UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

MAQUINARIA INDUSTRIALTEMA: TRANSPORTADORES DE FAJA (SEPARATA)DOCENTE: Ing. Ivo Mariluz Jiménez

PRINCIPIOS GENÉRICOS. Los transportadores continuos, tienen el objetivo de transportar el material en forma ininterrumpida, en recorridos simples o complejos, y en tramos que varían de cortos a largos, en contraposición a las ferroviarias o por carretera, en los que los materiales o los productos se transportan en cantidades aisladas.

En los transportadores continuos, el objetivo básico es transportar los materiales con mínima intervención de operarios, los cuales serán asignados en esta área sola a labores de control, pudiendo un único personal calificado controlar varios transportadores, con resultados óptimos

Entre las aplicaciones más importantes de los transportadores de faja se tiene: Para la carga, descarga y almacenaje de materiales, tales como piedra chancada, minerales, agregados calcáreos etc., para el traslado de materias primas o productos semiterminados entre un proceso y otro, como en las industrias química y farmacéutica. Para ingresar o extraer materiales a depósitos, silos, tanques etc. como es el caso de las plantas concentradoras de minerales. En el almacenaje temporal en procesos manufactureros, como en el montaje de partes en la industria automotriz. En el traslado de productos terminados hacia la zona de empaque y embalaje, como se puede ver en la industria de bebidas alcohólicas y gaseosas. Los transportadores de faja tienen una gran diversidad de aplicaciones, debido a la versatilidad de su diseño y construcción, así como también a su bajo costo de operación y mantenimiento.

En referencia a este tema, podemos presentar muchos conceptos de importancia provenientes de investigadores y fabricantes de reconocido prestigio, como los presentados a continuación:“El ámbito de los transportes a llevar a cabo en las industrias básicas, o sea recorridos complejos y distancias medias, realizados de una forma ininterrumpida, es lo que llamamos transportes continuos, en contraposición a los ferroviarios o por carretera, en que los productos se transportan en cantidades aisladas. Dada la variedad de elementos existentes (bandas transportadoras, alimentadores vibrantes etc.), es posible llevar a cabo distintas soluciones, para resolver un problema dado de transporte, dependiendo ello en gran parte del ingenio y la experiencia del proyectista. Es, por tanto, muy difícil, dar normas concretas para llevar a cabo el proyecto de una instalación. No obstante vamos a citar las variables principales a tener en cuenta:

a) Material (tamaño, friabilidad, peso especifico etc.).b) Capacidad a transportar.c) Disposición general de la instalación, o sea espacio disponible, edificios

existentes, configuración del terreno, etc.d) Duración prevista para la instalación y condiciones de trabajo en la misma (a

la intemperie, con clima frío o cálido, o bajo cubierta).” 1

“De entre los sistemas de transporte continuo empleados en la industria y en la minería, las cintas transportadoras ocupan un lugar destacado por muchas razones, entre las que podemos resaltar como principales:

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a) La gran distancia a que puede efectuarse el transporte de materiales, ya sea con una sola cinta o con varias, unas a continuación de otras.

b) Su facilidad de adaptación al perfil del terreno.c) Su gran capacidad de transporte.d) La posibilidad de transportar materiales muy variados en clase y

granulometría, etc.

VENTAJAS QUE PRESENTAN LOS TRANSPORTADORES DE FAJA. El empleo de los transportadores de faja presenta muchas ventajas constructivas y operativas, entre las que podemos mencionar:

1. Permiten transportar materiales o productos a grandes distancias, usando ya sean una sola faja o varias fajas unas a continuación de otras.

2. Se adaptan fácilmente al perfil del terreno en el que se va ubicar, pues se instalan con soportes empotrados en el suelo, la estructura metálica del transportador va al aire, en posición horizontal o inclinada según el caso.

3. Presentan una gran capacidad de transporte, teniendo para ello fajas o bandas de diversas dimensiones (ancho de la faja), así tenemos entre las más usuales las fajas de 18”, 20”, 24”, 30”, 36”, 48” etc. Estas fajas se deslizan sobre polines montados sobre estructuras robustas y muy estables que permiten resistir muy bien grandes cargas.

4. Pueden transportar materiales de muy diversas clases, consistencia, granulometría, condiciones físicas etc. Las fajas de jebe con lonas intermedias, resisten muy bien los efectos de las grandes cargas, la acción abrasiva de algunos materiales, la humedad, la acción corrosiva de

los ácidos y reactivos químicos y muchas otras dificultades. Además el montaje de los polines de carga “Tipo artesa”, evita el derrame lateral del material transportado y permite un acomodo más estable, formando cúmulos de base amplia.

5. Su diseño y construcción es relativamente sencillo y más aún su mantenimiento, que comprende operaciones sencillas de lubricación, ajustes e inspecciones rutinarios.

6. Los transportadores de faja presentan una marcha suave y silenciosa, debido a que utilizan polines con rodamientos y la faja se desliza alineada, sin causar ruidos en las partes metálicas. Adicionalmente, los polines instalados en la zona de impacto, llevan un recubrimiento de jebe, que les otorga un funcionamiento silencioso.

7. También presentan la alternativa de desplazar su trayectoria horizontal o inclinada, así como su ángulo de inclinación, haciendo pequeños cambios en la estructura soporte. Este tipo de transportadores son especialmente eficientes cuando se trata de descargar material en un patio de almacenamiento.

8. El desgaste normal de sus componentes es fácilmente solucionable, pues estas piezas se fabrican con características y dimensiones estandarizadas, y su cambio se efectúa mediante un proceso sencillo con tiempos pequeños de paralización. Con un programa óptimo de mantenimiento, estas paralizaciones imprevistas son prácticamente inexistentes.

9. El costo de construcción de este tipo de transportadores es relativamente bajo, debido a que su estructura y componentes no son sofisticados. En

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cuanto a su costo de operación, es aún más ventajoso, debido al bajo consumo de energía y pocos requerimientos. Un solo operario puede vigilar la operación de varios transportadores ubicados dentro de la zona de trabajo.

EL TRANSPORTADOR DE FAJA.- DESCRIPCIÓN. El transportador de faja, como hemos mencionado varias veces, es un equipo mecánico cuya función es transportar, en forma continua, materiales o productos desde un punto inicial hasta un punto final. Para cumplir con este objetivo, el material a transportar se desplaza sobre una banda o faja propiamente dicha, la misma que se desplaza linealmente en forma continua en un recorrido de ida y vuelta. La banda es arrastrada por fricción mediante las poleas, motriz y conducida, que son dos tambores ubicados en cada extremo de una estructura larga, construida con vigas paralelas, con reticulados intermedios. Sobre esta estructura también se instalan los diferentes tipos de polines, sobre los cuales se desliza suavemente la faja o banda.

El mecanismo obtiene su movimiento a partir de un motor, generalmente eléctrico y mediante un sistema compuesto por poleas, reductores de velocidad, piñones y cadenas se regula la velocidad de rotación adecuada para cada caso.

En el movimiento de ida, la banda se desliza sobre los polines de carga llevando la carga de material a transportar, en uno de los extremos este material es continuamente descargado, y en el movimiento de retorno la banda regresa vacía deslizándose sobre los polines de retorno.

Los polines de carga y de retorno son pequeños rodillos, con cojinetes de rodamiento en cada extremo, que facilitan el giro de estos rodillos, permitiendo el deslizamiento suave de la banda sobre los polines. En el caso de que el movimiento no sea horizontal, la estructura se ubica con un determinado ángulo de inclinación, colocando el extremo de descarga a la altura requerida, siendo sostenida esta inclinación, por parantes construidos con tubo estructural, generalmente de 3” a 4” ó con otros materiales estructurales como perfiles tipo “C”, “H” etc.

PARTES PRINCIPALES DE UN TRANSPORTADOR DE FAJA TIPICO.

Se construyen transportadores de faja con diversas características, adecuándolos a los requerimientos y a las condiciones de trabajo, pero los convencionales o los más usuales presentan las siguientes partes básicas:1. Estructura o cuerpo del transportador.2. Polea de cabeza o polea motriz.3. Polea de cola o polea conducida.4. Faja transportadora o banda.5. Polines de carga.6. Polines de retorno.7. Polines de impacto.8. Brazo con polín de alineamiento.9. Bastidores porta polines.10. Motoreductor de velocidad.11. Sistema de transmisión de potencia.12. Columnas o soportes de estructura.13. Templadores de banda.14. Templador vertical de contrapeso (opcional).15. Limpiador de faja (opcional).

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16. Detector de metales. (opcional).17. Cubierta desmontable (opcional).

ESTRUCTURA O CUERPO DEL TRANSPORTADOR Denominado también como bastidor principal, es el esqueleto que soporta a todas las demás partes del transportador. Consiste en una estructura lineal, de longitud variable y que presenta refuerzos intermedios que tienen por finalidad dotarle de rigidez y de la resistencia mecánica necesaria. Esta estructura se construye con diversos perfiles metálicos, siendo los más usuales, hacerlo con perfiles de fierro tipo ”C”, de 6”, 8”, 10”, y 12” ubicadas en paralelo. También pueden ser reticuladas, conformándose con perfiles tipo “L” llamados también “ángulos” de 3”, 4” y 6”, en este caso se tienden 4 perfiles en posiciones paralelas, constituyendo las aristas y entre ellas se hace el tejido o reticulado con perfiles “L” de 2” y 2.1/2”. También se emplea para formar las aristas, tubos de fierro negro de 3”, 4”, 6” etc., STD ó Sch. 40, sobre todo para transportar cargas livianas. La distancia entre las vigas paralelas o ancho de la estructura es proporcional al ancho de la banda o faja. La longitud total de la estructura depende de la distancia entre los puntos inicial y final del transporte.

POLEA DE CABEZA O POLEA MOTRIZ La faja o banda se desplaza continuamente pasando por dos puntos extremos, que constituyen las poleas de cabeza y de cola. La polea de cabeza, denominada también polea motriz, se ubica en el extremo por donde se realiza la descarga del transportador, esta polea recibe el movimiento a través del sistema de transmisión y es la que se encarga de mover a la faja basándose en el principio de arrastre por fricción, a su vez la faja se desliza arrastrando y haciendo girar a la polea de cola.

POLEA DE COLA O POLEA CONDUCIDA. Es la polea que va montada en el extremo opuesto de la estructura, en relación a la polea de cabeza. Esta polea es movida por fricción por la faja.Sus dimensiones referentes a los diámetros exterior e interior son similares a las de la polea de cabeza, la forma varía en algunos casos como se verá a continuación y el eje es de menor longitud que el de la polea de cabeza, debido a que en este caso ya no lleva el piñón de cadena. En ambos tipos de poleas, el eje es soportado por dos cojinetes de pie o pedestal con rodamientos.

BANDA TRANSPORTADORA O FAJAEs el elemento deslizante sobre el cual se va a transportar la carga. Consiste

básicamente en una banda de jebe, de ancho y espesor determinados según dimensiones standard y que pasa apoyada alrededor de las poleas de cabeza y de cola y se desplaza sobre unos rodillos denominados polines.La banda se une por sus extremos, formando un anillo continuo, mediante un proceso de vulcanizado o de engrapado mecánico, como se explicará mas adelante.

La banda es probablemente el elemento más importante de la transportadora, es también el elemento de mayor costo en todo el equipo, sin

embargo, frecuentemente, no se le presta la debida atención en su instalación y mantenimiento, produciéndose cortes y desgarres, separación de las cubiertas, acortándose sensiblemente su tiempo de vida útil. Otro factor negativo muy frecuente es que no se selecciona adecuadamente el tipo de banda según los requerimientos de su aplicación.

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Las bandas se encuentran en el mercado, en diferentes anchos estandarizados, siendo estos de: 18”, 20”, 24”, 30”, 36”, 42”, 48” y 60”.

POLINES O RODILLOSLos polines o rodillos son cilindros metálicos o “bocinas” que giran alrededor de sus

respectivos ejes y sobre los cuales se desliza la banda transportadora. Se ubican a distancias regulares entre las poleas de cabeza y de cola. Algunos polines sostienen a la banda que se desplaza cargada de material: polines de carga, y otros a la banda que retorna vacía: polines de retorno.

BASTIDORES PORTA RODILLOS.Son estructuras metálicas, diseñadas y fabricadas para soportar en las condiciones

más exigentes, a los polines de carga y de impacto. Se construyen con perfiles estructurales tipo “L” de lados iguales y pletinas de acero laminado.

En los bastidores se insertan los polines de carga e impacto, en juegos de tres rodillos por bastidor, en disposición de acanalamiento o de “artesa”. A su vez los bastidores se montan mediante pernos, sobre la estructura principal del transportador, en posiciones equidistantes.

CS : POLINES DE CARGA SIMPLE.- También son polines que soportan a la banda que se desplaza transportando la carga, pero en este caso, el juego consta de un solo rodillo cuyo largo es ligeramente mayor que el ancho de la faja. Este rodillo va dispuesto sobre la estructura en forma horizontal.

Estos polines se emplean para transportar materiales o productos que no corran el riesgo de derramarse o desparramarse, como es el caso de los ladrillos crudos y cosidos, maletas y equipajes, materiales y productos embalados en cajas o recipientes etc. La ventaja que presentan respecto a los polines CN es su menor costo y su fácil instalación, pero su campo de aplicación es mucho mas limitado.

CI : POLINES DE CARGA IMPACTO.-En las zonas donde el transportador recibe la carga, el material cae del chute de descarga a la superficie de la banda, desde una determinada altura, produciéndose un impacto que origina roturas, desgarramiento y desgaste en la banda y los polines de carga.

Para disminuir este efecto del impacto se utilizan los polines de carga impacto, que son rodillos CN con un recubrimiento de jebe o con discos amortiguadores de jebe en toda la superficie. Por lo general estos polines de carga impacto están montados sobre los primeros tres o cuatro bastidores mas cercanos a la zona de carga a partir de la polea de cola. La disposición para el montaje de los polines CI es similar a los de CN , exceptuando los discos amortiguadores o el recubrimiento de jebe según el caso.

RS : POLINES DE RETORNO SIMPLE.-Son rodillos rectos que se ubican en la parte inferior de la estructura, a distancias regulares de 2 m a 3 m. Su función soportar y guiar a la banda sin carga en su trayectoria de retorno.

La distancia entre los rodillos de retorno tiene que ser lo suficiente para evitar que la banda se cuelgue excesivamente. Estos polines no requieren bastidor, sino que se cuelgan de la estructura mediante dos brazos de aceroestampado.

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MOTORREDUCTOR Y SISTEMA DE TRANSMISION DE POTENCIAEl movimiento de la banda transportadora se inicia en un motor, generalmente de tipo eléctrico, aún cuando pudiera ser de otro tipo el diesel o cualquier otro.

Como la velocidad de la banda es relativamente baja, la velocidad del motor debe reducirse paulatinamente, por etapas. Esto se consigue empleando un reductor de velocidad acoplado externamente al motor eléctrico, o en forma más eficiente, empleando un motorreductor.

La siguiente etapa de la reducción de velocidad se realiza mediante un juego de dos piñones de cadena ó sprockets, uno motriz colocado en el eje de salida del motorreductor y otro conducido, montado en el eje de la polea motriz o de cabeza. Este eje hace girar a la polea motriz, la cual arrastra a la banda a una determinada velocidad que se puede calcular en base a los parámetros de la transmisión.

ELEMENTOS DE TRANSMISIÓN. El sistema de transmisión de velocidad comprende al motorreductor, a la pareja de piñones de cadena, a la cadena de transmisión y a la polea de cabeza del transportador, a la que para estos análisis se le denomina también como “el tambor”.

La primera fase de la reducción se efectúa en el motorreductor, la segunda fase mediante el par de piñones de cadena. Esta última velocidad de rotación es la que adopta la polea de cabeza por compartir el mismo eje común

Los piñones de cadena o sprockets son dos ruedas dentadas normalizadas (ASA, DIN etc.) cuya relación de transmisión depende de la relación de transmisión de los números de dientes de los piñones.Estos sprockets se fabrican en acero de bajo carbono y luego se les somete a un tratamiento térmico de endurecimiento superficial, como es la cementación, que permite dotar de gran dureza superficial a los dientes, conservando su elasticidad y tenacidad en el núcleo de los mismos. Es aconsejable que el piñón motriz tenga un bajo número de dientes (de 13 a 15), para reducir los costos de fabricación, también la pareja de piñones deben tener el número de dientes par el primero e impar el segundo o viceversa, para permitir el desgaste uniforme en los flancos de los dientes.

La cadena es un producto comercial normalizado, cuyo paso se calcula en base a los esfuerzos que van actuar sobre los dientes. Generalmente para trabajos normales, se emplean las cadenas ASA 80 cuyo paso es 1 pulgada, ASA 100 de paso 1.1/4“ y ASA 120, de paso 1.1/2”. Para esfuerzos mas severos se pueden emplear mayores pasos y piñones dobles o triples.

El piñón motriz se monta en el eje de salida del motorreductor y el piñón conducido en el eje del tambor o polea de cabeza, fijándose con chavetas de acero y pernos de sujeción.

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