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BANDAS TRANSPORTADORAS
BANDAS TRANSPORTADORAS
Departamento de Ingeniería MecánicaUniversidad Carlos III de Madrid
TRANSPORTES
BANDAS TRANSPORTADORAS
INTRODUCCIÓN
Una banda o cinta transportadora es una estructura de goma o tejido en forma de correa cerrada en anillo, con una unión vulcanizada o con empalme metálico, utilizada para el transporte de materiales.
• Las bandas transportadoras son los aparatos más utilizados para el transporte de objetos sólidos y material a granel a gran velocidad y cubriendo grandes distancias
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BANDAS TRANSPORTADORAS
ELEMENTOS
Tambor impulsor Banda
DescargadorRodillos
Rodillos
Cargador
Tensor extremo
Dispositivo tensor
BastidorTambor desviador
Limpiador
BANDAS TRANSPORTADORAS
BANDA O CINTA
Bandas de tejido o textiles lisas
•Definición (UNE 18 025):– El ancho, expresado en milímetros.– La calidad de los recubrimientos (norma UNE 18 052).– El número de telas.– La calidad del tejido (norma UNE 18 052).– El espesor del recubrimiento superior (décimas de milímetro).– El espesor del recubrimiento inferior (décimas de milímetro).– El desarrollo o longitud de la banda (metros).
500 / A – 4 L / 35 – 15 des 50 UNE 18025Ancho banda (mm)
Altamente resistente a la abrasión
Formada por 4 telas ligeras (tipo L)
Espesor del recubrimiento superior (décimas de mm)
Espesor del recubrimiento inferior (décimas mm)Desarrollo (m)
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BANDA O CINTA
Bandas de tejido o textiles lisas
•Calidad de los recubrimientos (UNE 18 052)
•Calidad del tejido (UNE 18 052)3501050C
5002000B
5502500A
Alargamiento a la roturamínimo (%)
Resistencia a tracción mínima(g/mm2)Calidad de recubrimiento
352075P
302070LS
252060L
Alargamiento a la rotura (%)
Resistencia a tracción mínima(kgf/cm)
TramaResistencia a tracción
mínima (kgf/cm)
UrdimbreCalidad del
tejido
BANDAS TRANSPORTADORAS
BANDA O CINTA
Bandas de tejido o textiles lisas
• Número de capas:
1100mS Tz
B R⋅
=⋅ ⋅
coeficiente de seguridad
131211Coeficiente Seguridad (S)
más de 9de 6 a 9de 3 a 5Número de Capas (z)
Coeficientes de Seguridad para Bandas de Carcasa textil (norma DIN 22101 )
ancho de la banda (metros)
tensión máxima de trabajo de la banda
(kgf )
resistencia nominal de cada capa textil
(kgf/cm)
• Depende del tiempo en que la banda completa su recorrido, ya que de él dependen:
– El número de flexiones en los tambores.– Los impactos de carga.
• Si el tiempo de recorrido es superior a5 minutos ⇒ - 2 capas
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BANDAS TRANSPORTADORAS
BANDA O CINTA
Bandas para el transporte inclinado o vertical
•Inconveniente banda textil lisa:– Límite de inclinación : 18º - 20º
• Diferentes soluciones:– Bandas con superficie rugosa:
• Bandas con perfil de espina de pescado.• Bandas perfiladas de tipo Nasta, Nappula, Ripa y Pyramid.• Bandas de tipo Grip Top.• Bandas de tipo Ripro.
– Bandas nervadas en forma de U y V.– Bandas de bordes corrugados.
BANDAS TRANSPORTADORAS
TAMBORES
Ángulo de abrace mayor Mayor fuerza transmitida
Tambor accionador
Encargado de transmitir el movimiento por el grupo motor-reductor a la banda.
• Garantizar máxima adherencia ⇒ Menor deslizamiento.
Tambor simpleϕ = 180º
Tambor simple con polea desviadora210º ≤ ϕ ≤ 230º
Tambor en tándem350º ≤ ϕ ≤ 480º
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BANDAS TRANSPORTADORAS
TENSIONES
• Las tensiones varían en toda la longitud de la banda.• Dependen de:
– La disposición de la banda transportadora.– El número y disposición de los tambores de accionamiento.– Las características del accionamiento y de los frenos.– El tipo y disposición de los dispositivos de tensión de la banda.– La fase de funcionamiento (arranque, marcha normal, frenado, etc.).
BANDAS TRANSPORTADORAS
TENSIONES
Un solo tambor de accionamiento
• Situación más común.• Condiciones de funcionamiento correcto:
– Las fuerzas periféricas aplicadas a los tambores de accionamiento tiene que ser transmitidas a la banda por rozamiento sin que se produzca deslizamiento.
– La tensión aplicada a la banda será adecuada para impedir que se produzcan flechas importantes entre dos estaciones de rodillos portantes.
Ángulo de arrollamiento
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BANDAS TRANSPORTADORAS
TENSIONES
Un solo tambor de accionamiento
• Ecuación Euler-Eytelwein (en ausencia de deslizamiento):
1
2
T eT
µ ϕ⋅=
1 2 uT T F= +
1 2
2
1T T eT
µ ϕ⋅−= − 1 2
2 2
1uFT T eT T
µ ϕ⋅−= = −
2 11
( 1) u T uT F C Feµ ϕ⋅= ⋅ = ⋅
−
1 1 u TS ueT F C F
e
µ ϕ
µ ϕ
⋅
⋅= ⋅ = ⋅−
BANDAS TRANSPORTADORAS
TAMBORES
Diámetro de los tambores
Diámetro total del tambor sin tener en cuenta las capas protectoras de goma, cerámica o cualquier otro material, si están expuestos al desgaste.
• Factor importante para el correcto funcionamiento de una instalación: – Determina el grado de esfuerzo al que va a estar sometida la banda en las flexiones que
provoca su paso por ellos.– La superficie de contacto entre la banda y el tambor motriz ha de ser la suficiente para
dar la fuerza de accionamiento necesaria evitando un tensionamiento excesivo
Diámetro mayor Más esfuerzo a transmitir
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TAMBORES
Diámetro de los tambores
accionadortambortensortamborextremotambor DDD 8.0≅=
accionadortambordesviabletambor DD 65.0≅
2.0001.8001.6001.4001.2501.000800630500400320250200
Diámetros de tambores normalizados s/DIN 22101
min360 FD
p Bπ ϕ⋅
=⋅ ⋅ ⋅
Diámetro mínimo del tambor motriz
recomendado para bandas textiles (m)
Fuerza de accionamiento (kg)
Ángulo de arrollamiento
(grados)
Ancho de la banda (m)
Capacidad de transmisión tambor/banda: 1.600÷2.000 Kg/m²
En subterráneas, hasta 3.500 kg/m²
BANDAS TRANSPORTADORAS
PESO DE LAS PARTES MÓVILES
( )T B R TBM kg M M M= + +
Peso de las partes móviles (kg):
Peso de las partes móviles por unidad de longitud (kg/m):
TT
MPL
=
Longitud de la banda (m):
Masa de la banda (kg):
Masa de losrodillos (kg):
Masa de lostambores (kg):
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BANDAS TRANSPORTADORAS
PESO DE LAS PARTES MÓVILES
2191772200
2051682100
1781441800
1601321001650
143121911500
12710782701350
1109571631200
948264521050
79705545900
63574637750
49453629600
332523450
Banda de cables de aceroRodillos 152 mm
Banda PesadaRodillos 152 mm
Banda moderadaRodillos 127 mm
Banda ligeraRodillos 102 mm
Peso de las partes móviles por unidad de longitud (kg/m)Ancho de la banda
(mm)
BANDAS TRANSPORTADORAS
PESO DE LA CARGA POR UNIDAD DE LONGITUD
0,278 [kg/m]3,6G
Q Qqv v
= = ⋅⋅
Capacidad de la banda (t/h)
Velocidad de la banda (m/s)
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BANDAS TRANSPORTADORAS
RESISTENCIAS AL MOVIMIENTO
• Clasificación (UNE 58-204-92):1. Resistencias principales, FH
2. Resistencias secundarias, FN3. Resistencias principales especiales, FS1
4. Resistencias secundarias especiales, FS2
5. Resistencias debidas a la inclinación, FSt
1 2u H N S S StF F F F F F= + + + +
Aparecen en todas las instalaciones (1) y (2)Aparecen en algunas instalaciones (3) y (4)Actúan en toda la banda (1) y (3)Actúan en ciertas zonas (2) y (4)
BANDAS TRANSPORTADORAS
RESISTENCIAS AL MOVIMIENTO
•La resistencia al giro de los rodillos portadores, debido al rozamiento en los rodamientos y juntas de los rodillos.•La resistencia al avance de la banda debida a la rodadura de la misma sobre los rodillos.
Resistencias principales
[ ](2 ) cosH RO RU B GF f L g q q q q δ= ⋅ ⋅ ⋅ + + ⋅ + ⋅
Coef. de fricción
Masa de los rodillos de trabajo por unidad de longitud (kg/m)
Masa de los rodillos de retorno por unidad de longitud (kg/m)
Masa de la banda por unidad de
longitud (kg/m)
Masa de la carga por unidad de
longitud (kg/m)
Ángulo de inclinación
0,050Fricción
0,023 – 0,030Desfavorable
0,020Normal
0,018Favorable
Rodamiento
fEstadoTipo deCojinete
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BANDAS TRANSPORTADORAS
•Cuando L > 80 m ⇒ FN < FH:
RESISTENCIAS AL MOVIMIENTO
Resistencias secundarias
[ ][ ]
(2 ) cos
(2 ) cosH N L RO RU B G
C RO RU B G
F F f C L g q q q q
f L g q q q q
δ
δ
+ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + + ⋅ + ⋅ =
= ⋅ ⋅ ⋅ + + ⋅ + ⋅
Coef. de fricción Masa de la carga por unidad de
longitud (kg/m)
Ángulo de inclinación
Masa de la banda por unidad de
longitud (kg/m)Masa de los rodillos de retorno por unidad de longitud (kg/m)
Masa de los rodillos de trabajo por unidad de longitud (kg/m)
Longitud corregida de la banda (m)
BANDAS TRANSPORTADORAS
FACTOR DE CORRECIÓN DE LA LONGITUD
Las bandas transportadoras de poca longitud necesitan mayores esfuerzos para vencer la resistencia a la fricción que las bandas de gran longitud.
Longitud de banda corregida (m):
c LL C L= ⋅
1.051.11.21.31.41.51.61.71.822.2CL
500400320250200160125100806350Longitud banda (m)
2.42.62.93.23.644.55.15.96.65.69CL
4032252016131086543Longitud banda (m)
Factor de corrección
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BANDAS TRANSPORTADORAS
RESISTENCIAS AL MOVIMIENTO
Resistencias debidas a la inclinación
St GF q H g= ⋅ ⋅
Masa de la cargapor unidad de
longitud (kg/m)Altura de la
instalación (m)
BANDAS TRANSPORTADORAS
POTENCIA DE ACCIONAMIENTO EN EL TAMBOR
Potencia de accionamiento en el motor
Fuerza que se oponeal movimiento (N)
Velocidad de la banda (m/s)
A uP F v= ⋅
1
Am
PPη
=
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BANDAS TRANSPORTADORAS
Coeficiente de fricción de partes móviles
Longitudde la banda
Peso por metro de partes móviles (kg/m)
Peso por metro de banda
( ) ( )3
0103600C
gTN W C Pg L L vv
⎛ ⎞= + +⎜ ⎟
⎝ ⎠
2
2
1
12l
Wl
WBP ++=
Coeficiente de pérdidas
Peso rodillo de apoyoPeso rodillo de retorno
Separación entre rodillo
0
3.7-6 m alta calidad5-25m antifriccion11 m inst. normales
L⎧⎪= ⎨⎪⎩
POTENCIA DE ACCIONAMIENTO EN EL TAMBOR
BANDAS TRANSPORTADORAS
( )3 310 10
3600 3600IgT gTN W H L senα= ⋅ = ⋅ ⋅
Con inclinación:
Total:
( )T c IN W N N= +
POTENCIA DE ACCIONAMIENTO EN EL TAMBOR
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BANDAS TRANSPORTADORAS
CAPACIDAD DE TRANSPORTE
3600Q v A kγ= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅Capacidad de transporte (t/hora)
Velocidad (m/s)
Sección transversaldel material sobre la
banda (m2)
Peso específicodel material (t/m3)
Coef. de reducción de capacidad de la banda debida a la inclinación
0,810,850,890,910,930,950,970.,980,991,0k
2018161412108642Inclinación(grados)
BANDAS TRANSPORTADORAS
Depende de: - fluidez del material- condiciones de transporte
CAPACIDAD DE TRANSPORTE
• La sección transversal del material sobre la cinta depende de:– La anchura útil (b) de la cinta que es en sí misma función de la anchura real B:
••
– El número, disposición y dimensiones de los rodillos.– La forma del talud dinámico del material sobre la cinta limitado por una curva
de forma parabólica y caracterizada por el ángulo de talud dinámico θ.
0.9 0.05 para B 2 mb B= ⋅ − ≤0.2 para B > 2 mb B= −
Un rodillo Dos rodillos Tres rodillos
1 2S S S= +( )2
1 3 3( ) cos6
tgS l b l θλ= + − ⋅ ⋅
( )332 3
( ) 1 sin2 cos 2
b lb lS l λλ
−⎛ ⎞−⎛ ⎞= + ⋅ ⋅ ⋅⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠
Ángulo de terna
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BANDAS TRANSPORTADORAS
CAPACIDAD DE TRANSPORTE
• Materiales de tamaño uniforme (cereales, gránulos o piedras trituradas) no influyen en el ancho de la banda.
• Materiales no clasificados (materiales obtenidos de cantera o mina) influyen en el ancho de la banda:
– Tamaño máximo de material.– Porcentaje de finos y gruesos.
• Puede ocurrir que para capacidades pequeñas el ancho de banda sea grande ⇒ antieconómico
53θ ≤ 20º
10620º ≤ θ ≤ 30º
100 % gruesos10 % gruesos, 90 % finosÁngulo de talud dinámico
BANDAS TRANSPORTADORAS
CAPACIDAD DE TRANSPORTE
• La velocidad de la cinta tiene que ser lo mayor posible debido a que los anchos serán más pequeños.
• La velocidad depende de las propiedades del material:– Fluidez. Riesgo de producción de polvo.– Abrasividad. Riesgo de producción de cortes en la banda.– Friabilidad. Riesgo de fraccionamiento del material.– Tamaño. Tamaños grandes y pesados producen un gran impacto sobre la banda,
debilitando el tejido de la misma.
1,05 – 1,68Cualquier anchoMateriales no abrasivos
2,093,354,195,24
500650 a 10001200 a 12001400 a 2400
Carbón, arcilla compactada, minerales blandos y tierras,
piedras trituradas de pequeño tamaño
2,623,354,195,24
500650 y 800
1000 y 12001400 y 2400
Granos y otros materiales que fluyen bien y no son
abrasivos
V (m/s)B (mm)Material
0,3 a 0,6Cualquier ancho
Bandas extractoras, planas o en artesa, con materiales finos no abrasivos o medianamente
abrasivos
1,31 a 2,09Cualquier ancho
Arena de fundición preparada o apelmazada
1,682,093,35
500650 y 800
1000 a 2400
Minerales con aristas vivas, duros y pesados, piedras
trituradas de pequeño tamaño
V (m/s)B (mm)Material
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BANDAS TRANSPORTADORAS
CAPACIDAD DE TRANSPORTE
9000,2536
8780,2467
8400,2368
7980,2240
7380,2071
6800,1903
3510,09801400
6540,1828
6380,1777
6100,1705
5800,1612
5370,1491
4940,1370
2550,07101200
4450,1236
4340,1205
4150,1152
3940,1094
3650,1013
3360,0933
1730,04801000
2760,0766
2690,0747
2580,0716
2440,0677
2270,0630
2080,0577
1080,0300800
1760,0488
1720,0477
1640,0455
1560,0433
1440,0400
1330,0369
690,0191650
980,0272
950,0263
910,0252
870,0241
800,0222
740,0205
380,0105500
11900,3355
45º
11600,3264
40º
11100,3134
35º
10550,2965
30º
1600
B\λ
4640,1294
0º
9761055
25º
8980,2519
20º
Capacidad en m3/hora para v = 1 m/s
Sección transversal en m2
5,244,193,352,622,091,681,311,050,840,66
• Velocidades normalizadas en m/s (DIN 22101)
BANDAS TRANSPORTADORAS
( )20,9 0,05Q C B v kγ= − ⋅ ⋅ ⋅Flujo de material transportado (t/h)
Coeficiente geométrico (depende de la sección de la banda)
velocidad de la banda (m/s)
Ancho de banda (m) Densidad del material (t/m3)
CAPACIDAD DE TRANSPORTE
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BANDAS TRANSPORTADORAS
CAPACIDAD DE TRANSPORTE
Geometría de la cinta:• L = 805 m, desnivel = 150 m, inclinación = 10,73º• Ángulo de terna = 35ºCapacidad a transportar: 1500 T/hora
EJEMPLO
Caliza•Peso específico = 1,4 T/m3
•Granulometría: •10% de gruesos, tamaño máximo: 250 mm•Ángulo de talud dinámico o sobrecarga: 15º•No abrasivo, friable pero no reduce su precio, por ser necesaria una trituración posterior
¿Velocidad?¿Ancho de la Banda?
BANDAS TRANSPORTADORAS
CAPACIDAD DE TRANSPORTE
EJEMPLO
53θ ≤ 20º
10620º ≤ θ ≤ 30º
100 % gruesos10 % gruesos, 90 % finosÁngulo de talud dinámicoθ=15º
Tamaño máximo de grano 250 mm:B = 3 ⋅ Tamaño máximo = 3 ⋅ 250 = 750 mm
B=800 mm
0,810,850,890,910,930,950,970.,980,991,0k
2018161412108642Inclinación(grados)
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BANDAS TRANSPORTADORAS
CAPACIDAD DE TRANSPORTE
EJEMPLO
ÁNGULO DE TALUD DINÁMICO O SOBRECARGA θ
9000,2536
8780,2467
8400,2368
7980,2240
7380,2071
6800,1903
3510,09801400
6540,1828
6380,1777
6100,1705
5800,1612
5370,1491
4940,1370
2550,07101200
4450,1236
4340,1205
4150,1152
3940,1094
3650,1013
3360,0933
1730,04801000
2760,0766
2690,0747
2580,0716
2440,0677
2270,0630
2080,0577
1080,0300800
1760,0488
1720,0477
1640,0455
1560,0433
1440,0400
1330,0369
690,0191650
980,0272
950,0263
910,0252
870,0241
800,0222
740,0205
380,0105500
11900,3355
45º
11600,3264
40º
11100,3134
35º
10550,2965
30º
1600
B\λ
4640,1294
0º
9761055
25º
8980,2519
20º
800 mmB =
35ºλ =
Qv1 = 258 m3/sPara 1 m/s:
BANDAS TRANSPORTADORAS
CAPACIDAD DE TRANSPORTE
EJEMPLO
[ ]3
3600 t/h
3600 m /hv
Q v A kQQ v A k
γ
γ
= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
⎡ ⎤= = ⋅ ⋅ ⋅ ⎣ ⎦
– Como Av1 = Av2:
1,05 – 1,68Cualquier anchoMateriales no abrasivos
2,093,354,195,24
500650 a 10001200 a 12001400 a 2400
Carbón, arcilla compactada, minerales blandos y tierras,
piedras trituradas de pequeño tamaño
2,623,354,195,24
500650 y 800
1000 y 12001400 y 2400
Granos y otros materiales que fluyen bien y no son
abrasivos
V (m/s)B (mm)Material
312 2 2
1 1
2 2
258 3,35 0,95 821m /hor
< 1500 t/ho
a1 1
1150 t/ho ara r
vv
v
QQ v kv k
Q Qγ
= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ =⋅ ⋅
= ⋅ =
18
BANDAS TRANSPORTADORAS
CAPACIDAD DE TRANSPORTE
EJEMPLO
• Elegimos B = 1000 mm
ÁNGULO DE TALUD DINÁMICO O SOBRECARGA θ
9000,2536
8780,2467
8400,2368
7980,2240
7380,2071
6800,1903
3510,09801400
6540,1828
6380,1777
6100,1705
5800,1612
5370,1491
4940,1370
2550,07101200
4450,1236
4340,1205
4150,1152
3940,1094
3650,1013
3360,0933
1730,04801000
2760,0766
2690,0747
2580,0716
2440,0677
2270,0630
2080,0577
1080,0300800
1760,0488
1720,0477
1640,0455
1560,0433
1440,0400
1330,0369
690,0191650
980,0272
950,0263
910,0252
870,0241
800,0222
740,0205
380,0105500
11900,3355
45º
11600,3264
40º
11100,3134
35º
10550,2965
30º
1600
B\λ
4640,1294
0º
9761055
25º
8980,2519
20º
BANDAS TRANSPORTADORAS
CAPACIDAD DE TRANSPORTE
EJEMPLO
• Elegimos B = 1000 mm
1,05 – 1,68Cualquier anchoMateriales no abrasivos
2,093,354,195,24
500650 a 10001200 a 12001400 a 2400
Carbón, arcilla compactada, minerales blandos y tierras,
piedras trituradas de pequeño tamaño
2,623,354,195,24
500650 y 800
1000 y 12001400 y 2400
Granos y otros materiales que fluyen bien y no son
abrasivos
V (m/s)B (mm)Material
5,244,193,352,622,091,681,311,050,840,66
• Velocidades normalizadas en m/s (DIN 22101)
v=3,35 m/sPara no sobredimensionar
19
BANDAS TRANSPORTADORAS
CAPACIDAD DE TRANSPORTE
EJEMPLO
• Elegimos B = 1000 mm ⇒ Qv1 = 415 m3/h y v2 = 3,35 m/s
312 2 2
1 1
2 2
415 3,35 0,95 1320,7 m /hora1 1
1849 t/hora
vv
v
QQ v kv k
Q Qγ
= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ =⋅ ⋅
= ⋅ =
Valor válido
B = 1000 mm y v = 3,35 m/s