Manejo de materiales

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…

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

Tipos de Banda Transportadora

Según el TrazadoBandas horizontales

Bandas inclinadas

Bandas mixtas

En Bina En Terna

Por el perfil del lecho

Bandas planas

Bandas cóncavas

Banda plana

Banda cóncava en bina o en V

Banda cóncava en terna

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

Velocidad

• 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

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

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

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

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

Soportes

Chumacera

CubiertasComponentes Principales

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

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

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

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%

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

Medio paso

Considerando que solo una porción (f) de la rosca está ocupado, el volumen sería:

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

Factores que Determinan la CapacidadTamaño máximo de trozos que pueden ser manejados por una rosca transportadora

Roscas Inclinadas y Verticales Roscas Inclinadas

Son aquellas que suelen requerir cierta inclinación, cuya capacidad decrece rápidamente a medida que la inclinación aumenta

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

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

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

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…

Componentes Principales

Cangilones

Conjunto tope

Conjunto de base

Banda o cadena

Chute de descarga

Ventanilla de inspección

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

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

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

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

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

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

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)

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

(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

(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 Continuos de Correas

Elevadores de Super

Capacidad

Determinación de la Capacidad

(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

(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

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

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