Elevador de Cangilones
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Tipo de abrasividad Escala de MOHS
Material Abrasivo 6 a 10
Material medianamente abrasivo 3 a 5
Material no abrasivo 1 a 2
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS MATERIALES A TRANSPORTAR:
ABRASIVIDAD: Es la capacidad de un material de desgastar a otra superficie. Se clasifican de acuerdo a la escala de MOHS de la siguiente manera:
Tabla Nº 1. Tipo de abrasividad
CORROSIVIDAD: Se mide mediante el factor de acidez (PH) de la siguiente forma:
Tipo de Corrosividad Factor (PH)
Sustancia corrosiva 1 a 6
Sustancia medianamente corrosiva 7
Sustancia no corrosiva (básica) 7 a másTabla Nº 2. Tipo de corrosividad
FRIABILIDAD: Es la compactación que sufre un material a través del tiempo. Se manifiesta sobre todo cuando un material se almacena a la intemperie y absorbe la humedad del ambiente a través del tiempo, lo que tiende a endurecer su superficie.
Fig. Nº 1. Ángulo de reposo
FLUIDEZ: Es la factibilidad que tiene un material de deslizarse sobre superficie se mide mediante el ángulo de reposo o ángulo de rozamiento
Tipo de Fluidez Ángulo de reposo
Livianamente fluido 0º - 15º
Fluidamente bueno 15º - 30º
Medianamente Fluido 30º - 45º
Fluidez pesada 45º - 70º
Tabla Nº 3. Tipo de fluidez
)(
TEMPERATURA DE TRABAJO: Es la temperatura del material a transportar y la temperatura en la que opera el transportador.
Tipo de temperatura Temperatura ( ºF )
Temperatura fría Menor a 32 ºF
Temperatura ambiente 32 ºF a 150 ºF
Temperatura caliente 150ºF a 300 ºF
Temperatura muy caliente 300 ºF a 900 ºF
Alta temperatura Mayor a 900 ºF
Tabla Nº 4. Tipo de temperatura
Tipo de tamaño Tamaño
Tamaño fino Malla 100 a malla 250
Tamaño palpable Malla menor a 400
Tamaño granular Malla 100 hasta ¼”
Tamaño guijarro ¼” a 2”
Tamaño pequeño 2” a 4”
Tamaño mediano 4” a 6”
Tamaño grande 6” a 12”
Tamaño muy grande Mayor de 12”
Tabla Nº 5. Tipo de tamaño
Nota: Cuando se tiene diferentes tamaños de material, para calcular la capacidad se debe tomar las partículas de menor tamaño.
Definiciones
Es una máquina especial utilizada
para elevar y transportar en forma
continúa materiales a granel o en
terrones, a lo largo de una trayectoria
vertical o ligeramente inclinada con
respecto a la vertical hasta un ángulo
de 30º.
Fig. Nº3. Elevador de cangilones (fajas)
• Existen también los elevadores de cangilones que se montan
igualmente espaciados sobre fajas o cadenas.
• Este tipo de elevador ocupa poco espacio pudiendo elevarse
materiales hasta una altura de 50 ó 60 metros, en la práctica
las alturas que más se utilizan están comprendidas entre 7 a
23 metros.
• La capacidad de transporte puede llegar de 500 a 600
m3/h.
• Las velocidades de trabajo normalmente están
comprendidas entre 0.5 m/s hasta 4 m/s (0 98 pies /min.
hasta 780 pies/min).
El elevador de cangilones consta de las siguientes partes:
un cuerpo, un chute de carga, un chute de descarga, una
plataforma de inspección; una polea superior y una polea inferior en
caso de utilizar fajas o un sprocket superior y un sprocket inferior
en el caso de utilizar cadenas, una faja o cadena donde se montaran
los cangilones, un sistema de transmisión consiste en un
motorreductor con una transmisión por cadena de rodillos, ubicada
en el cabezal superior, un eje superior, un sistema antiretorno
(trinquete o frenos) ubicados en el cabezal superior, un templador
ubicado en el cabezal inferior, un eje inferior, chumaceras de
rodamientos, etc.
Fig. Nº4. Elevador de cangilones (cadena)
Fig. Nº5. Elevador de cangilones (componentes)
ELEVADORES DE CANGILONES DE DESCARGA CETRÍFUGA (ESPACIADOS)
Es el tipo de elevador que se utiliza con mayor frecuencia, con cangilones de acero o de hierro maleable, montados sobre fajas o cadena, espaciados a intervalo ligeramente mayores que la profundidad de los cangilones, para evitar interferencias en la carga y la descarga (de 2 a 3 veces la profundidad del cangilón)Este tipo de elevador opera por lo general verticalmente y manipula materiales en terrones finos y pequeños de hasta 2” y que fluyen libremente tales como: cereales, carbón, arena, azúcar, etc. Operan a 82% de la velocidad crítica.Los cangilones son cargados por la acción simultanea de 2 movimientos: uno es el material que fluye hacia los cangilones y el otro, la acción de recoger que realizan los cangilones del fondo del elevador.Las velocidades son relativamente altas, entre 200 y 400 pies/ minuto (de 1 a 2 m/s); asegurando así por lanzamiento del material contenido, el vaciado completo del material del cangilón al dar la vuelta en la polea motriz. Se diseña con frecuenta para capacidades hasta de 60 ton/h.
ELEVADORES DE CANGILONES DE DESCARGA POSITIVA
Este es un tipo especial de elevador de cangilones similar al elevador de descarga de cangilones centrífuga, excepto que los cangilones espaciados están montados entre 2 filas de cadena, las cuales después de dar vueltas por las ruedas de la polea superior pasan sobre un eje o árbol que los empuja hacia adentro para invertir los cangilones y aumentar el intervalo de descarga produciendo un vaciado completo del material. La velocidad de operación es baja alrededor de 100 a 120 pies/min., se emplea para manipular materiales livianos, aereados, polvorientos o pegajosos, los cuales no descargan fácilmente en elevadores de descarga centrífuga. Los cangilones deben ser grandes o espaciados a corta distancia para producir así capacidades iguales a aquellas de un elevador de descarga centrífuga.
ELEVADORES DE CANGILONES CONTINUOS
Este tipo de elevador de cangilones es utilizado para manipular materiales en terrones más grandes de 2” a 5” y materiales que presenten dificultades de manipulas con un elevador de descarga centrifuga. Operan a velocidades de 40 a 50% de la velocidad crítica; correspondiente a 100 pies/min. o menos. Usualmente se utiliza para materiales pegajosos difíciles de desprenderse de los cangilones, materiales frágiles o materiales muy pesados.
ELEVADORES DE CANGILONES DE SUPER CAPACIDAD
Este tipo de elevador se utiliza para las más altas capacidades y materiales pesados, tales como: carbón, piedra, minerales, etc. Los cangilones se montan sobre cadenas con descarga normal, continuos. La diferencia es que son mas grandes, y para darle mayor resistencia los cangilones se fijan a la cadena mediante ejes transversales de acero que sirven como pines de la cadena, operan de 25% 30% de la velocidad crítica.
Sirve para determinar la trayectoria de las partículas al momento de la descarga, así como también para el cálculo de la velocidad límite denominada velocidad crítica. Para casos, generales las velocidades de trabajo fluctúan entre el 80 a 82% de la velocidad crítica, existiendo otros casos en los cuales se puede trabajar con un tipo de elevador denominado de supercapacidad y que van a trabajar entre el 100 y 120% de la velocidad crítica.
Fig. Nº5. Dinámica del Elevador
.cangilones los de gravedad de centro del línea la a eje, del centro el desde RadioR gc ..
Fuerza Centrífuga )( CF
1.12) (ecuaciónR
V
g
w
R
VmF
gcgcC
..
2
..
2
Velocidad Tangencial de los cangilones (V)
1.13) (ecuaciónND
V gc
60
..
Reemplazando la ecuación 1.13; en la ecuación 1.12
1.14) (ecuación
R
ND
g
wF
gc
gcC
..2
2..
)60(
La descarga sed produce cuando:
WFC La descarga sed produce cuando:
Entonces:
1.15) (ecuaciónR
ND
g
wW
gc
gc
..
22..
2
3600
)(
La velocidad crítica de la polea superior viene dada por:
1.16) (ecuaciónRPMDR
Ngcgc
)(
6.7619.54
....
1.17) (ecuaciónxfaja la de espesorRR canguilónpoleagc ..
Radio desde el centro del eje hasta l línea del centro de gravedad de los cangilones ..gcR
(pies) c.g. del línea la hasta DiámetroD
(pies) c.g. de línea la hasta RadioR
pies/s 32.3 gravedad la de nAceleracióg
canguilón del gravedad de centro x
Donde
c.g.
gc
2
..
:
Peso de la carga en cada cangilón )(G
1.18) (ecuaciónkglG )(
0.9 :pequeños pedazos Para
0.6 :grandes pedazos Para
cangilón del relleno de ecoeficient
(kg/litro) carga la de granel a peso
(litros) cangilón del volumenl
Donde
:
Productividad del elevador de cangilones
1.19) (ecuaciónhtont
VGQ
)/(6.3
(m) cangilones entre pasot
(m/s) elevador del lineal VelocidadV
(kg) cangilón el en carga la de PasoG
Donde
:
Paso entre cangilones )(t
cangilón del dprofundida o altura h
:Donde
cadena de paso del múltiplo t
:cadenas utilizan que elevaodres Para
ht
:escama de o continuos cangilones Para
h3) ó (2t
:centrífuga descarga de cangilones Para
Elevador cargado por arriba, por el chute de carga, este tipo de carga utilizan los elevadores de cangilones continuos tipo de escama.
Fig. Nº 6. Carga por arriba del chute de carga
Carga mixta, por el chute de carga y sacando del fondo. Este sistema utilizan los elevadores espaciados normales.
Fig. Nº 7. Carga mixta por carga y por el fondo
Descarga por lanzamiento por acción de la fuerza centrífuga, este tipo de descarga se da en los elevadores de cangilones que utilizan fajas y giran a alta velocidad.
Fig. Nº 8. Descarga por lanzamiento
Descarga por derrame utilizando un piñón de descarga, se utilizan en los elevadores de cangilones de marcha lenta que utilizan cadenas.
Fig. Nº 9. Descarga por derrame usando cadenas
Descarga por derrame utilizando cangilones continuos tipo escama, adecuado para elevadores que utilizan fajas y de marcha lenta hasta de 0.8 m/s.
Fig. Nº 10. Descarga por derrame usando fajas
Cangilones tipo A: generalmente se utilizan en elevadores de cangilones de descarga centrifuga, que pueden utilizar fajas o cadena. Se fabrican de planchas metálicas laminadas y soldadas. En algunos casos se puede fabricar por fundición de espesor uniforme tienen ángulos adecuados con la finalidad de facilitar la descarga. Es el tipo de cangilón más utilizado, es adecuado para elevar: cereales, cemento, carbón, pulpa y materiales similares.
Fig. Nº 11.Cangilón tipo “A”
Cangilones tipo AA, es similar al tipo “A” pero posee un borde de mayor espesor que el cuerpo en sí, para resistir condiciones más severas de desgaste se utilizan para elevar materiales pesados como: piedra, grava, así como también materiales bastante abrasivos.
Fig. Nº 12.Cangilón tipo “AA”
Cangilones tipo “AA – RB”, se utilizan sobre todo para condiciones severas en la industria minera, también en la industria del cemento y fertilizante. Los bordes reforzados permiten aumentar la resistencia del cangilón para contrarrestar la fuerza que tiene a separar los cangilones y las cadenas debido a que pueden alojarse en dichos espacios, el material en sí. De igual manera se prolongará el tiempo de servicio.
Fig. Nº 13.Cangilón tipo “AA-RB”
Cangilones tipo “B”, este tipo de cangilón es usado para materiales altamente quebrados, piedras, minerales, etc. Pero su aplicación principal es preferentemente en elevadores de cangilones inclinados
Fig. Nº 14.Cangilón tipo “B”
Cangilones tipo “SC”, se utilizan para elevar materiales pegajosos tales como: azúcar, arcilla, minerales húmedos y finamente pulverizados que tienen a pegarse a los cangilones
Fig. Nº 15.Cangilón tipo “SC”
Es un dispositivo especial, que permite la rotación de la polea superior en un solo sentido, para evitar el retroceso del “lado de la carga” del elevador de cangilones.
Considerando esta posición se efectúa el cálculo del borde de la pendiente de la rueda y del trinquete al aplastamiento por la presión lineal.
Fig. Nº 16. Trinquete
Compresión o aplastamiento del trinquete debido a la presión lineal (q)
1.20) (ecuaciónqb
Pq
) 7 Nº Tabla ( trinquete del diente del borde el en admisible lineal esiónq
trinquete del diente del borde del anchurab
ncialcircunfere FuerzaP
Donde
Pr
:
Fuerza circunferencial (P)
1.21) (ecuaciónmZ
M
D
MP TORTOR
22
trinquete. del rueda la de árbol el en actúa que torsor momentoM
trinquete. del rueda la de engrane de módulom
trinquete. del rueda la de dientes de númeroZ
trinquete. del rueda la de exterior diámetroD
:Donde
TOR
Relación entre la anchura del diente (b) y el módulo (m)
1.22) (ecuaciónm
b
mm) 4 a (2 rueda la de diente del ancho diente de Anchura
m
b (kg/cm) q
Material de la ruedadel trinquete
Margen de seguridad
Acero fundido o acero gris 1.5 a 6 150 5
Acero SAE 1025 1.5 a 4 300 4
Acero SAE 1035 1.5 a 4 300 4
Acero (St 37) 1 a 2 350 3
Acero SAE 1045 1 a 2 400 3
Tabla Nº 7. Parámetros para el diseño de un trinquete
Cálculo del módulo (m)
mm m
1.23) (ecuacióncm qZ
Mm TOR
6
2
Considerando el diente de la rueda del trinquete como una viga cantilever empotrada a la distancia: h = m; sección de encastres:
1.24) (ecuaciónmQ 5.1
Momento de resistencia a la flexión (W)
1.25) (ecuaciónmba
W
6
25.2
6
22
Momento flector que flexiona al diente (MFLEX):
1.26) (ecuaciónZ
Mm
mZ
MmPhPM TORTOR
FLEX
22
Tensión de flexión actuante (σFLEX)
1.27) (ecuaciónmZ
M
W
MFLEX
TORFLEXFLEX
325.2
12
material del admisible flexión de tensión
Donde
FLEX :
Considerando los valores admisibles de la tensión de flexión según los márgenes de seguridad (n) indicados en la Tabla Nº 7
1.28) (ecuación(cm) Z
Mm
FLEX
TOR
375.1
Para las ruedas de trinquetes interiores:
1.29) (ecuaciónma 3
El módulo se determina por:
1.30) (ecuación (cm) Z
Mm
FLEX
TOR
31.1
Nota: se recomienda fabricar el trinquete solo de acero.
Tensión en la sección peligrosa del gatillo (n - n)
Se produce un esfuerzo complejo:
1.31) (ecuación' B
lP
B
PFLEX
2
6
material del admisible compleja flexión de tensión
6n
trinquete del anchoB
:Donde
FLEX
'
Nota: Para mejorar las condiciones de operación se puede colocar un segundo gatillo, si el elevador es muy alto y muy cargado se puede colocar dos trinquetes, a ambos lados del eje superior.
Fig. Nº 17. Polea superior
(pulg) polea la de terminales discos entre distanciab
(pulg) srodamiento entre distanciaL
(lb) polea la en total cargaP
(lb/pulg) actuante flector MomentoM
Donde
:
Momento flector actuante en la polea superior (M)
Se produce un esfuerzo complejo:
1.32) (ecuaciónbLP
M
4
)(
Momento torsor actuante (T)
1.33) (ecuaciónTTT )( 21
(pulg) superiorpolea la de exterior Radio
(lb) )flojo (lado cargade de lado el en TensiónT
(lb) tenso) (lado carga de lado el en TensiónT
pulg)(lb actuante torsor MomentoT
Donde
2
1
:
A veces es más conveniente calcular el momento torsor haciendo uso de las siguientes fórmulas:
1.34) (ecuaciónpulg)(lb N
HPT
63000
superiorpolea la de RPMN
polea la por atransmitid PotenciaHP
Donde
:
1.35) (ecuación)m(kg N
kWT
974
superiorpolea la de RPMN
polea la por atransmitid PotenciaWk
Donde
:
1.36) (ecuación)cm(kg N
CVT
71700
superiorpolea la de RPMN
polea la por atransmitid PotenciaCV
Donde
:
Notas:•En la práctica se considera un pliegue de faja por cada 150 mm de diámetro de polea.•No se recomienda la utilización de untas vulcanizadas para unir las fajas.•Se recomienda colocar una ventanilla de inspección en el cabezal superior.