CAPITULO N VDISEO DE FAJA TRANSPORTADORA PARA LA DE CANCHA DE
NITRATOS
5.1 INTRODUCCIONXSTRATA TINTAYA S.A. con el fin de mejorar sus
procesos en el traslado de mineral en la Cancha de Nitratos del
Proyecto Antapaccay, ha solicitado servicios de Ingeniera Bsica e
Ingeniera de Detalle de una faja transportadora de 26.2 m de
longitud entre eje de poleas, las cuales tendr que trasladar el
mineral que sale de la nave de almacenamiento de nitratos
transportado a travs de un puente gra de 3 ton hacia la tolva de
recepcin de Big Bag de nitratos.
5.2 OBJETIVOEl objetivo de esta memoria de clculo es presentar
el diseo y seleccin de los diferentes componentes que se presentan
para esta Faja Transportadora, con el fin de que en sus operaciones
lleguen a trasladar 60 ton/hora.
5.3 METODOLOGIA DE CALCULOLa presente memoria de clculo de Faja
Transportadora se utilizara la metodologa de CEMA(Conveyor
Equipment Manufacturers Association) 5ta edicin la cual nos ayudara
con la seleccin de los diferentes componentes y su respectivo
dimensionamiento.
5.4 ALCANCES GENERALES Esta memoria de clculo cubre la seleccin
de los componentes principales de las fajas transportadoras, como
son dimetros y ejes de poleas, PIW para la seleccin de fajas,
tensiones principales y potencia del sistema Motriz.En tal sentido,
se presenta los reportes del clculo de la Faja Transportadora para
la Cancha de Nitratos del Proyecto de Antapaccay.
5.5 UBICACINXSTRATA TINTAYA S.A.es una empresa minera privada,
dedicada a la explotacin y exportacin de concentrado de cobre y
ctodos de cobre, perteneciente a Corporacin Xstrata Cooper.Ubicacin
Geogrfica en Coordenadas UTM. La ubicacin del yacimiento cuprfero
se encuentra ubicado en: Distrito : Espinar Provincia : Espinar
Departamento : Cuzco Regin : Cuzco Altitud: 4005 m.s.n.m.El
distrito de Espinar se ubica a 5 horas de las ciudades del Cusco y
Arequipa, distante a 256 Km y 260 Km respectivamente.Se puede
acceder desde Arequipa, por una carretera asfaltada hasta Imata y
afirmada hasta el campamento minero, la misma que durante la poca
de lluvias de cubre de granizo y/o mucho barro.Tambin se puede
acceder desde la ciudad del Cusco, por carretera asfaltada hasta
Sicuani, y de all hasta Tintaya por camino afirmado. Este tramo se
deteriora en pocas de lluvia.5.6 MEMORIA DE CALCULODentro de estas
partes encontraremos Datos del material Distribucin de Faja
Transportadora Seleccin de ancho de Faja Seleccin de Velocidad de
Faja Seleccin de Rodillos Anlisis de Tensiones Seleccin de
Motor
5.7 CARACTERISTICAS DEL MATERIAL A TRANSPORTARA continuacin se
presenta las caractersticas del mineral que se va transportar:
Material : Nitrato de Amonio Densidad Aparente : 780
Kg/m3(cristales transparentes) Angulo de reposo : 35 Angulo de
sobrecarga : 25 Abrasividad : Poco abrasivo Granulometra : Hasta
1/8 Horas de operacin : 18 horas/da Servicio : Continuo Instalacin
: Exterior Tipo de Carga : Continuo Altura sobre nivel del mar :
4005 m.s.n.m. Capacidad de Diseo : 60Ton/hora
5.8 DISEO DE FAJA TRANSPORTADORA
5.8.1 DATOS DEL MATERIAL A TRANSPORTARCon la siguiente tabla nos
ayudamos para tener datos del material a transportar C36NUS:
Luego seleccionamos de la siguiente tabla (3.2) le damos las
caractersticas del Material a transportar tratndose del C36NUS:
5.8.2 ANGULO DE REPOSO Y SOBRECARGASeleccionamos el ngulo de
reposo y el ngulo de sobrecarga del material (Tabla 3.1): Angulo de
Reposo : 35,segn Tabla anterior, Angulo de Sobrecarga: 25,
seleccionamos segn la Tabla 3-1.
5.8.3 SELECCIN DE ANCHO DE LA FAJA
Capacidad a transportar : 60 ton/hora (Dato proporcionado por
Minera).Horas de Servicio : 18 Horas/Da (Dato proporcionado por
Minera).Tamao de Trozo: 1/8 pulg. (Promedio)
Seleccionamos el Ancho de la Banda
El ancho de la faja a seleccionar es de 18 pulgadas
5.8.4 SELECCIN DE LA VELOCIDAD DE LA FAJAA continuacin
seleccionamos la velocidad de la faja en relacin al tipo de
material y al ancho de Faja (Tabla 4.1).
Se ha seleccionado la velocidad mxima de la faja que es de
500ppm.Debemos de hacer un reajuste de la velocidad de la faja en
relacin a la capacidad mxima que podr transportar.Como primer paso
calcularemos la capacidad en /hr
Con la tabla 4.3 seleccionamos la capacidad en /hr a 100
ppm.Entonces seleccionamos:
Seccin de carga en 0.230Capacidad equivalente a 100 ppm es de
1381 /hrCon estos datos seleccionamos la nueva velocidad actual de
la faja:
La velocidad actual de la faja calculada, sera la Velocidad
Mnima a la que podra ir la faja.A continuacin con la seccin de
carga de 0.230 y la velocidad actual de la faja seleccionamos la
velocidad de diseo:
La capacidad de 2400 la convertimos en La nueva capacidad es 40A
esta capacidad le agregamos el 25% de sobrecarga en el caso que
pueda cargarse ms la faja de lo que inicialmente sea
planificado.
En algunas ocasiones no se lograra que la carga ocupe toda las
seccin de llenado, es por ello que la vamos a multiplicar por el
60% del llenado de esta seccin.As:
Tomaremos una velocidad de diseo de 370 ppm.
5.8.5 SELECCIN DE RODILLOS
Carga de rodillo real CIL= ((Wb+ (Wm x K1)).Si)+IMLDnde:Wb=Peso
de la faja (Lb por pie) (Tabla 6.1)Wm=Peso del material (Lb por
pie)Si=Estacionamiento de rodillo (pie) (Tabla 5.2)K1=Factor de
ajuste de tamao de trozo (Tabla 5.4)
IML=Fuerza debido a la desviacin por la altura del rodillo
Peso estimado de la Faja (Wb)De la tabla 6.1:
Entonces el peso de la faja estimado promedio es: Wb=4.5 lb/ft
Peso del material (Wm)
Dnde:Q: Tonelada de horas transportadoras (tph)V: Velocidad de
la faja (ppm)
Espaciamiento de rodillo (Si)Con el peso del material de 50
Lb/ft3, y con el ancho de la faja de 18 seleccionamos los
espaciamientos de los rodillos abarquillados y de retorno.
Entonces:-Para polines de carga el espaciamiento deber de ser de
5 ft o 1.524 m.-Para polines de retorno el espaciamiento deber de
ser 10 ft o 3 m.Tomaremos Si=5.
Factor de ajuste por tamao de trozo (K1)De la tabla (5.4)
seleccionamos el Factor K1.
Para un tamao mximo de 4 y 50 lb/ft3Tomamos K1=1.0Por lo tanto
para calcular la carga del Rodillo Real, calculamos:Carga del
rodillo real
Asumiremos que IML=0Por lo tanto:
Clasificacin de rodilloDe la siguiente tabla (5.1) realizaremos
la clasificacin del rodillo:
Asumiendo que es de Servicio Medio, Tipo Dimetro de rodillo 5.De
la siguiente tabla (5-10) seleccionamos el tipo de rodillo:
Por lo tanto seleccionamos las cargas que resisten los
rodillos:Con abarquillado de 35: 900 Lbs.Rodillo de retorno: 475
Lbs.
COMPROBACION DEL RODILLO SELECCIONADO COMPARANDOLO CON LA
CAPACIDAD REAL
Datos necesarios: Angulo de sobrecarga : 25 Densidad del
material : 50 lb/ft3 Tipo de Rodillo : C4 dimetro de rodillo 5 con
un ngulo de 35 Velocidad de Faja : 370 ppm Ft3/hr : 2400
1. Convertir la capacidad deseada a la capacidad equivalente
para una velocidad de faja de 100 ppm.
2. Comparar el resultado con los valores obtenidos en la
siguiente tabla:
Comparando el valor obtenido en la tabla 4-4, se puede apreciar
que satisface el valor de tabla de 1475 ft3/hr. Por lo tanto la
seleccin es correcta.
5.8.6 SELECCIN DE TENSIONES EN LA FAJA
A continuacin se realizara el clculo de la tensin efectiva de la
faja transportadora.
Calculo de tensin Efectiva
Kt: Factor de correccin de la temperatura ambiente
De la siguiente figura se calculara Kt.Considerando que la
temperatura mnima es de -17C o 1.5F.
Tomamos Kt=1.25 Kx: Factor de friccin del rodillo y la
resistencia al deslizamiento entra la faja y los rodillos
Dnde: Ai: 1.5 para rodillos de 6pulg. de dimetro, CEMA C6, D6.
Ai: 1.8 para rodillos de 5pulg. de dimetro, CEMA A5, B5, C5, D5.
Ai: 2.3 para rodillos de 4pulg. de dimetro, CEMA A4, B4, C4. Ai:
2.4 para rodillos de 7pulg. de dimetro, CEMA E7. Ai: 2.8 para
rodillos de 6pulg. de dimetro, CEMA E6.Para nuestro caso,
Ai=1.8Wb=4.5 lb/pieWm=5.4 lb/pieSi=5 ftReemplazando:
Ky: Factor para calcular la resistencia de la faja en relacin
con la carga de flexin sobre rodillos.Con una pendiente de 18Wb+Wm
= 4.5+5.4=9.9 lb/pieLongitud de transportador=82 ftDe la siguiente
Tabla seleccionamos el valor de Ky:
Interpolando a valores de Wb+Wm de 9.9 lb/pie y a 18Tomamos
Ky=0.031 Tx: Resistencia de friccin de los rodillos de transporte y
de retorno
Tomamos Tx=32.52 lb
Tyb: Sumatoria total de tensiones resultantes de la resistencia
de la faja a la flexin cuando se mueve sobre rodillos de transporte
como sobre los de retornos.
Calculado Tyc y Tyr Tyc : Para los rodillos de transporte
Tomamos Tyc= 14.30 lb
Tyr : Para los rodillos de retorno
Tomamos Tyr = 6.92 lb
Entonces
Tomamos Tyb = 21.22 lb Tym: Resistencia del material a la flexin
cuando la faja corre sobre los rodillos.
Tomamos Tym = 13.73 lb Tym: Fuerza necesaria para elevar o bajar
la carga
Tomamos Tm = 135 lb Tp: Resistencia de la faja a la flexin
alrededor de las poleas y la resistencia de poleas a rodar sobre
rodamientos. De la tabla 6.5Para ambos tramos asumimos una tensin
de 200 libras por polea Tam: Fuerza para acelerar el material
continuamente mientras se alimenta hacia la fajaPeso del material
acelerado
Masa del material acelerado por segundo
Cambio de la velocidad
, asumiendo Vo=0 ppm
Por lo tanto
Tac: Resistencia generada por los accesorios (volteadores,
apiladores, desviadores, equipos de limpieza, faldones)
Dnde: : Resistencia para superar la friccin de faldones :
Resistencia generada por los volteadores y apiladores : Resistencia
de friccin de desviadores : Resistencia originada por dispositivos
limpiadores de faja generalmente se aproxima a 5 libras por pulgada
de ancho de faja y como el ancho de faja es de 18 pulgadas,
entonces:
: Resistencia de la friccin de los faldones Factor de friccin
con el faldn.
Entonces:
Lb : Longitud de faldones asumimos 3 ft.hs : Es igual al 10% del
ancho de la faja es decir:hs=(0.1)*(18)hs=1.8pulg.hs=0.15 ft.
Por lo tanto:
Reemplazando en la tensin efectiva:
5.8.7 ANALISIS DE TENSIONES DE FAJA
Nuestra faja transportadora tendr una longitud de 82 pies,
teniendo una pendiente de 18 aproximadamente.Ver Figura
Cw: factor de arrollamientoEl factor Cw lo elegimos de la tabla
para nuestro caso y en ambos tramos usaremos tensor automtico. Con
=180 con polea desnuda, simple y sin polea de reenvi se obtiene un
Cw=0.8.
Calculando el valor ms grande de T2:
Calculando el valor de T1:
Calculando la tensin de faja en la polea de cola (Tb: Peso del
tramo de la faja de transporte y/o retorno para un transportador
inclinado es tomado por la polea en la cima de la cuesta. Esto debe
ser considerado al calcular la tensin T2.
Entonces:
Calculando la tensin de faja (PIW)
En resumen:
Tensiones Finales (lb)
5.8.8 SELECCIN DEL MOTORA continuacin se realizaran los clculos
para seleccionar al motor apropiado para esta faja.Potencia en la
Faja:
Dnde:Te: Tensin efectiva (lb)V: Velocidad de diseo de la
faja
Potencia en la polea motriz:
Potencia para perdidas del reductor que se considera un 5%
En resumen:
POTENCIA TOTAL DE ACCIONAMIENTO
Potencia de la Faja
Potencia de la polea motriz
Potencia por perdidas
POTENCIA TOTAL8.18
En conclusin se deber de seleccionar un motor de 10 HP.
5.8.9 CALCULO DIAMETRO DE POLEAS
A continuacin seleccionamos el dimetro de la polea, entramos con
el PIW=44.53
Asumiendo un porcentaje de llenado 81%, entonces seleccionamos
el mnimo de la polea: DIAMETRO MINIMO DE POLEA 16 PULGADAS.
5.8.10 SELECCIN DE COMPONENTES
A continuacin se detallan los componentes de la Faja
Transportadora
DESCRIPCIONCODIGO/LONGITUDCANTIDAD
FAJA DE CAUCHO20 pulgadas/56 metros1
POLINES DE IMPACTOCIT 5-20-3-MCBS6
POLINES DE CARGA TRIPLECNT 5-20-3MCBS20
POLINES DE RETORNORNSS 5-20-0 MCBS6
DIAMETRO MINIMO DE POLEA18,LONG.560mm2
MOTOR ELECTRICO10 HP1
45
