Correas Transportadoras
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UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN MINAS
TRABAJO: MANEJO MATERIALES
“CORREAS TRANSPORTADORAS”
Asignatura: Manejo de Materiales. Profesor: Luis Illanes D. Alumnos: Ángelo Astorga R. Sebastian Castillo P. Tatiana Hernández G. Luis Gallardo V. Manuel Gallo M. Ángelo Giancaspero B. Alan Gómez. R. Sergio Picón A. Felipe Rodríguez S. Hugo Romo D. Edwin Vega B. Rodrigo Villalobos E. Antofagasta, 25 de Noviembre 2014
Índice 1
Introducción................................................................................................................................. 4
2
Generalidades ............................................................................................................................. 5
3
2.1
Descripción General y Propósitos de las correas Transportadoras ..................................... 5
2.2
Tipos de correas de transporte ............................................................................................ 7
2.2.1
Correas Fijas o Estacionarias ...................................................................................... 7
2.2.2
Correas ripables o semimoviles ................................................................................... 8
2.2.3
Correas móviles ........................................................................................................... 8
Componentes del sistema. .......................................................................................................... 9 3.1
Componentes de una correa................................................................................................ 9
3.1.1
Cubierta superior ......................................................................................................... 9
3.1.2
Skim ........................................................................................................................... 10
3.1.3
Carcasa...................................................................................................................... 10
3.1.4
Cubierta inferior ......................................................................................................... 11
3.2
Componentes estructurales de un sistema de correas ...................................................... 12
3.2.1
Nomenclatura del sistema identificación .................................................................... 12
3.2.2
Estructura de soporte ................................................................................................. 13
3.2.3
Tambor de accionamiento.......................................................................................... 13
3.2.4
Tambor de reenvío ..................................................................................................... 16
3.2.5
Tambor de estiramiento ............................................................................................. 16
3.2.6
Soporte de la correa en el tramo portante.................................................................. 17
3.2.7
Soporte de la correa en el tramo de retorno .............................................................. 21
3.2.8
Sistemas de limpieza de la correa ............................................................................. 22
3.2.9
Carga del transportador ............................................................................................. 23
3.2.10
Descarga del transportador........................................................................................ 25 2
3.3
4
3.3.1
Deformaciones de la correa ....................................................................................... 26
3.3.2
Abarquillamiento de la correa .................................................................................... 27
3.3.3
Soporte de carga ....................................................................................................... 27
Dimensionamiento del sistema ................................................................................................. 28 4.1
5
6
Componentes no estructurales .......................................................................................... 26
Metodologías para cálculos del sistema de correas transportadoras................................. 28
4.1.1
Método práctico ......................................................................................................... 28
4.1.2
Selección de la velocidad de la correa ....................................................................... 29
4.1.3
Selección de ancho de la correa ................................................................................ 31
4.1.4
Espaciamiento de polines .......................................................................................... 31
Rendimientos del sistema ......................................................................................................... 33 5.1
Propiedades del material ................................................................................................... 33
5.2
Geometría de la correa y condiciones de trabajo. .............................................................. 34
Costos asociados ...................................................................................................................... 39 6.1
Formulación de costos para sistema de transporte por correa .......................................... 39
6.2
Ejemplo de costos de correas transportadoras .................................................................. 42
7
Incidencia económica ................................................................................................................ 44
8
Conclusiones y recomendaciones ............................................................................................. 46
9
Bibliografía ................................................................................................................................ 47
3
1
Introducción
En la explotación de un yacimiento el manejo correcto de los costos de operación Instituye una tarea fundamental para obtener buenos resultados en la gestión empresarial. Por eso que cuando pasan los años, en la planificación minera de los rajos siempre se está entado a la necesidad de remover importantes toneladas de mineral y lastre con distancias de acarreo cada vez mayores en el tiempo. Como vemos el proceso de transporte constituye uno de los ítems de costo más importantes en un rajo abierto. Desde sus inicios, la minería a rajo abierto ha requerido de un transporte apropiado a las condiciones de operación y características propias que lo hagan eficiente. Entonces, desde la aparición de los primeros sistemas de transporte (manual) hasta los sofisticados medios usados en estos días, se puede clasificar de acuerdo a su evolución, la cual tiene relación directa con el incremento de la producción y esto debido principalmente al mayor consumo, la baja en la ley promedio explotada, con la cual se hizo necesario mejorar el transporte con el fin de cumplir con las metas planteadas. En el presente informe se expondrá el uso de Correas transportadoras para el traslado de material particulado. Las correas corresponden a sistema de transporte continuo, las cuales requieren previamente de un proceso de trituración, la que debe entregar una granulometría que pueda ser transportada por medio la correa.
4
2 2.1
Generalidades Descripción General y Propósitos de las correas Transportadoras
Usada principalmente para el transporte en sentido horizontal las que merecen consideración. Creadas con el propósito de transportar material a granel de todo tipo, así como paquetes y bultos sueltos y de regular tamaño y, para el montaje "continuo" bajo la forma de sucesos móviles. Tienen gran capacidad de transporte, las cintas no desmenuzan materia, funcionan con regularidad, ocasionan gastos de servicios y de entrenamiento pequeños y absorben poca fuerza. Para pendientes de hasta 20 grados y tramos de 300 metros se emplean cintas planas, o bien para
aumentar la capacidad de transporte, cintas o correas abarquilladas. La cinta o correa puede ser de material textil, de balata o más generalmente de caucho; a veces es de tejido con una capa de caucho cuyo espesor aumenta del centro al borde, en la cara que lleva el material. A continuación se indican los tipos de cintas más usadas en la industria de la minería: •
Cintas convencionales con alma textil y anchos menores de 1200 mm.
•
Cintas soportadas sobre cables de acero.
•
Cintas con alma de acero con anchos mayores de 1200 mm y altas velocidades.
•
Cintas con recuperación de energía al bajar el material. 5
•
Cintas montadas sobre chips, pero con desplazamiento con tractores.
Ventajas Las ventajas económicas de las correas transportadoras sobre el transporte por camión v ferrocarril tienen su origen en los siguientes factores: •
Como se pueden alcanzar pendientes de hasta ±30 por ciento con correas transportadoras
sin pérdida de eficiencia, las distancias de arrastre son mucho más cortas que para carretera o ferrocarril (camiones pendiente ±10% y ferrocarril ±2%). •
Normalmente el transportador terrestre de correa se instala a nivel del terreno, lo que
comprende cimientos livianos con un mínimo de estructuras de apoyo. •
Las correas transportadoras pueden fácilmente cruzar caminos, líneas férreas, vías fluviales
v otras obstrucciones, sobre soportes livianos tipo puente. •
La mantención preventiva que está diseñada para reducir el desgaste del equipo puede
conducir a un bajo costo total de mantención. Como resultado, el inventario de repuestos se mantiene al mínimo. •
Las correas transportadoras de tramo largo son factibles con el uso de correaje de cable de
acero muy resistente. •
El acarreo por correa transportadora requiere bajo costo de capital, tiene mayor
disponibilidad y los gastos de operación son inferiores a los de acarreo por camión o ferrocarril. Las correas transportadoras resultan convenientes para minas nuevas con considerables tonelajes de mineral y de desecho y con distancias de acarreo medianas, dentro de un límite de aproximadamente 3,2 Km., que consideren el acarreo por correa transportadora para sus operaciones futuras. También sería oportuno que minas a rajo abierto ya establecidas con flotas de camiones viejos, estudien nuevamente las correas transportadoras para el acarreo de su mineral y desechos. El menor costo minero proporcionado por las correas transportadoras, frente al acarreo en camión y ferrocarril, aumentará el provecho que puedan sacar de sus operaciones.
6
Desventajas o limitaciones Se requiere triturar el material hasta digamos 6 a 8 pulgadas. Esto lleva a considerar el uso de chancadores interior mina. El material no debe estar ni muy mojado ni muy seco. El costo de mantención para limpiar poleas, rodillos de guía y correaje, aumentan con materiales mojados y llenos de barro. El material mojado también tiende a resbalar en la superficie. Los materiales completamente secos y polvorientos producen pérdidas en los puntos de transferencia con los consiguientes problemas de limpieza y mantención. Se recomienda mojar levemente el material. La confiabilidad operacional de la correa aumenta con el menor número de tramos. •
Mientras mayor sea la velocidad de la correa sin fin, mayores serán la velocidad de
movimiento de materiales y la economía del sistema transportador (velocidades de 5,1 a 6,1 m/seg). 2.2 2.2.1
Tipos de correas de transporte Correas Fijas o Estacionarias
Este es el grupo más popular y el de uso más difundido dentro de las explotaciones mineras,
inclusive en las plantas de tratamientos de minerales.
7
2.2.2
Correas ripables o semimoviles Son aquellas que permiten desplazamientos frecuentes mediante equipos auxiliares, de
forma que desde cada posición se explota un bloque o módulo de estéril o mineral. Se emplean mucho en minería a cielo abierto, y cada vez con mayor frecuencia en faenas donde el sistema de chancado se realiza en el interior del rajo.
2.2.3
Correas móviles Estas cintas disponen de una estructura metálica semirrígida de módulos de distintas
longitudes, generalmente de unos 25 m, que va montado sobre transportadores de oruga que aportan al sistema una gran movilidad. El accionamiento del mecanismo de traslación se efectúa desde una cabina de control, situada en uno de sus extremos, donde la alineación generalmente es automática, con errores menores a 1 cm en 10 m.
8
3
Componentes del sistema. Para el correcto funcionamiento de una correa transportadora es necesario que todos los
componentes del sistema de transporte, tanto los estructurales como los no estructurales, sean completamente analizados, teniendo en cuenta que se comportan como una unidad y que los valores de cada uno de ellos sumados, determinarán el esfuerzo al que la correa será sometida. Es preciso examinar cada uno de estos componentes para ver cómo afectan, cada uno de ellos, a la correa. 3.1
Componentes de una correa. Una correa transportadora consta básicamente de los siguientes elementos: •
Cubierta superior
•
Skim
•
Carcasa
•
Cubierta exterior
3.1.1
Cubierta superior
La función de esta es proteger la carcasa, puesto ella estará en contacto con el material transportado, y en consecuencia recibirá los impactos producidos por la caída del material cargado. Los factores que determinan la calidad de las cubiertas son: Abrasión Temperatura Presencia de aceites minerales, vegetales, o animales. Ácidos y otros agentes químicos Inflamabilidad, etc.
9
3.1.2
Skim
Corresponde a la cubierta de caucho entre las telas que se utiliza para mejorar la adherencia entre ellas, está también se conoce con el nombre de caucho cojín. 3.1.3
Carcasa.
Es el elemento más importante en una correa transportadora, siendo esta la responsable del trabajo necesario para realizar el transporte. Esta debe
resistir la temperatura con un mínimo de
estiramiento, las fuerzas debidas a cargas y componentes móviles.
El tipo de carcasa debe ser seleccionada de acuerdo a las siguientes condiciones: Tensión: es el esfuerzo necesario para resistir la tensión de operación del transportador Resistencia al impacto: es la habilidad que tiene la correa de resistir los impactos originados en la zona de carga. Resistencia a los cortes: una buena consistencia de la correa posee una excelente resistencia a cortes y daños producidos por la eventual penetración de algún material entre la correa y la polea. Resistencia a la humedad: debe ser totalmente impermeables, por lo tanto no existe la posibilidad que se llegue a deteriorar por la humedad del material. Soporte de carga: es la habilidad para suministrar un soporte adecuado en la intersección de los polines de carga
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Acanalamiento de correa vacía: deberá tener la flexibilidad adecuada con el fin de tener un contacto uniforme en los tres polines de carga con la correa vacía. Al utilizar una cinta con una carcasa rígida, existirá la tendencia al desalineamiento. Flexibilidad en las poleas: deberá tener la flexibilidad longitudinal adecuada para una buena operación sobre las poleas de diámetros determinados Excelente adhesión, debe presentar excelentes condiciones de adhesión entre sus componentes, teniendo ventaja de no presentar separación entre las telas y coberturas / telas. 3.1.4
Cubierta inferior
Está cubierta protege a la carcasa de roce con sistemas en movimiento (resistencia al desgaste), polines, poleas. La calidad de ésta cubierta debe ser la misma que aquella del lado de carga.
11
3.2
Componentes estructurales de un sistema de correas
3.2.1
Nomenclatura del sistema identificación
1. Tambor o polea de cabeza motriz 2. Tolva de descarga 3. Polea de contrapeso tensor 4. Poleas deflectoras del tensor 5. Polines de retorno
6. Polines de carga o conducción 7. Correa, banda o cinta 8. Gualdera o guardapolvos 9. Tolva de carga o alimentación 10. Polea deflectora de cola 11. Tambor o polea de cola o retorno 12. Polines de impacto 13. Raspador de la correa 14. Desviadores de protección de poleas 15. Contrapeso tensor 12
3.2.2
Estructura de soporte
Comprende todos los elementos que sustentan la correa y a los demás componentes. Debe estar diseñada para que dicha sustentación sea firme y propiamente alineada, de no ser así se crean problemas para el normal funcionamiento del sistema de transporte. Todos los componentes del sistema se deben encontrar perfectamente unidos a la estructura y de modo tal que siempre se respete la escuadra y el nivel de cada uno de ellos como así también del conjunto en general. Las uniones de las diferentes secciones del sistema no deben presentar desniveles y debe respetarse la horizontalidad de todo el conjunto para evitar que la correa tienda a escaparse de su trayectoria ideal. 3.2.3
Tambor de accionamiento
La fricción entre la correa y este tambor es la encargada de transmitirle el movimiento al sistema. A través de diferentes mecanismos el motor transmite movimiento al tambor de accionamiento y este a la correa por fricción. Es fundamental la adherencia que se presente entre la correa y el tambor y esto constituye de por sí la base del cálculo del sistema. Se debe tener en cuenta que a mayor arco de abrace de la correa sobre el tambor mayor será la fuerza trasmitida a la correa; este punto tiene mucha importancia en el cálculo del sistema en cuanto a potencia necesaria y características de la correa. Existe un factor denominado Coeficiente de Accionamiento "K" que es utilizado para el cálculo de tensiones y que es fricción de la relación existente entre la tensión del ramal portante (tenso) y el ramal de retorno (flojo) y que depende no sólo del arco de abrazado sino también del tipo de superficie que presenta el tambor de accionamiento y del tipo de estirador utilizado. (Ver Tabla). Tabla I: Coeficiente K para correas transportadoras Tensor a Tornillo
Tensor a Contrapeso
Tambor Liso
Tambor Recub.
Tambor Liso
Tambor Recub.
180°
1
0,84
0,84
0,52
200°
1
0,7
0,72
0,44
220°
0,9
0,6
0,62
0,37
240°
0,8
0,55
0,54
0,32
380°
0,5
0,3
0,23
0,11
420°
***
***
0,18
0,08
Coeficiente K para correas transportadoras 13
Los tambores de accionamiento dependiendo del arco abrazado, se pueden clasificar en: a) Tambor Simple (Arco abrazado 180°) b) Tambor Simple con Polea desviadora (Arco abrazado 210° a 230°) c) Tambores en Tándem (Arco abrazado 350° a 480°)
La superficie del tambor de accionamiento puede ser de acero lisa o con recubrimiento de caucho de una dureza Shore A de 60 a 70 aproximadamente, el cual permite el aumento del coeficiente de rozamiento. Existen procedimientos no convencionales de recubrimiento del tambor como ser el forrado con correas de caucho u otros elementos de gran adherencia. También hay sistemas que utilizan "postizos" en arco, cauchutados, que se acoplan a los tambores de diferentes formas.
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Para sistemas de transporte liviano es recomendable, aunque necesario, una doble conicidad en los tambores de accionamiento, la función de esta diferencia de diámetro entre el centro del tambor (mayor diámetro) y los extremos (menores diámetros) es la de facilitar el centrado de la correa. Los valores aconsejados de esta diferencia se pueden consultar en la Tabla II. El tensado de la correa para que la misma se adapte a la doble conicidad es importante, debiéndose tener cuidado con el sobretensado por inconvenientes que pueda ocasionar sobre el tambor mismo (flexión). No es recomendable la doble conicidad en los tambores de accionamiento en sistemas de transporte pesado con correa abarquillada (rodillos en artesa), una de las razones es porque en estos sistemas son los rodillos abarquillados los responsables del centrado de la correa, además del centrado de la carga y los rodillos autoalineantes; por otra parte en estos sistemas de transporte pesado y en función de la tensión a la que está siendo sometida la correa la doble conicidad provoca un desequilibrio total de tensiones en sus componentes, haciéndola indeseable. Tabla II Ancho de la Correa -B- (mm)
100 - 200
200 - 700
700 1200
Longitud del Tambor
Longitud Cilíndrica
B + 20
B + 30
B + 50
mm
mm
mm
1/3 B
3/5 B
5/7 B
Diámetro porción cilíndrica del Tambor (mm)
70
110
175
250
315
430
Diferencia e/ Diámetro porción cilíndrica y extremos del
0,7
0,9
1,2
1,4
1,7
2
Tambor (mm)
15
3.2.4
Tambor de reenvío
Es el tambor que se encuentra en el extremo opuesto del sistema de transporte respecto al tambor de accionamiento. Por regla general se denomina también tambor de cola. Su función es lograr el retorno de la correa una vez que esta terminó el recorrido del tramo portante. Normalmente son del mismo diámetro que del tambor de accionamiento, valor que debe ser tomado en cuenta en el momento de selección de la correa, dado que cada tipo de correa soporta un diámetro mínimo de tambor (esto es válido tanto para un tambor como para el otro). En sistemas de transporte liviano es frecuente el uso de estiradores a tornillo los cuales son aplicados sobre el tambor de reenvío, siendo el eje del mismo deslizante sobre la estructura. 3.2.5
Tambor de estiramiento
Son de uso casi excluyente en sistemas de transporte pesados y grandes distancias entre centros. Toda correa posee un coeficiente de estiramiento inelástico, inherente a la misma y que debe venir indicado por el fabricante. Este estiramiento debe poder ser absorbido por el estirador, mientras más larga es la correa, mayor será el recorrido del estirador para compensarlo, si no se compensa la correa pierde tensado y se corre serio riesgo de patinamiento. Por lógica poseen mucho mayor recorrido los estiradores automáticos o por gravedad que los de tornillo indicados en párrafos precedentes. No obstante siempre debe dimensionarse tanto el recorrido necesario como así también calcularse el peso del contrapeso del sistema estirador para poder lograr su cometido. Los tambores de estiramiento son los componentes principales de estos tipos de estiradores automáticos o por gravedad y deben reunir todos los requisitos indicados para los tambores mencionados en puntos precedentes. Es el tambor de estiramiento el que soporta el contrapeso sobre su eje, el sistema consta además de otros dos tambores fijos, denominados de desvío que son los que encausan a la correa para la entrada y la salida del sistema. El lugar de ubicación de este tipo de estiradores automáticos dentro de un sistema de transporte de correas, es en un punto normalmente más cercano al tambor de accionamiento y sobre el tramo de retorno.
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3.2.5.1
Sistema tornillo sin fin (usillo)
Este sistema consiste básicamente en una polea que se puede regular en su desplazamiento paralelo por medio de tornillos mecánicos, es el más simple y de menor costo de implementación. Este tipo no compensa o mantiene constante, de modo automático, la tensión en la banda, requiere una constate supervisión, ya que debe regularse a la tensión adecuada para sí no permitir el resbalamiento en la cinta o su excesiva tensión, con las consecuencias lógicas. Su empleo se recomienda en correas de no más de 75 m, con reducidas tensiones. 3.2.5.2
Sistema carro arrastre
Este tipo es una especie de combinación de los otros dos, la polea de cola está montada sobre un carro móvil, el cual es accionado por contrapesos. Generalmente se utiliza en cintas de mayores exigencias, mayores longitudes y mantiene una tensión constante de modo automática. 3.2.6
Soporte de la correa en el tramo portante
Según este título, se pueden clasificar los transportadores en dos grandes grupos: a) Deslizamiento sobre rodillos Este grupo se presente a través de las siguientes configuraciones: Sobre rodillo plano Sobre rodillo en artes El caso de deslizamiento sobre rodillo plano se utiliza para el transporte de bultos o piezas normalmente de mucho peso y donde la utilización de cunas continuas supondría una gran fricción
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de la correa sobre la misma debido al peso del material transportado. El diámetro de los mismos como así también su separación obedecerán a las características del material transportado. Para el transporte de materiales a granel se utilizan los rodillos de sustentación formando artesa, la cual se define como un grupo de rodillos (2 ó 3) con sus respectivos ejes en el mismo plano vertical. Se define como ángulo de artesa o abarquillamiento al que existe entre cada uno de los rodillos inclinados y la horizontal. En el caso de los grupos de 2 rodillos, ambos se encuentran inclinados brindando una configuración en "V". En el caso de los grupos de 3 rodillos, el central permanece horizontal y los laterales inclinados brindando una configuración tipo canaleta que, entre otras ventajas, ofrece la de prácticamente doblar la capacidad de transporte respecto a rodillos planos. Los ángulos de artesa más comunes oscilan entre los 20º y 35º, existen casos de ángulos hasta de 45º pero hay que considerar que no todas las correas se adaptan a tan extrema configuración.
Cada uno de estos grupos de rodillos se denominan estaciones, la distancia entre estaciones va a depender de la cantidad de material transportado y sus características, como así también de la inclinación del transportador y el ancho de la correa. Normalmente la distancia entre estaciones oscila entre 1.000 a 1.750 mm. El arco máximo recomendado de la correa entre estaciones se establece en el 2%, existiendo fórmulas que lo determinan.(Ver Fórmula l) g { 6,25 ( MB + ML ) x DE } < ó = { TE x K }
Resultados expresados en Newton. g: Fuerza de Gravedad (Constante = 9,81 m/seg2) MB: Peso de la correa por metro de largo (kg.) 18
ML: Peso del material transportado por metro de correa (kg.) DE: Distancia entre estaciones (m) TE: Tensión efectiva (N) K : Coeficiente de rozamiento (Adimensional - ver Tabla l) Si el resultado de la primera parte de la fórmula fuese mayor al de la segunda parte habrá que recalcular el sistema de transporte. La distancia entre los rodillos laterales inclinados y el central horizontal dentro de cada estación debe ser lo mínima posible y no mayor de 10 mm. o dos veces el espesor de la correa siempre y cuando esta medida fuese inferior a la anterior. Mayores distancias pueden ocasionar un severo daño longitudinal sobre la cara inferior (lado rodadura) de la correa.
Existen estaciones de rodillos portantes especiales, clasificadas según su función: Estaciones de rodillos amortiguadores: son aquellas ubicadas debajo de la zona de carga del equipo transportador, como su nombre lo indica su función es amortiguar el golpe producido por la carga del material sobre la correa. La distancia entre estas estaciones es siempre menor que la indicada para las estaciones de rodillos portantes comunes o de línea y depende del tipo de material a transportar, su altura de caída y velocidad. Los rodillos de estas estaciones son conformados por discos o anillos normalmente cauchutados separados entre sí por calces o arandelas.
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Estaciones de Transición: Su finalidad es acompañar a la correa gradualmente desde su posición abarquillada (artesa) al plano del tambor de mando, como así también desde la salida del tambor de reenvío hasta la posición de marcha normal. El ángulo de artesa de cada una estas estaciones va disminuyendo o aumentando según el caso en forma gradual, logrando mantener así un equilibrio en las tensiones producidas sobre la correa cuando debe cambiar su conformación desde o hacia el abarquillamiento.
Estaciones de rodillos autoalineantes: Su función es la de proveer un alineado automático de la correa. Su conformación es igual a la de las estaciones comunes con la diferencia que poseen un movimiento pivotante central que les permite adaptarse y de esa manera corregir los posibles desbandes de la correa. Los extremos de los rodillos de este tipo de estaciones avanzan o retroceden en el sentido de la marcha de la correa y por un principio práctico de instalación, que indica "que la correa siempre se moverá hacia el lado correspondiente al primer rodillo con el cual hizo contacto", logran centrar la misma.
b) Deslizamiento sobre cuna continúa. Aunque también pueden ser utilizados en movimiento de gráneles donde no es recomendable una distancia de transporte mayor de 50 m. 20
La correa desliza sobre una superficie continua que puede ser de diferentes materiales como chapa, madera, laminado plástico o acero inoxidable. Las ventajas que este sistema ofrece sobre la de rodillos portantes son varias, como ser:
Un costo del transportador mucho menor.
El producto se traslada con estabilidad, sin vibraciones ni desplazamientos.
Durante todo el ciclo de movimiento la misma parte de la correa se encuentra en contacto con el producto.
El conjunto del equipo es mucho más liviano.
El mantenimiento necesario es mucho menor por poseer muchas menos partes móviles.
Como contrapartida existe una superficie de fricción muy grande que debe ser tenida en cuenta para el cálculo de potencia. A los efectos de disminuir al máximo las pérdidas de potencia, la correa utilizada en estos casos deberá tener un muy bajo coeficiente de fricción. La rigidez transversal de las correas utilizadas debe ser alta a los efectos de mantenerse planas en el sentido transversal (no es aplicable esta recomendación para el caso de gráneles). A los mismos fines la cobertura superior de la correa debe ser mínima. La cuna debe estar situada a no más de 1(un) mm. Por debajo del plano formado por los diámetros mínimos de los tambores de accionamiento y retorno (por la conicidad, estos diámetros mínimos corresponden a los extremos de los tambores).
3.2.7
Soporte de la correa en el tramo de retorno
Lo más frecuente es que en este tramo la correa se sustente sobre rodillos planos, más espaciados entre sí que las estaciones portantes, dado que la correa debe soportar solamente su propio peso. Las distancias más usuales son de 2 a 3 veces la distancia existente entre los rodillos portadores (para los casos de transportadores sobre rodillos en artesa) y de 2 a 3 metros (para los casos de transportadores sobre cuna continua), dependiendo del ancho de la correa y de su peso. Por las
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mismas razones apuntadas, estos rodillos pueden ser de constitución menos robusta que los de carga. La alineación de la correa en el tramo de retorno es algo que también debe ser tenido en cuenta, para ello es aconsejable el uso de rodillos autoalineantes, que para estos casos pueden ser rodillos con un extremo fijo y el otro móvil (ojal o colisa) que le permita variar su posición paralela al resto o pivotantes en su centro, acompañando el desplazamiento lateral que pueda tener la correa, volviéndola a centrar (siguiendo el mismo principio enunciado para los autoalineantes portantes). La distancia entre estos rodillos autocentrantes normalmente oscila en los 15 m (para los casos de rodillos con una punta fija, debe colocarse la punta móvil del eje de cada uno de ellos alternadamente de uno y otro lado de la estructura). Se debe extremar el mantenimiento de estos rodillos cuando el material transportado posee características adherentes, dado que el depósito del mismo sobre aquellos es causal de desalineamiento de la correa.
3.2.8
Sistemas de limpieza de la correa
En forma general, es posible definir dos tipos principales: a) Raspadores o Rascadores: Los más comunes son los constituidos por una lámina de goma maciza tomada de un bastidor y en contacto con la correa presionando sobre ella por debajo del tambor de accionamiento y antes de que la misma se separe de aquel. Estas láminas no deben poseer insertos de tela y deben contar con perforaciones oblongas en el sitio donde se unen al bastidor para permitir acercarlas o alejarlas de la correa según 1a necesidad. Un poco más sofisticados son aquellos raspadores montados sobre un contrapeso de modo que mantengan una presión constante sobre la correa, caben las mismas consideraciones para la lámina de goma y el peso del contrapeso debe ser el adecuado para evitar daños sobre la correa.
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b) Deflectores: Es el sistema utilizado para la limpieza de la cara inferior de la correa y consiste en un faldón inclinado respecto al eje de la correa. Dicho faldón es normalmente de goma y corresponden las mismas consideraciones que para las láminas de los raspadores. Se encuentra ubicado generalmente antes del tambor de reenvío (que es donde se presentan los problemas con la presencia de cuerpos extraños sobre la cara inferior de la correa). Una variante de estos deflectores son los que poseen forma de "V" con su vértice ubicado sobre el eje de la correa y orientado hacia el lado opuesto al tambor de reenvío, estos también son faldones de goma con las mismas consideraciones anteriores.
3.2.9
Carga del transportador
Una correcta selección de la forma de depositar la carga sobre la correa, asegura un prolongamiento de la vida de la misma; ya que es en esta zona de carga donde la correa sufre los mayores problemas de desgaste y sobre esfuerzo. Normalmente la transferencia del material transportado hacia la correa se realiza a través de lo que se conoce como Tolva de Carga, para el diseño de la
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misma y de todos los elementos del sistema que intervienen en la carga de la correa, se deben tener en cuenta algunas consideraciones:
Que el material transportado entre en contacto con la correa en la misma dirección de marcha y a la misma velocidad que aquella, evitando desgastes prematuros.
Reducir al mínimo la altura de caída del material sobre la correa, para evitar daños prematuros en la cobertura de la misma.
Que el material transportado se deposite en forma centrada sobre la correa, para que la misma no se vea sometida a esfuerzos laterales que ocasionan desgaste y no tienda a desviarse lateralmente lo que ocasiona problemas serios de alineamiento.
En transportadores inclinados la zona de carga debe ser horizontal.
En cargas con alto peso específico se deben utilizar rodillos portantes amortiguadores en la zona de carga.
Si el material transportado presenta diferentes granulometrías, es aconsejable la utilización de un sistema de cribas de modo que permita que la parte más fina del material se deposite primero sobre la correa, haciéndole de "colchón" a la parte de granulometría más gruesa.
La apertura de la tolva debe ser creciente respecto a la dirección de marcha, favoreciendo el acomodamiento de la carga sobre la correa y evitando que el material se atore a la salida de la parte metálica de la tolva.
La estructura metálica de la tolva nunca debe estar en contacto con la correa, para evitar daños sobre la misma.
La distancia mínima entre armazón de tolva y correa no debe ser menor a 25/30 mm. Esta distancia indicada, debe ir "creciendo" en el sentido de marcha de la correa para evitar que los materiales de granulometría alta se atasquen entre la estructura y la correa.
Es recomendable el uso de faldones laterales tomados de la estructura metálica de la tolva y en contacto con la correa para aquellas casos de materiales de granulometría fina (hasta 25 mm - cereales, fertilizantes). Estos faldones deben ser de caucho, sin inserciones de tela con espesores que oscilan entre los 5 a 10 mm. Los mismos deben ser regulables en cuanto a su acercamiento o alejamiento de la correa para poder ir compensando desgastes. El largo de estos faldones o guías laterales va a depender de la velocidad de alimentación y del plano de operación del transportador, como regla general para transportadores 24
horizontales se toma un largo equivalente a la distancia que recorre la correa en 1,4 a 1,6 segundos. Para transportes inclinados el largo de la guía debe ser mayor como así también para aquellos casos donde la velocidad de caída del material sea menor a la velocidad de la correa. También como regla general puede decirse que las guías deben llegar hasta el punto donde la velocidad de la carga y la de la correa se igualen.
Los tríos de rodillos ubicados debajo de la zona de carga deben tener menor distancia entre ellos que en el resto del transportador. Para el caso de transportadores con deslizamiento sobre camas, es recomendable que en la zona de carga la cama sea reemplazada por rodillos horizontales con poca separación entre ellos para evitar deteriorar la banda por el impacto producido por la carga del material.
En caso de cargas irregulares que hacen que la correa vaya en algunos tramos con carga total y en otra completamente vacía, ocasionando problemas de alineamiento, es recomendable el uso de alimentadores que logran uniformar la carga sobre todo el largo de la correa. El tipo de alimentadores a utilizar, va a depender del tipo de carga de que se trate; estos pueden ser: a rosca sin fin, a correa, a cadena y tablillas, giratorio y vibratorios.
La tolva de carga debe estar ubicada siempre después de la "Distancia de Transición" del tambor de reenvío al primer trío abarquillado y respecto al sentido de marcha de la correa.
3.2.10 Descarga del transportador Esta trayectoria va a depender de la granulometría del material, el grado de adherencia de este con la correa y de la velocidad de la correa entre otros factores. La descarga puede ser realizada también a través de un sistema de tambores dobles denominado carro de descarga o triper. Consiste en tina estructura fijada al transportador en un plano más elevado, donde se montan los 25
dos tambores, el superior más avanzado respecto al sentido de marcha y el inferior más atrasado respecto al mismo sentido. Durante el funcionamiento, cuando la correa se acerca al carro, comienza a separarse de los tríos de acunamiento e ingresa en el tambor superior, produce la descarga, lo circunda cambiando de sentido, retorna e ingresa en el tambor inferior, lo circunda volviendo a cambiar de sentido retornando así a su trayectoria normal sobre los tríos de acunamiento. Estos tripers pueden ser fijos o móviles. En el primer caso la descarga se produce en un punto predeterminado del sistema y puede ser realizada hacia ambos lados del equipo transportador a través de tolvas con salidas direccionales. Estas tolvas también permiten la alternativa que la carga vuelva a ser depositada sobre la misma correa luego de abandonado el sistema y continúe su trayectoria normal hacia otro triper fijo o hacia el final del transportador. En los carros móviles la estructura se encuentra montada sobre ruedas que le permiten desplazarse sobre rieles laterales todo a lo largo del transportador y descargar el material en cualquier punto del mismo. El movimiento del carro puede ser realizado a través de motorización propia, por la misma correa o por cable y malacate. 3.3 3.3.1
Componentes no estructurales Deformaciones de la correa
Un desbalanceo en las tensiones producido durante el proceso de fabricación, puede ocasionar lo que se conoce como perfil "abananado" de una correa, lo que significa tina desviación de la correa hacia uno de sus lados respecto a una línea recta tomada como referencia y en el sentido longitudinal. Para medir este abananamiento se sugiere extender la correa sobre una superficie plana y asegurarse que toda la superficie de la correa esté perfectamente apoyada sobre el sustrato plano (no debe existir ningún tipo de ondulación en ninguno de los bordes de la correa). Luego se procede a extender un alambre o cordón de control perfectamente recto al lado de la correa y que llegue de un extremo a otro de la misma. A continuación se mide la distancia existente entre el alambre o cordón de control y el punto de mayor desviación de la correa respecto al mismo. El porcentaje (%) de abananamiento obedece a la
% abananamiento = Desviación máxima en cm. x 100 Largo alambre de control en cm.
26
siguiente fórmula: Es recomendable que este porcentaje (%) nunca supere el 0,5% en correas de servicio pesado y el 0,25% en correas de servicio liviano. El abananamiento puede ser producido también por una deficiencia del equipo de corte de la correa, dado que cuchillas desafiladas producen desgarramiento de los hilos de trama lo que resulta en un desbalanceo de tensiones lo que provoca el efecto mencionado. El torcimiento de los hilos de trama respecto a la perpendicular a la línea central de la correa es un indicador de abananamiento en aquellas correas de tejido plano (varias telas), no así en las de tejido sólido, donde este torcimiento de la trama es meramente cosmético y no es indicativo de abananamiento. 3.3.2
Abarquillamiento de la correa
Para el caso de deslizamiento sobre rodillos formando artesa, es imprescindible que la correa posea la flexibilidad suficiente corno para que abarquille correctamente. La correa funcionando en vacío debe tomar suficiente contacto con el rodillo central del trío a los efectos de lograr una marcha alineada (ver Figura) de no ser así la correa se desplazará hacia uno y otro lado pudiendo causar daños en los bordes de la misma. Cada modelo de correa posee un ancho mínimo indicado en "Tabla de Especificaciones Técnicas" que depende de la construcción misma de la correa y del ángulo de artesa de los rodillos.
3.3.3
Soporte de carga
En los transportadores abarquillados la correa debe poseer la suficiente rigidez transversal como para soportar la carga sin que la misma fuerce a la correa sobre la unión de los rodillos, de no ser así se produce una flexión de la correa sobre un pequeño radio, creándose una línea a lo largo de la misma que es permanentemente flexionada y provoca un rápido deterioro, llegando incluso a 27
producir un corte longitudinal en la correa. Mientras mayor es el ángulo de abarquillamiento, mayor será el esfuerzo de flexión que debe soportar la correa. En la Figura 24 pueden apreciarse ambas disposiciones de la correa sobre la unión de los rodillos, la correcta y la incorrecta, siempre con correa cargada.
4
Dimensionamiento del sistema
4.1
Metodologías para cálculos del sistema de correas transportadoras
Para determinar algunos parámetros importantes que conlleven a obtener datos de operación de un sistema transportador, existen diferentes procedimientos o nomenclaturas que a continuación se exponen: 4.1.1
Método práctico Este método se utiliza para obtener la potencia efectiva (Ne), en equipos de hasta 110 m. de
longitud; este método es de procedencia Norteamericana. Ne=v*(Nv+Ng)+(Qm/100)*(Nl±Nh)
Donde: Ne: Potencia total efectiva (HP). Nv: Potencia para accionar el transportador vacío a una velocidad de 1 (m/s). Ng: Potencia para vencer la fricción de las gualderas a una velocidad de cinta de 1 (m/s). Si las gualderas son normales o reducidas, esta parte se desprecia (Ng=O). (HP). Qm: Tonelaje o caudal métrico (Ton / Hr). NI: Potencia para desplazar 100 (Ton / Hr) de material en la horizontal a una distancia L. 28
Nh: Potencia para elevar o descender 100 (Ton / Hr) de material de una altura de H. Los valores de Nv, Ng, NI y Nh se muestran en las tablas siguientes: Ancho
LARGO DEL TRANSPORTADOR (m) L
correa 10
15
20
25
30
40
50
60
70
80
90
100
110
16”
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.10
1.20
1.31
1.42
1.5
20”
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.09
1.2
1.32
1.43
1.54
1.67
1.80
24”
0.5
0.7
0.8
0.9
1.0
1.2
1.33
1.5
1.67
1.8
1.92
2.06
2.19
30”
0.6
0.8
0.9
1.1
1.2
1.4
1.66
1.8
2.04
2.19
2.39
2.55
2.71
36”
0.7
0.9
1.0
1.2
1.3
1.5
1.8
2.0
2.24
2.45
2.64
2.84
3.03
42”
0.8
1.0
1.2
1.3
1.5
1.8
2.04
2.2
2.52
2.76
2.95
3.17
3.38
48”
1.0
1.2
1.3
1.6
1.8
2.1
2.4
2.7
2.98
3.23
3.48
3.74
4.0
Potencia para accionar el transportador vacío (Nv) 1 (m/s) L(m)
10
15
20
25
30
40
50
60
70
80
90
100
110
NI(HP)
0.50
0.6
0.74
0.8
0.9
1.1
1.2
1.4
1.5
1.6
1.75
1.87
2.05
Potencia para desplazar 100 (t/h) de material N (m) en la horizontal H(m)
2
3
5
7.5
10
12.5
15
17.5
20
22.5
25
27.5
30
Nh
0.8
1.2
1.9
2.8
3.7
4.7
5.6
6.5
7.4
8.4
9.3
10.2
11.1
Potencia para subir o baja 100 (t/h) de material a una altura H Lg(m)
5
10
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
Ng
0.6
1.26
2.52
3.18
3.84
4.56
5.28
6.0
6.7
7.3
8.1
8.8
9.0
Potencia para vencer la fricción de las gualderas Estas tablas pueden ser interpoladas sin grandes errores en el cálculo, en caso de exigir mayor precisión. 4.1.2
Selección de la velocidad de la correa
La velocidad de la correa, es función de su propio ancho y de las características fisicoquímicas del material transportado. 29
En la siguiente tabla se presentan valores para velocidades máximas de transporte. Ancho de correa
Cereales y otros
Tierra, finos de
Mineral y roca duras,
(pulg.)
materiales de
mineral,
pesadas y abrasivas
escurrimiento fácil y
disgregados, poco
no abrasivos
abrasivos
16
2.5
1.6
1.6
20
3.0
2.0
1.8
24
3.0
2.5
2.3
30
3.6
3.0
2.8
36
4.1
3.3
3.0
42
4.1
3.6
3.0
48
4.6
3.6
3.3
54
1.1
3.6
3.3
60
5.1
3.6
3.3
66
-
4.1
3.8
72
-
4.1
3.8
84
-
4.1
3.8
Velocidades máximas recomendadas (m/s) a partir de las características físico-químicas de los materiales transportadas. Además, existen recomendaciones según el tipo y operación de diversas correas transportadoras. Correas diversas (velocidades en (m/s)) Granulometría fina, baja Abrasividad.
= 0.2 - 0.5
Cintas colectoras = 0.2 - 0.5 Cintas transportadoras móviles = 0.5 - 1.2 Cintas de descargado por desviadores = 0.5 - 1.0 Correas transportadoras de bultos
= 0.2- 1.2
30
4.1.3
Selección de ancho de la correa
El ancho de la banda depende del ángulo de acomodación del material y de su granulometría. La selección se puede efectuar usando la Tabla siguiente: Ancho
Tamaño máximo del material (mm)
correa
b = 10º
b = 20º
b =30º
(pulg.) 16
203
135
135
81
68
41
20
254
169
169
102
85
51
24
305
203
203
122
102
61
30
381
254
254
152
127
76
36
457
305
305
183
152
91
42
533
356
356
213
178
107
48
610
406
406
254
203
122
54
686
457
457
274
229
139
60
762
508
508
305
254
152
66
838
559
559
335
279
168
72
914
610
610
366
305
183
Selección del ancho de la correa con respecto al tamaño del material. Para materiales intermedios que no aparecen directamente en la tabla anterior, interpolar la granulometría y/o el ángulo de acomodación del material b. 4.1.4
Espaciamiento de polines
31
Esquema de espaciamiento de polines El espaciamiento entre polines estará restringido por la flecha que diste entre 2 polines consecutivos. El valor de esta flecha está dada por:
F = ((Wm + Wb)/(8*To))*a2
Donde: Wm: Peso del material transportado (Kg / m). Wb: Peso propio de la correa (Kg / m). a: Espaciamiento entre los polines consecutivos (m). To: Tensión mínima de la cinta (Kg). f: Distancia real entre polines de carga (flecha) (m). Esta flecha debe definirse con buen criterio, una flecha muy reducida implica alta tensión mínima y flecha excesiva significa vibración constante sobre los polines, con sus consecuentes perjuicios para el equipo. Importante: 1% f 3% del espacio entre polines. La siguiente tabla entrega los valores recomendados para espaciamiento entre los polines. Distancia entre polines “a” (m) Peso específico del material (ton/m3) Ancho correa (pulg.)
Distancia entre polines de
0.80
1.60
retorno”b” (m)
2.4
16
1.5
1.5
1.35
3.0
20
1.5
1.2
1.2
3.0 32
24
1.35
1.2
1.2
3.0
30
1.35
1.2
1.2
3.0
36
1.35
1.2
1.05
3.0
48
1.35
1.0
0.9
3.0
54
1.2
1.0
0.9
3.0
60
1.2
1.0
0.9
3.0
72
1.2
0.9
0.9
2.2
Ancho recomendado a partir de espaciamiento entre polines. Mediante el método práctico, se puede obtener importante información sobre la cinta transportadora a utilizar.
5
Rendimientos del sistema
Los factores que influyen en el rendimiento del sistema son:
Las propiedades del material.
La geometría de la correa y las condiciones de trabajo.
5.1
Propiedades del material
Las propiedades físico-químicas del material a ser transportado tienen una gran importancia cuando se selecciona y se diseña una correa. Las características a tener en cuenta son:
Densidad del material suelto (t/m3).
Angulo de reposo dinámico (grados).
Pendiente máxima remontable (grados).
Grado de alteración al material por efectos mecánicos, químicos y temperaturas.
El ángulo de reposo dinámico es, en general menor que el ángulo de inclinación natural del material transportado y depende del tipo de material, de la velocidad de la correa, del diseño del punto de alimentación y de la pendiente de la instalación.
33
5.2
Geometría de la correa y condiciones de trabajo. a) Inclinación de la correa El transporte de materiales a granel se ve limitado por el ángulo máximo que impide remontar la pendiente y que en función de las características del material, oscila entre 15° y 20°. No obstante, para conseguir mayores inclinaciones se dispone de tipos de banda especiales, donde se indican, para cada tipo de banda, el ángulo, de velocidad recomendada y la granulometría más aconsejable. Los caudales horarios que son capaces de
transportar las correas
disminuyen con la inclinación.
b) Velocidad de transporte La velocidad de las cintas tiene una influencia decisiva sobre el diseño y elección de la banda, en general el diseño, más económico se alcanza con las mayores velocidades. El límite impuesto es debido al tipo y naturaleza del material. El aumento de la velocidad de la correa produce un incremento en la capacidad de transporte para una banda dada, pudiendo seleccionarse entonces una menor anchura o un menor ángulo de artesa del ramal superior. Consecuentemente, esta reducción en los esfuerzos de accionamiento puede ayudar disminuir el tamaño de los elementos constitutivos de las correas. Los inconvenientes de las velocidades elevadas son: desgastes de las bandas, especialmente en correas cortas, posibilidad de dañar el material transportado y mayores potencias de accionamiento. 34
Aplicaciones
Velocidad de la correa (m/s)
Casos especiales
0,5
Caudales pequeños de material que deben protegerse
0,5 – 1,5
(correa de choque) Aplicaciones estándar (canteras de grava)
1,5 –3,5
Flujos elevados a grandes distancias (minería a cielo
3,5 – 6,5
abierto) Aplicaciones especiales. Apiladores. Tipos de material
Fuertemente abrasivo
Fino y ligero
Frágil
Granulometría gruesa, densidad elevada
Poco abrasivo
Densidad media
Granulometría media
56,5 y mayores velocidad
Velocidad pequeña
Velocidad alta
c) Anchura: Las anchuras de banda se encuentran estandarizadas, al igual que los rodillos y otros elementos constructivos de las correas. La anchura de banda se ve condicionada por los siguientes factores:
Producción horaria.
Granulometría del material.
En función de la granulometría máxima del material se puede determinar la anchura de banda más adecuada. Pero la práctica el tamaño máximo de los bloques se suele limitar a los 400 mm pues de lo contrario, el número de averías y problemas operativos sufrirían en fuerte incremento. d) Capacidad de transporte: 35
El caudal horario que es capaz de transportar una correa se calcula con la expresión: Qv (m3/h) = 3600 S vk Qm (t/h)
= 3600SvKp
Donde: S = área de la sección transversal de la carga (m2). V = velocidad de transporte (m/s). K = coeficiente de reducción según la inclinación de la cinta. P = densidad del material suelto t/m3). La sección S queda definida por las dimensiones. En dicha sección se tiene una serie de áreas
S = SI + SII + 2SIII
parciales cuya suma es: e) Calculo de la potencia de accionamiento: El cálculo de las resistencias al movimiento que presentan las instalaciones de correas constituidas por un solo tramo de pendiente única, que da reducido al de las resistencias por rozamiento de los órganos giratorios, exclusivamente rodillos si se desprecian las que ofrecen las poleas, y al que presentan los pesos propios de la banda y el material transportado. A continuación se sigue la metodología propuesta por Firestone. Si se considera la siguiente terminología:
C = coeficiente empírico.
F = coeficiente de rodadura de los cojines de los rodillos.
Pq = peso del material transportado por metro lineal de correa.
Pb = peso por metro de banda. 36
Las resistencias debidas al peso propio de la banda no hay que considerarlas por contrarrestarse las de ambos ramales. Así pues la suma total de las resistencias a vencer, es decir, la fuerza tangencial necesaria para el movimiento de la banda será: F
= CfL (PQ + 2PB) coz + PS PI +- H PQ
Coeficiente
El coeficiente C que aparece en las fórmulas permite calcular las fuerzas de rozamiento producidas por los pesos de la banda y del material transportado. Este coeficiente, cuyo valor se deduce empíricamente, y que varía según la longitud de transporte, no tiene otro objetivo que el de compensar los errores que se introducen en el cálculo de los rozamientos al no conocer exactamente los valores de los coeficientes de fricción reales en los rodillos, y a las variadas resistencias no localizadas que pueden aparecer a lo largo de las bandas transportadas y que no se tienen en cuenta en un primer cálculo, que es el caso normal. Por consiguiente, si en un cálculo detallado más preciso se tienen en cuenta todas las resistencias localizadas y se parte de coeficientes de rozamientos mucho más ajustados a la realidad, se puede prescindir en aquél de la introducción de dicho coeficiente. Las resistencias localizadas más frecuentes se deben a: Flexión de la banda en su paso por los tambores. Según que el tambor sea de reenvío, de tensión que este situado en el ramal tenso o flojo, y en función del arco abrazado (150° a 240°), la resistencia correspondiente entre 18 y 25 kg. Para tambores con arcos inferiores a 150°, se suele tomar una resistencia de 14 Kg. Si las poleas ruedan sobre ejes de bronce o antifricción, los valores anteriores se duplican. Rascadores de limpieza. En la literatura técnica también se dan los valores de las resistencias que introducen estos dispositivos. 37
Guías laterales de la banda: Dan lugar a resistencias elevadas por rozamiento, tanto que, a veces puede superar el valor de la resistencia al avance por rozamiento en rodillos de la propia banda cargada. Dispositivos de centrado de la carga: Pueden introducir resistencias apreciables y que sean dignas de considerar. Retención lateral del material a lo largo del ramal cargado: Este sistema puede adoptarse, a veces, como recurso para aumentar el caudal transportado, introduciendo, por lo tanto resistencias adicionales. Aceleración del material en el punto de carga: Tiene mucha importancia para caudales mayores de 1000 t/h y velocidades superiores a 2 m/c es fácil determinar la potencia absorbida por este concepto.
Coeficiente de rozamiento
El valor del coeficiente de rozamiento “f” varía bastante según las condiciones de trabajo, es decir, según que la banda vaya cargada o descargada y también por condiciones de seguridad, por ejemplo en correas descendentes. Así, a tales efectos, conviene tomar para estas y con tramo cargado, un coeficiente menor que el de una banda de iguales características que sea ascendente u horizontal. La influencia del ramal superior o inferior en el valor del coeficiente de rozamiento se debe al tipo de carga que transporta aquel, por el tamaño de los trozos mayores de material; asimismo depende del ángulo de artesa y, principalmente, de la flecha de la banda de los rodillos, es decir, en este último caso depende de la distancia entre estos y de la tensión media de la banda en ellos. En el ramal de retorno, por ausencia de material y por la menor flecha de la banda, el valor del coeficiente de rozamiento es menor. Aunque se habla del coeficiente de rozamiento, en realidad su significación es más amplia puesto que, aparte de englobar el factor rozamiento en los ejes, tiene también en cuenta la resistencia adicional al movimiento de la banda que ofrecen el material y la propia banda a flechar a su paso por los rodillos. En realidad se trata de un factor de rozamiento, y no un coeficiente de rozamiento propiamente dicho. La temperatura tiene mucha influencia en el valor del coeficiente de rozamiento. Por ejemplo según klever Colombes, su aumento para una temperatura de T °C por debajo de 0 °C es f F
= 2 * 10-5 T2
38
6 6.1
Costos asociados Formulación de costos para sistema de transporte por correa
El costo de operación está calculado sobre la base del costo anual de operación. Conocida la capacidad anual del chancado, se determina el costo por tonelada transportada.
Costos directos
Mano de obra de operación. El costo anual de mano de obra de un empleado, se determina de la siguiente manera: Costo anual = SA + ((SA* 100)/(100 - B)- SA)
Donde SA = Salario anual de un empleado (US$/año). B =Leyes sociales (%). La fórmula anterior es equivalente al aumento por leyes sociales. Costo de energía. En general el costo por consumo de energía eléctrica para los equipos de producción y sus accesorios, se pueden calcular de acuerdo a la siguiente expresión: CE = PC * FD * HOP * PE
Donde CE
: Costo de energía (US$/año).
HOP : Horas de operación por año. PE
: Precio de la energía (US$/KWH). 39
FD
: Factor de demanda. El factor de demanda del sistema de correa se estima de la siguiente manera: FD = (DI*PI)/PI
Donde DI: Demanda de energía del tramo PI: Potencia conectada del tramo N: Número de tramos del perfil de correas.
Costos Indirectos
Mano de Obra. El costo indirecto de mano de obra, corresponde al personal de mantención del equipo de producción, supervisores y mano de obra del equipo auxiliar. Su costo se determina igual que para el personal de operación. Mantención de equipos.
Equipo de producción. Para el equipo de producción y sus componentes el costo de mantención comprende
repuestos y lubricantes. Este costo se puede determinar de la siguiente manera: CC
= 2.56 * C$
Donde CC: Costo de cambio de corazas para 5000 horas de operación (US$/año). C$: Costos de corazas (US$). El costo de mantención y reparación del equipo transportador es función de la longitud de la correa.
Equipo Auxiliar. 40
Estos equipos son considerados como costos indirectos y su determinación está basada en
COMA = (THOP * FU * CS * P) /1000 + CM
las lloras de operación y en el factor de utilización del equipo. Donde COMA: Costo de operación y mantención (US$). THOP : Horas operacionales de un equipo por año. FU
: Factor de utilización (T/1).
CS
: Consumo de petróleo (LTS/H).
P
: Precio del petróleo (US$/m').
CM
: Costo de mantención (US$/año).
El costo total por año, los consumos de petróleo, el costo de mantención, el número de turnos que el equipo trabajará por año son calculados, en función del factor de utilización (FU) de la siguiente
N° de turnos/año = THOP/(HPT*FU/100)
manera: Donde HPT: Horas nominales por turno. Por lo tanto, la función costo total de operación para cualquiera de los sistemas es:
FC = CMO +COMCH +COMC + COME +1/2x (CMLL +CMR +CMS +CMA + COA)
Donde FC
: Costo total de operación. 41
CMO: Costo mano de obra de operación. CMCH: Costo operación y mantención estación chancado. MC
: Costo operación y mantención equipo de transporte.
COME: Costo de operación y mantención esparcidor. CMLL: Costo mano de obra personal de llamado. CMR
: Costo mano de obra personal de reparación.
CMS
: Costo mano de obra supervisión y otros.
CMA
: Costo mano de obra operación equipo auxiliar.
COA
: Costo operación y mantención equipo auxiliar.
6.2
Ejemplo de costos de correas transportadoras
A continuación, en la tabla siguiente, se especifican los costos unitarios reales de la cotización de la empresa C.M.P. S.A. de Octubre del presente año. Ítem
Descripción
Precio Unitario US $
1
Correa transportadora marca “Bando”
90.45
900mm*5p*8mm*25mm. Carcaza hv250. Tipo
de
cubierta:
HR-710
Alta
temperatura
2
Polin de Carga 42.1/2pulg
3
Rodillo
de
Retorno
41.00 6pulg
85.25
diámetro*36pulg largo 4
Polin de Carga AutoCentrante Tipo3623
301.93
5
Polin de Retorno AutoCentrante Tipo
152.43
3630-P 6
Polin de Impacto de Goma, Tipo 3653
203.15
42
7
Reductor SEW COMPACT de Ejes
4708.865
Perpendiculares 8
Reductor PHA9055 P3 RL 50 COSTO TOTAL
6757 12340.075
43
7
Incidencia económica
Como ya hemos visto en el transcurso del curso de manejo de materiales, la evaluación económica de los equipos de carguío y transporte es el instrumento para definir los planes de acción en lo que respecta a la adquisición de los equipos de carguío, transporte y equipos auxiliares, considerando variables económicas que determinen si se hace mediante la inversión o arriendo de los equipos. En una operación minera, las etapas de carguío y transporte son las más relevantes desde un punto de vista de costos asociados a la adquisición (inversión) y operación. En el caso de minas a cielo abierto, significan más del 50% del costo total de extracción. Por lo tanto, cualquier iniciativa tendiente a optimizar los costos de carguío y transporte, puede derivar en una mejor gestión de la operación minera. Distribución porcentual del costo en minas chilenas a cielo abierto
Transporte
11% 7%
9%
Carguío
37%
Tronadura Perforación
15%
21%
Gastos Generales Equipos Auxiliares
Este ítem de costos se ve drásticamente reducido en el caso de contar con un sistema de transporte mediante el uso solamente de correas transportadoras. En efecto, las correas transportadoras resultan convenientes para minas nuevas con considerables tonelajes de mineral y de desecho y con distancias de acarreo medianas, dentro de un límite de aproximadamente 3,2 Km., que consideren el acarreo por correa transportadora para sus operaciones futuras. También sería oportuno que minas a rajo abierto ya establecidas con flotas de camiones viejos, estudien nuevamente las correas transportadoras para el acarreo de su mineral y desechos. El menor costo minero proporcionado por las correas transportadoras, frente al acarreo en camión y ferrocarril, aumentará el provecho que puedan sacar de sus operaciones. 44
En el caso de la mayoría de las faenas actualmente en operaciones en Chile y otros lugares, la mayor parte de los dineros son destinados a carguío y transporte, en menor cantidad el área de perforación y tronadura, dentro del transporte se encuentra la compra de correas que dando un porcentaje de 3 a 5 % del total, de esos 3 a 5 % generalmente el 2% va destinados a mantenimientos de dichos equipos dejando el 1 % a comprar de equipos de correas transportadoras.
Incidencia económica en la utilización de correas transportadoras en Minería a cielo abierto
2% 3% 2%
Operaciones Mina Adquisición Mantenimiento
93%
Otros
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8
Conclusiones y recomendaciones
En la minería a cielo abierto las metas de producción quedan establecidas en programas desarrollados según los objetivos de corto, mediano y largo plazo, que la empresa minera se plantee para cumplir con la meta final de generar utilidades. El cumplimiento de esta meta pasa por establecer adecuados modos de manejo en el movimiento de materiales de acuerdo a la producción preestablecida. Todo esto implica que es necesario analizar muy cuidadosamente el sistema de manejo de materiales que se va a emplear, para lo cual es muy importante tener muy claro cuáles son las características de la mina para la cual se va a estudiar un determinado sistema, cuales son las ventajas y desventajas de un sistema con respecto a otro y que tipo de material se quiere transportar. Es relevante señalar la incidencia directa de las correas transportadoras en la reducción de costos de transporte de minerales, donde su velocidad y cantidad de material movido representan su mejor carta de presentación. El acarreo por correa transportadora requiere bajo costo de capital, tiene mayor disponibilidad y los gastos de operación son inferiores a los de acarreo por camión. Las correas transportadoras resultan convenientes para minas nuevas con considerables tonelajes de mineral y de desecho y con distancias de acarreo medianas, que consideren el acarreo por correa transportadora para sus operaciones futuras. También sería oportuno que minas a rajo abierto ya establecida con flotas de camiones viejos, estudien nuevamente las correas transportadoras para el acarreo de su mineral y desechos. Así, el menor costo minero proporcionado por las correas transportadoras aumentará el provecho que puedan sacar de sus operaciones.
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