transporte, debido a la extra agitacin yvibracin del material en trnsito. Obviamente este valor variara de acuerdo al material a

transportase y es basado de acuerdo a la experiencia.

Para valores de (Pv + Pm) mayores que 5.2 Fo = 1.0

Trace el valor de (Pv + Pm) verticalmente a la lnea diagonal, entonces cruce una lnea a la

izquierda donde Fo est listado.

Tabla 3.13 Factor de eficiencia de la transmisin (et)



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3.6.9.- Dimetro del eje de acople (De).-

Ahora, con el dato del dimetro de la hlice del transportador buscamos en las Tablas 3.15,

3.16 y 3.17; segn sea la serie de componentes recomendados para el material (Tabla 3.1) y

obtenemos en estas tablas caractersticas del transportador como el dimetro del eje, el Sinfn

que debe emplearse y los espesores del canaln y cubierta recomendados.

Tabla 3.14 Componentes grupo 1







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3.7.- RECOMENDACIONES.-

3.7.1.- Operacin del transportador de tornillo sinfn.-

Lubrique todos los rodamientos y transmisiones de servicio. Generalmente se abastecen sin

lubricantes los reductores de engranes. Remtase a las instrucciones de servicio paralubricacin.

En el arranque del transportador, oprelo vaco durante varias horas. Revise si hay un

incremento en la temperatura de los bujes, ruidos inusuales o desalineacin en la transmisin.

Si ocurre cualquiera de estos, revselos y tome los pasos correctivos necesarios.

Si el transportador no va ser operado por un periodo de tiempo largo, opere el transportador

hasta liberarlo de todo material. Esto es particularmente importante cuando el material

transportado tiende a endurecerse o a convertirse en viscoso o pegajoso si se le deja sin

movimiento durante un largo tiempo.

Puede ser necesario el re centrar los bujes de colgante despus de manejar los materiales en el

transportador.

3.7.2.- Mantenimiento.-

Practique un buen mantenimiento. Mantenga limpia y libre de obstculos el rea alrededor del

transportador y de la transmisin para proporcionar un fcil acceso y para evitar interferencias

con la funcin del transportador y de la transmisin. Establezca inspecciones peridicas de

rutina de todo el transportador para asegurar una actuacin mxima y continua de operacin.

3.7.3.-Operaciones peligrosas.-

Los transportadores helicoidales no se fabrican o disean normalmente para manejar

materiales peligrosos o bajo condiciones peligrosas. Los materiales peligrosos pueden ser

aquellos que sean explosivos, inflamables, txicos o que resulten peligrosos para el personal si

no se encuentra completamente sellado en la cobertura del transportador. En ocasiones puedeusarse una construccin especial de cobertura de transportador o de helicoidal, con juntas y

cubiertas especiales atornilladas para manejar este tipo de material.

Debe considerarse en todo momento la seguridad como un factor bsico de operacin de la

maquinaria. Las mayoras de los accidentes son el resultado de descuidos o negligencias. Las


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IMPLEMENTACIN DE UNA PLANTA DE EXTRACCIN DE ACEITE Y EXPELLER DE SOYA PARA

siguientes instrucciones de seguridad son guas bsicas y deben ser consideradas como

provisiones mnimas.

Precauciones:

Mantenga un programa de entrenamiento de seguridad, de operacin y mantenimientode seguridad de equipo para todos los empleados.

Los transportadores helicoidales no sern operados a menos de que la carcasa deltransportador encierre completamente los elementos movibles del transportador y de

que los seguros de transmisin de poder estn en su lugar. Si el transportador debe ser

abierto para la inspeccin, limpieza u observacin, el motor que nueve el transportador

debe ser desconectado elctricamente de tal manera que no pueda ser prendido por

nadie a menos de que la carcasa del transportador haya sido cerrada, y que todos los

seguros estn en su lugar.

Si el transportador debe tener una carcasa abierta como condicin de su uso yaplicacin, todo el transportador debe ser protegido con una baranda o enrejado.

En todos los casos las aberturas sern restrictivas para prevenir que cualquier parte del

cuerpo o de la ropa haga contacto con las partes movibles de la maquinaria. Deben

usarse cubiertas solidasen todos los dems puntos y deben estar diseadas e instaladas

para que el personal no se exponga a un contacto accidental con cualquier parte

movible de la maquinaria.

Lleve a cabo en todo momento un buen mantenimiento y mantenga una buenailuminacin alrededor del equipo.

Mantenga informado a todo el personal de operacin de la locacin y operacin detodos los controles y mecanismos de seguridad Debe mantenerse un acceso libre a

todos estos controles y mecanismos.

No caminar sobre las cubiertas de los transportadores, rejas o protecciones. No pique o punce el material dentro del transportador. No ponga las manos, pies o cualquier otra parte del cuerpo o de la ropa dentro del

transportador o de la abertura.

No sobrecargue el transportador ni intente usarlo para cualquier otro propsito que nosea el particular.

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