¿Cómo calcular la velocidad lineal de una cinta transportadora?
Como usuarios de una banda, lo que nos importa es la capacidad que tiene una cinta transportadora. Ahora ¿Cómo calculamos dicha capacidad? La misma, está correlacionada con cuatro variables: el ancho de la banda, el grado de artesa de las estaciones de tríos, la velocidad de la banda y el tipo de material que transporta.
En este post vamos a cubrir las últimas dos variables. Es decir, la relación que hay entre velocidad de una banda y el tipo de material que vamos a transportar. Y también vamos a ver de qué manera podemos calcular la velocidad a la que va una banda transportadora.
El post se encuentra estructurado en cuatro secciones. La primera, analiza una introducción a la capacidad de un transportador. La segunda, la relación entre la velocidad de una banda y el tipo de producto que transporta. La tercera, cómo calcular la velocidad lineal de una cinta transportadora. La cuarta y última contiene las conclusiones del post.
Índice
- Capacidad de un transportador.
- Velocidad y material a transportar.
- Cómo calcular la velocidad lineal de una cinta transportadora.
- Conclusiones.
1. Capacidad de un transportador.
Como comentamos en la introducción, la capacidad de un transportador aumenta con el ancho de la banda transportadora y la velocidad. Pero ¿podemos tener el ancho que quisiéramos y la velocidad que deseemos? La respuesta es no. Existen ciertas limitaciones con respecto a los anchos de la banda como así también las velocidades de las mismas.
¿Cómo podemos medir la capacidad de una banda? Para poder medir la capacidad de la misma, deberíamos estimar cuánto peso de material transporta la banda por metro lineal y después multiplicar este por la velocidad a la que va la banda transportadora.
Por ejemplo, si una banda transportadora va a 2 m/s y la banda transporta 50 kg por metro. Entonces esta banda tendría una capacidad de 100 kg por segundo. Si lo expresamos en toneladas por horas tenemos una capacidad de 360 toneladas horas. Esto podría darse por ejemplo con una banda de 600 mm de ancho que transporta azúcar y tiene estaciones de trìos con artesa de 30º.
En el siguiente post vamos a demostrar la manera de calcular la capacidad de un transportador utilizando su capacidad volumétrica. La velocidad va a ser uno de los determinantes fundamentales para calcular la capacidad.
Imagen 1: Determinación de capacidad volumétrica.
Pero ¿Qué influye en la determinación de la velocidad de la banda? ¿Uno puede utilizar cualquier tipo de velocidad en una banda transportadora? ¿Influye el tipo de producto que voy a transportar con la velocidad de la banda? ¿Hay alguna relación entre el ancho de las bandas y las velocidades máximas admisibles?
2 – Velocidad y material a transportar.
La velocidad de una banda está íntimamente relacionada con el tipo de material. Por ejemplo, si el material que transportamos es bagazo seco o virutas de maderas no podemos tener una velocidad superior a 3,5 m/s ya que el material se esparcirá por todos lados. Cuando los materiales tienen mucha cantidad de fino o son volátiles, las velocidades de las bandas deben reducirse para evitar derrames o polvo en suspensión. Otro ejemplo de esto es el azúcar seca o las harinas.
CEMA normaliza la compatibilidad entre las velocidades de los transportadores y el tipo de material que vamos a transportar.
Imagen 2: Material y Velocidad CEMA.
Los rangos de velocidades que establece son amplios. Es así que en cereales podemos encontrar transportadores a velocidad de 2 metros por segundo como cintas a 6 metros por segundos.
Sin embargo, la velocidad de una banda también se encuentra condicionada por los anchos de bandas que vamos a utilizar. En la siguiente sección, vamos a adentrarnos en la relación entre anchos de bandas y materiales.
A los fines de este post, vamos a determinar la velocidad de una banda compatible con los anchos de bandas y el tamaño de material que vamos a transportar:
Imagen 3: Tamaño del material, ancho de banda y Velocidad. Fuente Rulmeca.
A, B, C y D hace referencia a la abrasividad y el peso específico del material. Donde A son materiales ligeros no abrasivos con peso específico de 0.5 a 1 tn/m3. B materiales no abrasivos de peso específico 1 a 1.5 tn/m3 (peso medio). C son materiales abrasivos y de peso específico 1.5 a 2 tn/m3 (peso pesado). Y D son materiales abrasivos, pesados y cortantes, peso específico > 2 tn/m3.
Si por ejemplo, estamos analizando un caso de cereales (es un material tipo B) y con un ancho de 650 mm, la banda no debería superar los 2.75 mts/s. Si la banda tiene un ancho de 800 mm, podemos elevar esa velocidad hasta 3.2 mts/s. Al aumentar tanto el ancho de la banda como su velocidad, la capacidad del transportador se incrementa.
3. Cómo calcular la velocidad lineal de una cinta transportadora.
Para calcular la velocidad de la banda partimos de los datos de la placa del motor, de la reducción de velocidad y del diámetro del tambor de mando.
Lo que buscamos es determinar a qué cantidad de rpm gira el tambor de mando. Ya que al saber la cantidad de vueltas que da el tambor de mando por minutos y sabiendo su diametro podemos calcular los metros por segundos que recorre la banda.
Entonces lo primero que debemos determinar es a qué cantidad de vueltas gira el motor. Eso se encuentra en la placa del motor. Para el cálculo se utiliza las rpm a plena carga.
Posteriormente tenemos que ver la reducción. Si la reducción se hace a través de un reductor debemos ver en la placa del mismo cual es la relación. Por ejemplo, si la relación es uno en veinte (1/20) y las vueltas del motor son 1400 nominales, entonces el eje de salida tendrá 68 vueltas de salida por minuto.
En caso que la reducción se haga por medio de piñones y cadenas, lo que debemos hacer es dividir la cantidad de números de dientes del piñón o corona de mayor número de dientes por el número de dientes del piñón de menor diámetro.
Imagen 4: Reducción a cadena. Fuente Contitech.
Si la reducción es a través de poleas y correas, la lógica es la misma que la de las cadenas. Es decir, se divide el diámetro de la polea de mayor diametros por el diámetro de la polea menor.
Imagen 5: Reducción a correas. Fuente Contitech.
Independiente del método de reducción, lo que importa es poder determinar la cantidad de rpm a la que va a estar sometida el tambor motriz. Una vez que tenemos las rpm del tambor, debemos ver el diámetro del mismo.
La cantidad de metros que recorre una banda al pasar por una vuelta del tambor de mando se obtiene de calcular el perímetro del tambor de mando. Esto es igual a Pi por diámetro. Entonces, si tenemos un tambor de 500 mm de diámetro su perímetro será igual a 1.54 metros.
Para dar un ejemplo, supongamos que tenemos un motor de 1.400 vueltas; una reducción de 1/20, y un diámetro de tambor de 600. A ¿Qué velocidad va esta banda transportadora? La respuesta es:
Rpm nominal 1.400. Rpm a carga máxima 1.363. Reducción 1.363/20= 68,15 vueltas.
Perimetro 0.6 metros * 3.14 = 1,884 metros.
Velocidad = perímetro (1,884 metros) * Cantidad de Vueltas (68,15) / 60 (seg/min) = 2,14 m/s.
Es decir, esta banda con tambor de 600 mm y una reducción de sus 1.00 rpm en 1/20 tiene una velocidad de la banda de 2,14 metros por segundos. Dado el ancho de la banda, si el material no es muy abrasivo y cortante cumple perfecto con la velocidad permitida.
4. Conclusiones.
Este post pertenece a una serie de post vinculados a la determinación de la capacidad de los transportadores.
Dentro de las conclusiones que podemos obtener de este post es que no todos los tipos de materiales son compatibles con distintas velocidades. Aún cuando pudiera por condiciones mecánicas alcanzar velocidades más altas, no es recomendable que materiales volátiles o con presencia de finos alcancen velocidades altas.
Los anchos de las bandas transportadoras también condicionan la velocidad a las cuales pueden ir las cintas transportadoras. Para bandas de 800 mm y 600 mm de ancho (las standard del mercado argentino) las velocidades no debieran superar los 3 m/s.
La velocidad de una banda surge de saber la cantidad de vueltas que da el tambor motriz y del diámetro de este último. La ecuación del perímetro del tambor nos permite saber cuántos metros recorre una banda al dar una vuelta el tambor.
Independientemente del método de reducción de rpm del motor que se utilice, siempre es posible calcular las rpm de salida. Y de esta manera calcular las vueltas por minuto del tambor de mando. Luego, debemos convertir la medida en segundos para poder estimar cuantos metros por segundo recorre nuestra banda.
