Introducción.
Como usuarios de bandas siempre nos interesa saber la capacidad en toneladas horas que nos permite transportar nuestra cinta transportadora. Pero ¿Cómo calculamos la capacidad de una cinta transportadora?
Va a depender del tipo de material que se transporta, de la velocidad de la cinta, del ancho de la banda y del ángulo que tienen los rodillos en el trio. En el post anterior “¿Cómo calcular la velocidad lineal de una cinta transportadora?” explicamos la influencia del tipo de material que se transporta y la velocidad de la banda. A continuación vamos a cubrir las otras dos variables: el ancho de la banda y los ángulos de artesa.
El post se encuentra estructurado en seis secciones. La primera, nos indica la importancia de conocer la capacidad que tiene el transportador. En la segunda, vamos a ver la influencia del tipo de material que se transporta. En la tercera, la relación entre el ancho de banda y el ángulo de artesa de las estaciones de trío. La cuarta y quinta, cómo poder calcular la capacidad del transportador y poder expresarla en tn/h. Finalmente, la sexta sección contiene las conclusiones del post.
Índice
- ¿Por qué calcular la capacidad del transportador?
- Tipos de material y ángulos de sobrecarga.
- Ancho banda y grado de artesa.
- Capacidad Volumétrica.
- Capacidad en tn/h.
- Conclusiones.
1. ¿Por qué calcular la capacidad del transportador?
Muchas veces ustedes nos hacen preguntas como por ejemplo *¿Puede mi transportador trabajar con una capacidad de 300 tn/h si estoy trabajando a 250 tn/h?” “Tengo un transportador que va a 2,5 m/s, si quiero aumentar la capacidad del transportador reduzco a la mitad la relación del reductor? Las relaciones no son tan lineales en cuanto a capacidad de transportador se trata, ya que existe una relación de muchas variables que entran en juego.
En el siguiente post vamos a tratar de ver la relación que existe entre las variables y a través de un modelo volumétrico estimar la capacidad teórica que debiera tener mi transportador.
Esto nos permite saber si nuestro sistema de transporte instalado funciona a esa capacidad, e inclusive entender cuál es la capacidad máxima en tn/h que podemos transportar con el equipo que actualmente tenemos.
En el caso de tener que diseñar un equipo nuevo nos sirve de guía para tener en cuenta ciertas dimensiones. Cabe aclarar que los datos aquí expresados no sustituyen el trabajo de un proyectista, por el contrario son solo datos que sirven de guia. En caso de diseñar un transportador deben pedir asesoramiento a un proyectista.
En tercer lugar, saber la capacidad de un transportador nos permite calcular el costo de una parada de planta en términos económicos. Inclusive nos permite realizar un análisis costo beneficio de las mejoras que queremos instalar en nuestro transportador.
En el siguiente post vamos a partir de una velocidad ya definida, entendiendo que la velocidad de la cinta ya se encuentra determinada por el tipo de material que vamos a transportar (para más información ver nuestro post anterior aquí). Es decir, todos los cálculos van a tener de base bandas que van a 1 m/seg. Por lo tanto, debemos ajustar los cálculos en función de la velocidad de nuestra banda.
2. Tipo de material y ángulos de sobrecarga
El buen funcionamiento del transportador empieza por analizar el material que deseamos transportar. Debemos tener en cuenta principalmente dos factores: el ángulo de reposo y el de sobrecarga.
El ángulo de reposo es el ángulo natural que forma un material cuando se deja caer sobre un plano horizontal. Mientras que el ángulo de sobrecarga es el que forma el material sobre el plano horizontal en una banda en movimiento.
Imagen 2: Ángulos de reposo y sobrecarga del material (Fuente: Rulmeca)
En la siguiente tabla podemos observar el ángulo de sobrecarga de los materiales más comunes, en base a sus características.
Imagen 3: Características de los materiales (Fuente: Rulmeca)
Ahora bien, ¿Qué papel juegan estos valores en el diseño de nuestro sistema transportador?. Existe una relación muy importante que permite fijar anchos mínimos de banda en base al tamaño del material y su ángulo de sobrecarga. La podemos observar en el siguiente gráfico:
Imagen 4: Ancho mínimo de banda según material (Fuente: Cema)
Como podemos ver, tenemos que tener en cuenta además del tamaño del material, la cantidad de fino que se transporta. Es decir, si el material no tiene finos entonces necesita anchos de bandas mayores que si los tuviera. Por ejemplo, si el tamaño del bulto es de 150 mm y no tiene finos, el ancho mínimo de una banda que trabaja a 30° de artesa es de 60”. Mientras para el mismo tamaño y el mismo ángulo de artesa pero con 90% de finos el ancho mínimo de banda compatible es de 36”.
3. Ancho de banda y grado de artesa.
Aparte del tipo de material, la otra limitante a los anchos mínimos de bandas son los grados de artesa de trabajo. No podemos utilizar bandas de anchos 300 mm con artesas superiores a 20°.
De hecho, el ancho de la banda condiciona también el tipo de banda que podemos utilizar. Es así que por ejemplo un EP 630/3 no puede usarse en bandas inferiores a 500 mm de ancho.
Tabla 1: Ancho de banda según carga de rotura y ángulo de artesa (Fuente: Rulmeca)
De esta manera, si tenemos o queremos instalar por ejemplo una banda EP 400/3, su ancho debiera ser de 400 mm al menos si los ángulos de los rodillos van de 20° a 35°, y de 450 mm si los ángulos de artesa fueran de 45°.
Con el mismo ancho de la banda, a mayor ángulo, se incrementa la capacidad de transporte volumétrica. En la práctica, deberemos elegir el ancho de banda necesario que me permita alcanzar la capacidad requerida, usando niveles de artesa de 30° a 35°. Solo se utilizan artesas de 45° en casos muy especiales.
4. Capacidad volumétrica
Se entiende por capacidad volumétrica (Ivt) a los metros cúbicos por segundo que puede transportar una banda transportadora en función del ángulo de reposo del material, los ángulos de artesa y el ancho de banda. Dicha capacidad es independiente del peso específico del material y se calcula para una velocidad de banda de 1m/s.
Imagen 5: Sección transversal de la banda (Fuente: Rulmeca)
Podemos obtener la capacidad volumétrica de nuestro transportador de las siguientes tablas:
Tabla 2: Capacidad volumétrica para estaciones planas (Fuente: Rulmeca)
Tabla 3: Capacidad volumétrica para estaciones con distintos ángulos de artesa (Fuente: Rulmeca)
Supongamos que tenemos un transportador de 800 mm, que transporta bagazo, que trabaja con estaciones de tríos a 30° y que va a una velocidad de 2,5 metros por segundo. ¿Cuál es su capacidad volumétrica?
Si buscamos en la tabla encontramos la capacidad volumétrica para una banda de 800 mm de ancho, que tiene un ángulo de artesa de 30° y al ser el material bagazo su ángulo de sobrecarga de 30° el resultado es de 352. Es decir, 352 son los m3 por hora que permite transportar la cinta si va a 1 m/s.
5. Capacidad en tn/h
Una vez que obtuvimos la capacidad volumétrica teórica de nuestro transportador (recordar que se calcula para una velocidad de 1 m/s), finalmente estamos en condiciones de calcular la capacidad real del sistema con la fórmula:
Donde:
- IVM: capacidad total [tn/h]
- Ivt: capacidad volumétrica [m3/h]
- Pe: peso específico del material [tn/m3]
- K: factor de corrección por inclinación
- K1: factor de corrección por alimentación
- V: velocidad de la banda en m/s [se coloca adimensional]
Como vemos partimos de la capacidad volumétrica y la multiplicamos por el peso específico del material. Para el bagazo el peso específico del material es de 0,4 tn/m3. En nuestro cálculo eso nos da (352 x 0,4)=140,8 tn/h.
Sin embargo, este cálculo debe estar corregido por dos factores. El primero (factor K) toma en cuenta la inclinación del transportador y el segundo (factor K1), la regularidad de la alimentación del sistema. Los determinamos de la siguiente manera:
En nuestro ejemplo vamos a suponer que el transportador es recto y no tiene ninguna inclinación y que la carga de la cinta transportadora es regular y continua.
Imagen 6: Factor de corrección por inclinación (Fuente: Rulmeca)
Imagen 7: Factor de corrección de alimentación (Fuente: Rulmeca)
Por último, nos queda multiplicar por la velocidad de la cinta que era 2,5 m/s. Con lo cual el resultado es de 352 toneladas por horas. Si lo expresamos en la ecuación presentada anteriormente nos queda:
6. Conclusiones
Este post es una continuación de “¿Cómo calcular la velocidad lineal de una cinta transportadora?”, con los cuales tenemos como objetivo exponer la forma de calcular la capacidad de nuestros sistemas de transporte.
A primera vista podemos pensar que realizar este cálculo puede resultar complejo o confuso. Sin embargo, si sabemos bien qué factores influyen en la capacidad de nuestro transportador (tipo de material, ancho y velocidad de banda y ángulo de artesa de rodillos), calcularlo es sólo cuestión de seguir ciertos pasos, como vimos en este post.
Al inicio, explicamos la importancia del cálculo de la capacidad de tu transportador. Tanto para auditar si tus instalaciones se encuentran funcionando a su capacidad, como una guía que aporta datos que debemos tener en cuenta a la hora de diseñar un transportador.
Esta serie de post incluye otro post sobre ¿Cuál es la rentabilidad económica de una mejora en una cinta transportadora? Esperamos que esta información les sea de utilidad.
