HISTORIA 

 

 

El transporte de material mediante

cintas transportadoras, data de

aproximadamente el año 1795. La mayoría de

éstas tempranas instalaciones se realizaban

sobre terrenos relativamente plano, así

como en cortas distancias.

El primer sistema de cinta transportadora

era muy primitivo y consistía en leather,

canvas, or rubber belt traveling over a

flat or troughed wooden bed. éste tipo de

sistema no fue calificado como exitoso,

pero provocó incentivar a los ingenieros

para considerar  los transportadores como

un rápido, económico  y seguro método para

mover grandes volúmenes  de material de una

locación a otra.

Durante los años 20, la instalación de la compañía H. C.

Frick, demuestra que los transportadores de cinta pueden

trabajar sin ningún problema en largas distancias. ésta

instalación se realizó bajo tierra, desde una mina recorriendo

casi 8 kilómetros. La cinta transportadora consistía de

múltiples pliegues de algodón de pato con cubierta de goma

natural, que eran los únicos materiales utilizados en esos

tiempos para su fabricación. Although outmoded by today's

standards, los sistemas de manejo de éstos materiales son

seleccionados de preferencia para trabajo pesado, lo cual

permite realizar una mejor elección.

Durante la Segunda Guerra Mundial, los componentes naturales

de los transportadores se volvieron muy escasos, permitiendo

que la industria de goma se volcara a crear materiales

sintéticos que reemplazaran a los naturales. La ventaja básica

de los transportadores de cinta sobre otros tipos de

transporte (como lo son camiones, trenes, transporte aéreo,

etc.) es su variada aplicabilidad a los diferentes

requerimientos de la industria. Diferentes estudios indican

que hoy, los transportadores de cinta se han convertido en el

primer método utilizado para el transporte de material.

 

 

 

 

CAPACIDAD

 

Las cintas transportadoras no

tienen competencia en cuanto a

capacidad de transporte. A una

velocidad de 5 m/s, y un ancho de

cinta de 1600mm, ésta puede

descargar más de 100 toneladas

métricas por minuto de material,

esto quiere decir 1000Kg/m3 de

material.

 

  

 ADAPTACION A LOS DIFERENTES TERRENOS

 

 

Los transportadores pueden

seguir la naturaleza ordinaria

del terreno, debido a la

habilidad que poseen para

atravesar pasos relativamente

inclinados (pendientes y

gradientes, de hasta 18�,

dependiendo del material

transportado). Con el

desarrollo de tensiones

elevadas, materiales

sintéticos y/o miembros reforzados de acero, un tramo del

transportador puede extenderse por millas de terreno con

curvas horizontales y verticales sin ningún problema.

 

 

UNA CAMA DE CAMINO

 

 

El sistema de transportadores de cintas

opera en su propia cama de rodillos,

los cuales requieren un mínimo de

atención. Su reparación o reemplazo, es

simple y fácil, y el costo de su

mantención rutinaria es mínimo.

 

 

BAJO PESO DE LA ESTRUCTURA DEL TRANSPORTADOR

 

 

El bajo peso de carga y de la estructura del transportador por

metro lineal se consigue con un diseño estructural simple que

permita atravesar terrenos escabrosos o pendientes muy

pronunciadas. La estructura del transportador requiere una

pequeña excavación, permitiendo el afianzamiento a tierra de

ésta, de la forma que se estime como la más conveniente.

Debido a que la estructura es compacta, requiere un mínimo de

protección.

 

   

  

MULTIPLES COMPUERTAS Y PUNTOS DE DESCARGA

 

 

Estas características son

importantes en la minería o en

excavaciones, en donde dos o más

operaciones de cavado pueden

dirigirse a un mismo punto central

de carga. En el final de la

descarga, el material puede ser

disperso en diversas direcciones

desde la línea principal. El

material también puede ser

descargado en cualquier punto a lo

largo del transportador mediante la maquinaria complementaria

para éste efecto.

 

 

 

 

EXTENSI�N Y MOVILIDAD

 

Las líneas modulares

de los

transportadoras de

cintas, pueden ser

extendidos, acortados

o reubicados con un

mínimo de trabajo  y

tiempo.

 

 

 

 

 

 

 

CONTROL

 

 

El diseño propio de los sistemas

de transportadores, ha requerido

reducir el control a botones de

accionamiento en los diferentes

tramos del transportador, y que

además pueden ser controlados

desde estaciones permanentes de

control.

 

 

 

 

 

FUNDAMENTOS DEL DISEÑO DE CINTAS.

 

 

INTRODUCCION

 

Muchos ingenieros y diferentes usuarios de los

transportadores de cinta, están familiarizados con la teoría y

los fundamentos de la transmisión por correa. Un análisis de

los aspectos generales de los transportadores de cintas,

permite determinar que la transmisión por correa provee de una

base para el diseño de los transportadores de cintas y

elevadores de cintas. En ambos transportadores la transmisión

por correa, es transmitida por fricción entre la cinta y los

tambores o poleas de accionamiento. Ciertamente otros

elementos del diseño, que también colaboran con el sistema de

transmisión, son determinantes tanto en la potencia de la

transmisión como en la cantidad de material transportado. La

similitud entre ambos casos permite analizar y discutir si los

fundamentos  del diseño de cintas están restringidos

específicamente tanto a los transportadores como elevadores.

 

DEFINICIONES

 

 

�      Tensión en una correa es una fuerza actuando a lo largo de

la cinta, tendiendo a elongarla. La tensión de la correa es

medida en Newtons. Cuando una tensión es referida a una

única sección de la cinta, es conocida como una tensión

unitaria y es medida en Kilonewtons por metro (kN/m).

 

 

�      Torque es el resultado de una fuerza que produce rotación

alrededor de un eje. El torque es el producto de una fuerza

(o tensión) y de la extensión del brazo que se está

utilizando y es expresado en Newton por metro (N*m).

 

 

�      Energía y trabajo están relacionados muy cercanamente

debido a que ambos son expresados en la misma unidad. El

trabajo es el producto de una fuerza y la distancia a

recorrer. La energía es la capacidad de ejecutar un trabajo.

Cada uno es expresado en Joules, en el que un Joule equivale

a un Newton-metro. La energía de un cuerpo en movimiento es

medida en Joules.

�      La potencia es la relación entre la realización de un

trabajo o transmisión de energía. La unidad mecánica de

potencia es el watt, que es definido como un Newton-metro

por segundo.

La potencia empleada en un periodo de tiempo produce

trabajo, permitiendo su medición en kilowatt-hora.

 

 

 

 

CONSIDERACIONES BASICAS DE DISEÑO

 

 

a)     TENSION.

 

Una cinta transportadora es simplemente un medio para

llegar a un fin, un medio para el transporte de material desde

un comienzo A, hasta un punto final B.

Para efectuar el trabajo de mover material desde A hasta B, la

correa requiere potencia que es proporcionada por un tambor

motriz o una polea de conducción.  El torque del motor

transforma en fuerza tangencial, llamada también tensión

efectiva, a la superficie de la polea de conducción. éste es

el �tir�n� o tensión requerida por la correa para mover el

material de A a B, y es la suma de lo siguiente:

 

�      La tensión debe vencer la fricción de la correa y de los

componentes en contacto con ella.

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

�      La tensión debe aumentar o disminuir debido a los cambios

de elevación.

   

 

 

 

 

 

 

 

b)     FLEXIBILIDAD.

 

Las figuras a y b, ilustran que la correa debe ser diseñada 

con una suficiente flexibilidad transversal en la zona de

carga propiamente tal.

Para una cinta transportadora vacía, la cinta debe hacer

suficiente contacto con el centro de los rollos de los polines

o no funcionará correctamente. En la figura a, la correa es

demasiado tiesa para hacer contacto con el centro de los

rollos y,  por esto, se aumentan las posibilidades de causar

daño considerable a los bordes de la cinta.

En la figura b, el contacto es suficiente como para guiar la

cinta a lo largo de los polines.

Cuando el diseño de la cinta indica restricciones de carga,

éstos deben ser respetados y  chequeados, mediante sistemas

que eviten la sobrecarga, como lo sería una carcasa

protectora. Para cada material a transportar, existen valores

referenciales establecidos de carga, así como métodos para el

cálculo de éstos.

 

 

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

 

 

 

c)     OTRAS CONSIDERACIONES.

 

La mayoría de los transportadores son relativamente simples

en diseño y bajos en tensión. Sin embargo, como los

transportadores han pasado a ser más extensos, más complejos

y  han aumentado su tensión, la investigación se torna

primordial para poder obtener ventajas industriales, y ésta

generalmente se realiza en uno o más de los siguientes puntos:

 

1. Aceleración y roturas, problemas de tensión.

2. Costo en tiempo y distancia.

3. Curvas verticales y terrenos irregulares.

4. Trough to flat transition distances.

5. Cambios de longitud.

6. Problemas en las dos poleas conductoras.

7. Múltiples perfiles de los transportadores.

8. Graduar el espacio entre polines.

 

DEFINICION Y CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS DE CINTAS

TRANSPORTADORAS.

 

     Transportador es un elemento o maquinaria de carácter

preferentemente electromecánico, destinado a trasladar

productos o materias primas entre dos o más puntos, alejados

entre sí, ubicados generalmente, dentro de una misma planta

elaboradora.

 

�      Uso de los transportadores.

 

Los principales usos de los transportadores se dan

mayormente en la minería, construcción, industria alimenticia,

industria motriz entre otros.

 

�      Tipos de transportadores.

 

Existen variados tipos de transportadores, y una

variación de los mismos, pero los principales que podemos

nombrar son:

 

�        Cinta transportadora.

�        Elevador de capachos.

�        Tornillo helicoidal.

 

 

 

Figura esquemática de los componentes de una cinta

transportadora.

 Componentes de una cinta transportadora

 

 

Definición de componentes pertenecientes a las cintas

transportadoras:

 

a)     Estructura soportante: la estructura soportante de una

cinta transportadora está compuesta por perfiles tubulares

o angulares, formando en algunos casos verdaderos puentes

que se fijan a su vez, en soportes o torres estructurales

apernadas o soldadas en una base sólida.

 

b)     Elementos deslizantes: son los elementos sobre los cuales

se apoya la carga, ya sea en forma directa o indirecta,

perteneciendo a estos los siguientes;

 

 

 

�     Correa o banda: la correa o banda propiamente tal, que

le da el nombre a éstos equipos, tendrá una gran variedad

de características, y su elección dependerá en gran parte

del material a transportar, velocidad, esfuerzo o tensión

a la que sea sometida, capacidad de carga a transportar,

etc.

 

�        Polines: generalmente los transportadores que poseen

éstos elementos incorporados a su estructura básica de

funcionamiento, son del tipo inerte, la carga se desliza

sobre ellos mediante un impulso ajeno a los polines y a

ella misma.

 

 

c) Elementos motrices: el elemento motriz de mayor uso en los

transportadores es el del tipo eléctrico, variando sus

características según la exigencia a la cual sea sometido.

Además del motor, las poleas, los engranajes, el

motorreductor, son otros de los elementos que componen el

sistema motriz.

 

c)     Elementos tensores: es el elemento que permitirá mantener

la tensión en la correa o banda, asegurando el buen

funcionamiento del sistema.

 

d)      Tambor motriz y de retorno: la función de los tambores es

funcionar como poleas, las que se ubicaran en el comienzo y

fin de la cinta transportadora, para su selección se

tomarán en cuenta factores como: potencia, velocidad, ancho

de banda, entre otros. 

 

 

CALCULOS GENERALES DE UNA CINTA TRANSPORTADORA.

 

 

1.  CUBICACION DEL MATERIAL.

 

          

  

 

 

 

2.  CALCULO DE LA HOLGURA DE LA BANDA.

 

La holgura de la banda se ubica en los costados de la

banda (en figura aparece como D), ésta permite tener un

margen de espacio utilizado para impedir que el material a

transportar rebalse.

 

             D = 0,055xB + 0,9pulg. 

 

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

         = ancho de la banda (plg.)  

    

 

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

 

El ancho plano de la banda es donde se ubicar� el material al

ser transportado.

 

         

 

Siendo:    = ancho de la banda (plg.)

 

4.  CALCULO DEL AREA DEL MATERIAL A TRANSPORTAR.

 

       

 

Siendo:    = área del material (m2)

           = altura del material (m)

            = base del material (m)

 

5.  CALCULO DE LA CINTA COMPLETAMENTE CARGADA.

 

          

 

Siendo:    = cinta completamente cargada (m3)

           = largo de la cinta (m)

           = área del material (m2)

 

 

 

 

 

 

 

6.  CACULO DE LA VELOCIDAD NECESARIA.

 

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

 

 

Primero calcularemos la velocidad en número de veces que

la cinta deba ser llenada o cargada.

 

 

Siendo:    = número de veces que la cinta debe ser

                   cargada por hora.

           = capacidad (m3)

           = volumen total (m3)

 

     Ahora se calculará la velocidad en m/h.

 

 

Siendo:   

           = velocidad (m/h)

           = número de veces que la cinta debe ser

                   cargada por hora.

           = largo de la cinta (m)

 

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

 

7.  CALCULO DEL PESO A TRANSPORTAR.

 

El cálculo del peso a transportar nos permitirá

obtener la capacidad que deberá transportar nuestra cinta en

toneladas/hora.

 

 

Siendo:   

           = peso a transportar (ton/h)

           = peso específico material (Kg/m3)

           = capacidad volumétrica cinta por hora (m3/h)

           = coeficiente corrección de concavidad y

               sobrecarga.

           = coeficiente corrección de inclinación.

        

     Para el coeficiente Z1, es posible obtener su valor

mediante el conocimiento del ángulo de sobrecarga dinámica del

material a transportar.

     En cuanto al coeficiente Z2, su nombre claramente lo

indica siendo éste, el valor angular de inclinación de la

cinta transportadora.

 

     Ambos valores Z1 y Z2, pueden ser extraídos del texto

PIRELLI, manual para la construcción de cintas

transportadoras. 

 

 

 

 

8.  DEFINICION Y SELECCION DE POLINES.

 

 

a)  Polines de carga: el polín de carga de mayor

utilización es el de tres rodillos de un mismo largo, con una

inclinación de rodillos usualmente de 20, 35, o 45. Al mismo

tiempo, los polines de 20 son los más utilizados en la

mayor�a de los casos, con los polines de 35� y 45�,

usualmente son utilizados s�lo con granos y materiales

livianos. Sin embargo, m�s recientemente los polines de

�ngulos mayores, especialmente los de 35�, est�n siendo

utilizados con mayor frecuencia en diferentes aplicaciones

dentro de las industrias. Las dos principales razones para el

uso de los polines de �ngulos mayores (35� y 45�) son para

obtener una mayor capacidad de transporte y mayor control

sobre el derrame de material, especialmente en inclinaciones.

Generalmente en la construcci�n de cintas transportadoras se

selecciona el polin de menor �ngulo debido a que se

proporciona mayor manejo sobre el material con un m�nimo

control de derrame de �ste.

    

La siguiente figura muestra un polin de carga est�ndar, que

permite la selecci�n de �ste conociendo sus dimensiones, sin

duda alguna la selecci�n del pol�n deseado se podr� realizar

con cualquier cat�logo de polines que entregue los datos

t�cnicos necesarios para ello.

 

 

 

 

 

 

  

 

ANCHO

CORREA

MODELO    

A

 

B

 

C

 

D

 

G

 

H

 PESO

(KG) DI�METRO RODILLO

 

 

b) Polines de impacto: los polines de impacto se encuentran en

variados modelos, y su dise�o est� adaptado para el impacto

que se produce en la recepci�n del material, su �ngulo de

inclinaci�n ser� el mismo del polin de carga, permitiendo una

uniformidad en el transporte.

     La siguiente figura muestra al igual que la anterior los

datos t�cnicos necesarios para la selecci�n del polin de

impacto.

 

 

ANCHO

CORREA

MODELO    

A

 

B

 

C

 

F

 

G

 

H

 PESO

(KG) DI�METRO RODILLO

 

c) Polines de retorno: los polines de retorno como su nombre

lo indica, permiten el retorno de la banda mediante el apoyo

de �sta.

 

     La siguiente figura muestra al igual que las anteriores

los datos t�cnicos necesarios para la selecci�n del polin de

retorno.

   

 

ANCHO

CORREA

MODELO  

A

 

C

 

D

 

G

 PESO

(KG) DI�METRO RODILLO

  

 

9.  C�LCULO DE LA DISTANCIA ENTRE POLINES.

 

Para la determinaci�n de la distancia entre polines, se

utilizar� la siguiente tabla la cual nos entrega el espacio

recomendado entre polines de:

 

ESPACIO SUGERIDO DE RODILLOS DE CARGA Y DE RETORNO

ANCHO DE

BANDA PLG.

PESO DEL MATERIAL EN LB/PIE3RODILLOS DE

RETORNO35 50 75 100 125 150

 14182430364248546072

 51/251/2555

41/241/241/244

 55

41/241/241/241/2444

31/2

 55

41/241/2444

31/231/231/2

 55444

31/231/231/233

 

 41/241/244

31/231/231/2333 

 41/241/244

31/23333

21/2 

 101010101010

9 a 109 a 109 a 109 a 10

FUENTE: EUZKADI

 

     Cabe destacar que la distancia sugerida entre rodillos

puede variar dependiendo del criterio del dise�ador.

 

 

 

10.         DETERMINACI�N DE LA ALTURA A TRANSPORTAR EL MATERIAL.

 

Para la determinaci�n de la altura, dato necesario

para el c�lculo de la potencia motriz, s�lo deberemos aplicar

trigonometr�a b�sica, siendo el resultado de �sta el valor a

utilizar.

 

     Para aquellos casos en que la cinta tenga una inclinaci�n

de 0� o inferior, �ste valor deber� ser omitido.

 

 

 

11.         C�LCULO DE LA POTENCIA EN EL TAMBOR MOTRIZ.

 

 

Siendo:   

           = potencia tambor motriz. (Kw)

  = factor en funci�n del largo de cinta.

           = factor de rozamiento.

          L= largo de la cinta.(m)

           = peso de la banda.(Kg/m)

           = peso de los polines de carga.(Kg/m)

           = peso de los polines de retorno.(Kg/m)

           = peso da transportar.(Tons/h)

           = velocidad.(m/s)

           = altura a transportar el material.(m)

           = recargo.(Kw)

 

     Los factores C4 y  pueden ser extra�dos del cat�logo

�TRANSILON, bandas transportadoras y para

procesamientos�.       

 

12.         C�LCULO DE LA POTENCIA MOTRIZ NECESARIA.

 

Siendo:   

 

           = potencia motriz necesaria. (Kw)

  = potencia tambor motriz. (Kw)

           = rendimiento (89% = 0.89).

          

Con el c�lculo de la potencia motriz necesaria podemos realizar la selecci�n de nuestro motor mediante cat�logo. 13.         C�LCULO DE LA POTENCIA EFECTIVA. 

El c�lculo realizado anteriormente, (potencia motriznecesaria), nos permiti� realizar la selecci�n del motor que vamos a utilizar, �ste motor nos entregar� una potencia diferente a la obtenida por c�lculo (generalmente mayor), por

esto se debemos calcular la potencia efectiva de �ste motor dada por la siguiente f�rmula. 

Siendo:   

 

            = potencia efectiva. (Kw)

  = potencia entregada por el motor. (Kw)

           = rendimiento (89% = 0.89).

 

 

14.         C�LCULO DE LA FUERZA PERIF�RICA EN EL TAMBOR.

 

 

Siendo:   

 

            = fuerza perif�rica en el tambor. (N)

  = potencia efectiva. (Kw)

           = velocidad. (m/s)

 

15.         C�LCULO DE LA TENSI�N M�XIMA EN LA BANDA.

 

 

Siendo:   

            = tensi�n m�xima en la banda. (N)

            = fuerza perif�rica en el tambor. (N)

  = factor en funci�n del �ngulo de

     abrazamiento, y tipo de tambor. 

   

 

Siendo:   

            = factor en funci�n del tipo de correa.

            = tensi�n m�xima en la banda. (N)

  = ancho de la banda. (mm)

 

Para �ste c�lculo debe cumplirse que

 

Los factores C1 y C2 pueden ser extra�dos del cat�logo

�TRANSILON, bandas transportadoras y para procesamientos�.

          

 

 

16.         DETERMINACI�N DE LA DISTANCIA DE TRANSICI�N.

 

 

 

 

 

 

 

17.         C�LCULO DEL DI�METRO M�NIMO DEL TAMBOR DE

ACCIONAMIENTO.

 

 

               

 

Siendo:   

            = di�metro m�nimo del tambor. (mm)

            = potencia efectiva. (Kw)

   = velocidad. (m/s)

   = �ngulo de abrazamiento. (�)

  = ancho de la banda. (mm)

 

     el resultado obtenido por c�lculo puede ser comparado con

los di�metros recomendados en diferentes cat�logos de cintas,

que seg�n las especificaciones antes obtenidas permiten una

selecci�n con mayor rapidez, lo ideal es que ambos datos

(cat�logo y calculado), se aproximen en su valor.

 

 

18.         C�LCULO DEL N�MERO DE REVOLUCIONES DEL TAMBOR DE

ACCIONAMIENTO.

 

                 

 

Siendo:   

            = revoluciones del tambor de

                accionamiento. (1/min)

             = velocidad. (m/s)

             = di�metro tambor seleccionado. (mm)

19.         C�LCULO DE LA RELACI�N DE REDUCCI�N.

 

 

 

Siendo:   

            = relaci�n de reducci�n.

= revoluciones por minuto de     entrada.

(1/min)

= revoluciones por minuto de       salida.

(1/min)

 

 

20.         C�LCULO DEL TORQUE EN EL EJE DEL TAMBOR MOTRIZ.

 

 

Siendo:   

            = torque en el eje del tambor motriz. (Kp*m)

= potencia. (HP)

= revoluciones por minuto de salida. (rpm)

 

     Con los datos de relaci�n de reducci�n ( ), y torque en

el eje del tambor motriz ( ), podemos realizar la selecci�n

del motorreductor que m�s se acerque a las especificaciones

calculadas.

 

 

 

 

21.         C�LCULO DEL DI�METRO DEL EJE DEL TAMBOR MOTRIZ.

 

 

 

Siendo:   

            = momento de inercia. (cm4)

= momento torsor. (Kg/cm)

= longitud eje. (cm)

= �ngulo de torsi�n permisible. (rad)

= modulo de elasticidad del acero. (Kg/cm2)

 

     Para obtener el di�metro del eje debemos recordar que

para el c�lculo del momento de inercia podemos utilizar

diferentes f�rmulas, es as� como el di�metro estar� dado por

la siguiente ecuación:

 

    

 

Por despeje tenemos que el diámetro será igual a:

 

 

 

Siendo:   

            diámetro del eje. (cm)

= momento de inercia obtenido en la fórmula

anterior. (cm4)

22.         CALCULO DE LA SUJECION DEL MOTOR.

 

 

 mediante despeje tenemos:

 

 

Siendo:   

           = momento. (Kp*m)

= potencia. (HP)

= revoluciones por minuto de salida. (rpm)