manejo de materiales
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Prof. Ing. Julio Moisés Coronado
Manejo de Materiales a
Granel
Definición de Manejo de Materiales
«El arte y ciencia del movimiento, empacado y almacenamiento de sustancia en cualquiera de sus formas… Incluye consideraciones de movimiento, lugar, cantidad, tiempo y espacio»
(Sociedad Americana de Manejo de Materiales)
¿Qué son Materiales a Granel?
El material a granel es un material en grano o también quebrado fluido, cuyas características quedan determinadas por la granulación y la distribución de los granos…
Equipos para el Manejo de Materiales a Granel
Bandas Transportadoras
Roscar Transportadoras o Tornillos Sin Fin
Elevadores de Cangilones
Constan de una cinta o banda flexible y continua que se desplaza sobre una superficie rígida o sobre estaciones de rodillos «locos» espaciados convenientemente. El movimiento de la cinta se logra a través de un motor y reductor que acciona un tambor o rodillo colocado en la parte inferior del transportador…
Bandas Transportadoras
Banda flexible
Rodillo de descarga
Rodillo de carga
Polea de transmisión
TensoresMecanismo
Moto-Reductor
Componentes PrincipalesBandas Transportadoras
Tolvin de descarga
Rodillos de impacto
Rodillos alineadores
Limpiadores
Otros AditamentosBandas Transportadoras
Usos Se adaptan al transporte de materiales en diversas formas y presentacionesSe adaptan fácilmente al perfil del terreno
El transporte puede efectuarse a grandes distancias
Tienen gran capacidad de transporte
Pueden construirse para efectuar la descarga en cualquier punto de su trazadoEl consumo de potencia por tonelada es bajo en comparación con otros medios de transportePueden funcionar en forma suave y silenciosa
Bandas Transportadoras
Tipos de Banda Transportadora
Según el TrazadoBandas horizontales
Bandas inclinadas
Bandas mixtas
Bandas Transportadoras
En Bina En Terna
Tipos de Banda Transportadora
Por el perfil del lecho
Bandas planas
Bandas cóncavas
Bandas Transportadoras
Tipos de Banda Transportadora
Banda plana
Banda cóncava en bina o en V
Banda cóncava en terna
Bandas Transportadoras
Factores que Determinan la Capacidad
ANCHO DE LA CORREA• La escogencia del ancho adecuado depende
de los volúmenes del material, volúmenes mayores exigirán anchos mayores
• Para materiales con granulometría uniforme, el ancho de la correa debe ser al menos 5 veces la dimensión del grano
• Para trozos desiguales y los de mayor tamaño no superan el 20%, el ancho de la correa debe ser al menos 3 veces el tamaño de los granos
Bandas Transportadoras
Velocidad
Factores que Determinan la Capacidad
• La capacidad de una banda transportadora es directamente proporcional a la velocidad de la correa
• Las bandas mas anchas admiten mayores velocidades de operación
• Los materiales livianos o no abrasivos pueden ser manejados a mas altas velocidades que los materiales pesados y/o abrasivos
Bandas Transportadoras
Factores que Determinan la CapacidadMATERIAL
VELOCIDAD MÁXIMA
ANCHO DE LA BANDA EN PULGADAS
CARACTERISTICAS EJEMPLOS 14 16 18 20 24 30 36 42 48 54 60 72
TAMAÑOS MUY GRANDES CLASIFICADOS O NO
MEDIANAMENTE ABRASIVO
CARBÓN, TIERRA 300 300 400 400 450 500 550 600 600 650 650 650
MUY ABRASIVO NO CORTANTE
GRAVA DE BANCO 300 300 400 400 450 500 550 550 600 600 600 600
MUY ABRASIVOCORTANTE
PIEDRA DE NINA 250 250 300 350 400 450 500 500 550 550 550 550
TAMAÑO MEDIANO CLASIFICADOS O NO
MEDIANAMENTE ABRASIVO
CARBÓN, TIERRA 300 300 400 400 500 600 650 700 700 700 700 700
MUY ABRASIVO NO CORTANTE
ESCORIAS, COKE,
PIEDRA300 300 400 400 500 600 650 650 650 650 650 650
HOJUELAS VIRUTAS DE
MADERA, PULPA
400 450 450 450 500 600 700 800 800 800 800 800
GRANULAR 1/8" A 1/2" GRANOS, ARENA 400 450 450 500 600 700 800 800 800 800 800 800
FINOS LIVIANO, SECO, PULVERULENTO
CARBÓN PULVERIZAD
O220-250
PESADO CEMENTO 250-300
FRÁGIL
COKE, CARBÓN 200-250
VIRUTAS DE JABÓN 150-200
Bandas Transportadoras
Factores que Determinan la Capacidad
Perfil de Carga• El volumen del material sobre un sector de
la banda está condicionado por el área de la sección transversal del montón que se forma y esta a su vez depende del ancho de la banda, del perfil del lecho y de la fluidez del material
• El área de la sección será mayor en la medida que el ángulo de sobrecarga sea mayor
• Si se mantiene el ancho y el perfil del lecho, el volumen será mayor
Bandas Transportadoras
ÁNGULO DE SOBRE CARGA ÁNGULO DE SOBRE CARGA ÁNGULO DE SOBRE CARGA ÁNGULO DE SOBRE CARGAÁNGULO DE SOBRE CARGAβ 5° β 10° β 20° β 25° β 30°
CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO O MATERIAL
30 - 34° 35 - 39°
Productos irregulares fibrosos tendentes a enredarse, tales como virutas de madera,
arenas de fundición, etc
ÁNGULO DE REPOSO40°
Dimensiones uniformes, partículas pequeñas redondeadas muy secas o muy húmedas, tales como cemento, arena de sílice seca,
mezcla de hormigón, etc
Partículas redondeadas, secas y lisas de peso medio tales como: granos de cereales,
trigo, maíz, etc
Productos irregulares granulados o troceados de peso medio, tales como:
arcilla, harina de granos de algodón, etc
Productos típicos normales, tales como, carbón, biluminosas, la mayor parte de los
minerales etc
ÁNGULO DE REPOSO0 - 19°
ÁNGULO DE REPOSO ÁNGULO DE REPOSO ÁNGULO DE REPOSO20 - 29°
5� 10� 20� 25� 30�
Ángulos de Sobrecarga
Factores que Determinan la CapacidadBandas Transportadoras
Procedimiento de Selección
Si Ct < Cr, regrese al paso al 3er pasoSi Ct < Cr, el ancho es el adecuado
Determine a partir del ángulo de
reposo el ángulo de sobrecarga
Seleccione el tipo de banda
Fije un ancho de banda
Multiplique el factor obtenido por la
velocidad máxima, obteniendo la
capacidad
Obtenga los pie³/h que puede manejar la banda a 1 pie/min
Determine, con el ancho seleccionado y las características
del material, la velocidad máxima
admitida
Compare esta capacidad con la
capacidad requerida
Ajustar la velocidad para adecuarla a los requerimientos del
manejo
Bandas Transportadoras
Constan de una hélice metálica montada sobre un eje tubular o macizo, alojado en una caja metálica de fondo semicilíndrico, cuyo accionamiento se obtiene a través de un conjunto moto-reductor ubicado en uno de los extremos del equipo…
Roscas Transportadoras (Tornillos Sin Fin)
Hélice
Eje
Soportes
Caja
Chumacera
CubiertasComponentes Principales
Roscas Transportadoras (Tornillos Sin Fin)
Usos y Limitaciones
• Se adaptan perfectamente al manejo de materiales a granel
• Ofrecen un manejo limpio y seguro aún para materiales contaminantes
• Permiten un flujo uniforme de los materiales
• Con la incorporación de aditamentos especiales se puede lograr la mezcla de materiales durante su traslado
• Se pueden manejar productos abrasivos, corrosivos o higroscópicos, sin embargo no se recomiendan para materiales explosivos ni tóxicos
Roscas Transportadoras (Tornillos Sin Fin)
Factores que Determinan la CapacidadDIÁMETRO DE LA HÉLICE (D). Requerimientos mayores de manejo exigen diámetros mayores que la rosca, sin embargo la granulometría del materia puede afectar la selección del mismo…
DIÁMETRO ESTÁNDAR DE LA HÉLICE (Pulg)6 9 12 14 16 18 20 24
TAMAÑO UNIFORME 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 2 1/2
IRREGULAR 3/4 1 1/2 2 2 1/2 3 3 3 1/2 3 1/2* Para materiales de tamaño no uniforme se admiten los valores indicados cuando los trozos grandes no superan el 25% del total
Tamaño máximo de trozos que pueden ser manejados por una rosca transportadora
Roscas Transportadoras (Tornillos Sin Fin)
Factores que Determinan la CapacidadVELOCIDAD DE ROTACIÓN(N). Determina el avance del material a lo largo del transportador, cuyos límites máximos permitidos dependen de la naturaleza del material y del diámetro de la rosca
Roscas Transportadoras (Tornillos Sin Fin)
Factores que Determinan la CapacidadCOEFICIENTE DE LLENADO (f). Para garantizar el avance efectivo, el nivel de llenado no debe ser mayor que el 50% de la sección de la hélice. Se recomienda 15%, 30% y 45% basándose en la fluidez, abrasividad y granulometría del material…
Otra recomendaciones (Link-Belt)
Para materiales muy fluidos, no abrasivos o con partículas de hasta ½″ admiten un coeficiente de llenado de 45%
Para materiales medianamente fluidos o pegajosos se recomienda un factor de llenado de 30%
Para materiales muy abrasivos permiten un factor de llenado de 15%
Roscas Transportadoras (Tornillos Sin Fin)
Factores que Determinan la CapacidadPASO(P). Es la distancia entre dos crestas sucesivas de la hélice, en cual la cantidad de material a desplazarse en la hélice cuando gira una vuelta completa es proporcional a este factor……
Paso normalP = D 2/3 D
Paso reducido
11/2 D
Paso largo
1/2 D
Medio paso
Roscas Transportadoras (Tornillos Sin Fin)
Factores que Determinan la Capacidad
Considerando que solo una porción (f) de la rosca está ocupado, el volumen sería:
f
P
La capacidad viene dada por: Donde:C = Capacidad (Pie/m³)D = Diámetro de la rosca (Pie)P = Paso (Pie)N = Velocidad rpmf= Coeficiente de llenado
Roscas Transportadoras (Tornillos Sin Fin)
Factores que Determinan la CapacidadTamaño máximo de trozos que pueden ser manejados por una rosca transportadora
Roscas Transportadoras (Tornillos Sin Fin)
Roscas Inclinadas y Verticales Roscas Inclinadas
Son aquellas que suelen requerir cierta inclinación, cuya capacidad decrece rápidamente a medida que la inclinación aumenta
Roscas Transportadoras (Tornillos Sin Fin)
Roscas Transportadoras (Tornillos Sin Fin)
Roscas Inclinadas y Verticales Roscas Verticales
Su uso está restringido al manejo de granos o materiales finamente pulverizados, su construcción exige que el tramo inferior de la hélice sea de paso corto y que el material sea alimentado a presión…
Cálculo de la PotenciaLa potencia (HP) al eje viene dada por la siguiente expresión:
Donde:V = Volumen del material transportado (Pie³/min)L = Longitud del transportador(Pie)W = Peso promedio del material (lbs/Pie³)F = Factor que depende del materialT = Toneladas de 2.000 lbs manejadas por hora V = Desnivel entre dos puntos de carga y descarga (si el material baja V es negativo)
Grupo Factor (F)A 1,2
B 1,4 a 1,8
C 2,0 a 2,5
D 3,0 a 4,0
Roscas Transportadoras (Tornillos Sin Fin)
Determinación del Diámetro del EjeEl diámetro del eje debe ser seleccionado para soportar la torsión a que es sometido durante la operación, el cual se calcula mediante la siguiente expresión:
Donde:T = Torsión el Pulg/lbHP = Potencia al ejeN = Velocidad en rpm)
Torsión máxima admitida en ejes
estándar
DIÁMETRO DE LA ROSCA (Pulg) DIÁMETRO DE EJE RECOMENDADO (Pulg)
TORSIÓN MÁXIMA (lbs X pulg})
6 1 1/2 3.060
91 1/2 3.060
2 6.100
12
2 6.100
2 1/2 9.720
3 16.400
142 1/2 9.720
3 16.400
16 3 16.400
183 16.400
3 1/2 16.400
203 1/2 16.400
4 25.600
24 4 25.600
Roscas Transportadoras (Tornillos Sin Fin)
Consisten en un conjunto de tarros o recipientes fijos a una correa o cadena continua, instalada en forma vertical sobre una estructura adecuada, cuyo movimiento se acciona mediante un sistema motor-reductor que acciona una polea o rueda dentada…
Elevadores de Cangilones
Componentes Principales
Cangilones
Conjunto tope
Conjunto de base
Banda o cadena
Motor
Caja
Chute de descarga
Ventanilla de inspección
Elevadores de Cangilones
Elevadores de Cangilones
Tipos de Elevadores
Elevadores de descarga centrifugaEl material entra por la parte inferior a nivel del fondo y es recogido por el cangilónLa descarga ocurre en la parte superior por acción centrífugaLos cangilones son de hierro maleable o chapa de aceroPueden ir fijados a una correa o una cadenaSe adaptan al manejo de materiales que fluyen libremente y no se recomiendan para materiales frágiles o desmenuzables
Elevadores de Cangilones
Tipos de Elevadores
Elevadores de descarga perfecta
Los cangilones van montados separados entre sí en dos cadenas paralelas tensadas bajo las ruedas impulsorasSon máquinas de baja velocidadSe usan para materiales frágiles, pegajosos o que fluyan con dificultad
Elevadores de Cangilones
Tipos de Elevadores
Elevadores continuos-cadena sencillaLos cangilones van montados en forma continua (sin separación entre ellos) sobre la cadenaEl punto de carga se ubica a una cota por encima del fondo del transportadorEn el tope de descarga de cada cangilón se efectúa sobre la parte frontal del cangilón que lo procedeSon recomendados para materiales frágiles, desmenuzables, abrasivos y/o que ofrezcan para ser recogidos por el fondo
Elevadores de Cangilones
Tipos de Elevadores
Elevadores continuos-cadena dobleEl similar al de cadena sencillaLa diferencia es que los cangilones van montados entre dos cadenas paralelasUsan un tipo especial de cangilones con la cara posterior inclinada, confiriéndole una mayor capacidad de cargaSon empleados exclusivamente cuando se requiere el manejo de grandes volúmenes en espacios limitados
Elevadores de Cangilones
Tipos de Cangilones
Estilo AA
Fabricados en hierro maleableSon razonablemente livianos y
balanceadosTienen el fondo redondeado para
asegurar la descarga apropiadaSe usan en elevadores de Descarga
Centrifuga y de Descarga Perfecta
Elevadores de Cangilones
Tipos de Cangilones
Estilo D
Diseñados para ser montados en correas o en cadenas, permitiendo una mínima separación entre ellos
Son fabricados en chapas de aceroSe usan en elevadores Continuos
Elevadores de Cangilones
Tipos de Cangilones
Estilo SC
Permiten un alto volumen de carga y el manejo de trozos grandes
Son diseñados especialmente para elevadores de Cadena Doble (super capacidad)
Elevadores de Cangilones
TAMAÑO MÁXIMO DE LOS TROZOS CAPACIDAD (ton/hor) CANGILONES VELOCIDAD
(Pies/min)TAMAÑO UNIFORME
10% DEL TOTAL MATERIAL DE 50 lbs/pie³ DIMENSIONES
(Pul)ESPACIAMIENTO
(Pulg) 3/4 3 14 8x5 16 250
1 3 1/2 25 10x6 16 250
1 1/4 4 40 12x7 16 250
1 1/2 4 1/2 55 14x8 18 250
1 3/4 4 1/2 60 16x8 18 250
Elevadores Centrífugos de Cadena
TAMAÑO MÁXIMO DE LOS TROZOS CAPACIDAD (ton/hor) CANGILONES
VELOCIDAD (Pies/min)TAMAÑO
UNIFORME10% DEL TOTAL MATERIAL DE 50 lbs/pie³ DIMENSIONES
(Pul)ESPACIAMIENTO
(Pulg) 3/4 3 18 8x5 13 260
1 3 1/2 26 10x6 15,5 260
1 1/4 4 44 12x7 15,5 2651 1/2 4 1/2 60 14x8 18 2651 3/4 4 1/2 68 16x8 18 265
Elevadores Centrífugos de Correa
Determinación de la CapacidadElevadores de Cangilones
Determinación de la Capacidad
Elevadores de Descarga
Perfecta
TAMAÑO MÁXIMO DE LOS TROZOS CAPACIDAD (ton/hor) CANGILONES
VELOCIDAD (Pies/min)TAMAÑO
UNIFORME10% DEL TOTAL MATERIAL DE 50 lbs/pie³ DIMENSIONES
(Pul)ESPACIAMIENTO
(Pulg) 3/4 3 4,5 8x5 20 901 3 1/2 7,5 10x6 20 90
1 1/4 3 1/2 8,3 12x6 20 901 1/4 4 15 14x8 24 901 1/2 4 1/2 17 16x8 24 901 1/2 4 1/2 19 18x8 24 901 3/4 5 22 20x8 24 901 3/4 5 25 24x8 24 90
Elevadores Continuos
de Cadenas
TAMAÑO MÁXIMO DE LOS TROZOS CAPACIDAD (ton/hor) CANGILONES VELOCIDAD
(Pies/min)TAMAÑO UNIFORME
10% DEL TOTAL MATERIAL DE 50 lbs/pie³ DIMENSIONES
(Pul)ESPACIAMIENTO
(Pulg) 3/4 2 1/2 20 8x5x7 3/4 8 160
1 3 30 12x6x11 3/4 12 160
1 1/2 3 50 12x6x11 3/4 12 160
1 3/4 4 1/2 60 14x8x11 3/4 12 160
2 5 70 16x8x11 3/4 12 160
Elevadores de Cangilones
Elevadores Continuos de Correas
Elevadores de Super
Capacidad
Determinación de la Capacidad
TAMAÑO MÁXIMO DE LOS TROZOS CAPACIDAD (ton/hor) CANGILONES VELOCIDAD
(Pies/min)TAMAÑO UNIFORME
10% DEL TOTAL MATERIAL DE 50 lbs/pie³ DIMENSIONES
(Pul)ESPACIAMIENTO
(Pulg) 3/4 2 1/2 30 8x5x7 3/4 8 240
1 3 45 12x6x11 3/4 12 240
1 1/2 3 80 12x6x11 3/4 12 240
1 3/4 4 1/2 90 14x8x11 3/4 12 240
2 5 110 16x8x11 3/4 12 240
TAMAÑO MÁXIMO DE LOS TROZOS CAPACIDAD (ton/hor) CANGILONES
VELOCIDAD (Pies/min)TAMAÑO
UNIFORME10% DEL TOTAL MATERIAL DE 50 lbs/pie³ DIMENSIONES
(Pul)ESPACIAMIENTO
(Pulg)2 1/2 6 75 16x8 3/4x11 5/8 12 100
2 1/2 6 100 20x8 3/4x11 5/8 12 100
3 1/2 8 140 16x12 3/4x17 5/8 18 125
3 1/2 8 175 20x12 3/4x17 5/8 18 125
3 1/2 8 200 24x12 3/4x17 5/8 18 125
3 1/2 8 260 30x12 3/4x17 5/8 18 125
3 1/2 8 300 36x12 3/4x17 5/8 18 125
Elevadores de Cangilones
La potencia (HP) está asociada con la cantidad de material y la altura del cangilón
Las expresiones matemáticas para su cálculo son las siguientes:
Para elevadores Centrífugos y de Descarga Perfecta:
Para elevadores Continuos y de Super Capacidad:
Donde:T = Torsión de 2.000 lbs por horaH = Altura de elevación en pie
Cálculo de PotenciaElevadores de Cangilones
Otros Tipos de TransportadoresBulk-Flos Elevan el material por medio de
paletas sujetas a una transmisión de cadenas, que se encuentra dentro de una cubierta hermética… Son adecuados para procesos continuos de materiales a granel
Transportadores oscilatorios
utilizan un tren de impulso motorizado para mover el canal que transporta el material contra unos soportes de resorte que producen un rápido golpe descendente y una carrera de regreso que hace vibrar al canal y, de esta forma, transporta elmaterial.
Otros Tipos de TransportadoresTransportadores de paletas
Usan unas placas rascadoras para empujar el material a granel no abrasivo, a lo largo de un canal horizontal o inclinado
Transportadores de banda articulada
Tienen una serie de bandas interconectadas que se sostienen en un armazón estacionario y se usan para mover materiales pesados, abrasivos y en terrones…
“Tanto si piensas que puedes, como si piensas que no puedes, estás en lo cierto”Henry Ford