Bandas transportadoras

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1 BANDAS TRANSPORTADORAS Departamento de Ingeniería Mecánica Universidad Carlos III de Madrid TRANSPORTES BANDAS TRANSPORTADORAS INTRODUCCIÓN Una banda o cinta transportadora es una estructura de goma o tejido en forma de correa cerrada en anillo, con una unión vulcanizada o con empalme metálico, utilizada para el transporte de materiales. Las bandas transportadoras son los aparatos más utilizados para el transporte de objetos sólidos y material a granel a gran velocidad y cubriendo grandes distancias

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BANDAS TRANSPORTADORAS

BANDAS TRANSPORTADORAS

Departamento de Ingeniería MecánicaUniversidad Carlos III de Madrid

TRANSPORTES

BANDAS TRANSPORTADORAS

INTRODUCCIÓN

Una banda o cinta transportadora es una estructura de goma o tejido en forma de correa cerrada en anillo, con una unión vulcanizada o con empalme metálico, utilizada para el transporte de materiales.

• Las bandas transportadoras son los aparatos más utilizados para el transporte de objetos sólidos y material a granel a gran velocidad y cubriendo grandes distancias

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BANDAS TRANSPORTADORAS

ELEMENTOS

Tambor impulsor Banda

DescargadorRodillos

Rodillos

Cargador

Tensor extremo

Dispositivo tensor

BastidorTambor desviador

Limpiador

BANDAS TRANSPORTADORAS

BANDA O CINTA

Bandas de tejido o textiles lisas

•Definición (UNE 18 025):– El ancho, expresado en milímetros.– La calidad de los recubrimientos (norma UNE 18 052).– El número de telas.– La calidad del tejido (norma UNE 18 052).– El espesor del recubrimiento superior (décimas de milímetro).– El espesor del recubrimiento inferior (décimas de milímetro).– El desarrollo o longitud de la banda (metros).

500 / A – 4 L / 35 – 15 des 50 UNE 18025Ancho banda (mm)

Altamente resistente a la abrasión

Formada por 4 telas ligeras (tipo L)

Espesor del recubrimiento superior (décimas de mm)

Espesor del recubrimiento inferior (décimas mm)Desarrollo (m)

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BANDAS TRANSPORTADORAS

BANDA O CINTA

Bandas de tejido o textiles lisas

•Calidad de los recubrimientos (UNE 18 052)

•Calidad del tejido (UNE 18 052)3501050C

5002000B

5502500A

Alargamiento a la roturamínimo (%)

Resistencia a tracción mínima(g/mm2)Calidad de recubrimiento

352075P

302070LS

252060L

Alargamiento a la rotura (%)

Resistencia a tracción mínima(kgf/cm)

TramaResistencia a tracción

mínima (kgf/cm)

UrdimbreCalidad del

tejido

BANDAS TRANSPORTADORAS

BANDA O CINTA

Bandas de tejido o textiles lisas

• Número de capas:

1100mS Tz

B R⋅

=⋅ ⋅

coeficiente de seguridad

131211Coeficiente Seguridad (S)

más de 9de 6 a 9de 3 a 5Número de Capas (z)

Coeficientes de Seguridad para Bandas de Carcasa textil (norma DIN 22101 )

ancho de la banda (metros)

tensión máxima de trabajo de la banda

(kgf )

resistencia nominal de cada capa textil

(kgf/cm)

• Depende del tiempo en que la banda completa su recorrido, ya que de él dependen:

– El número de flexiones en los tambores.– Los impactos de carga.

• Si el tiempo de recorrido es superior a5 minutos ⇒ - 2 capas

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BANDAS TRANSPORTADORAS

BANDA O CINTA

Bandas para el transporte inclinado o vertical

•Inconveniente banda textil lisa:– Límite de inclinación : 18º - 20º

• Diferentes soluciones:– Bandas con superficie rugosa:

• Bandas con perfil de espina de pescado.• Bandas perfiladas de tipo Nasta, Nappula, Ripa y Pyramid.• Bandas de tipo Grip Top.• Bandas de tipo Ripro.

– Bandas nervadas en forma de U y V.– Bandas de bordes corrugados.

BANDAS TRANSPORTADORAS

TAMBORES

Ángulo de abrace mayor Mayor fuerza transmitida

Tambor accionador

Encargado de transmitir el movimiento por el grupo motor-reductor a la banda.

• Garantizar máxima adherencia ⇒ Menor deslizamiento.

Tambor simpleϕ = 180º

Tambor simple con polea desviadora210º ≤ ϕ ≤ 230º

Tambor en tándem350º ≤ ϕ ≤ 480º

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BANDAS TRANSPORTADORAS

TENSIONES

• Las tensiones varían en toda la longitud de la banda.• Dependen de:

– La disposición de la banda transportadora.– El número y disposición de los tambores de accionamiento.– Las características del accionamiento y de los frenos.– El tipo y disposición de los dispositivos de tensión de la banda.– La fase de funcionamiento (arranque, marcha normal, frenado, etc.).

BANDAS TRANSPORTADORAS

TENSIONES

Un solo tambor de accionamiento

• Situación más común.• Condiciones de funcionamiento correcto:

– Las fuerzas periféricas aplicadas a los tambores de accionamiento tiene que ser transmitidas a la banda por rozamiento sin que se produzca deslizamiento.

– La tensión aplicada a la banda será adecuada para impedir que se produzcan flechas importantes entre dos estaciones de rodillos portantes.

Ángulo de arrollamiento

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BANDAS TRANSPORTADORAS

TENSIONES

Un solo tambor de accionamiento

• Ecuación Euler-Eytelwein (en ausencia de deslizamiento):

1

2

T eT

µ ϕ⋅=

1 2 uT T F= +

1 2

2

1T T eT

µ ϕ⋅−= − 1 2

2 2

1uFT T eT T

µ ϕ⋅−= = −

2 11

( 1) u T uT F C Feµ ϕ⋅= ⋅ = ⋅

1 1 u TS ueT F C F

e

µ ϕ

µ ϕ

⋅= ⋅ = ⋅−

BANDAS TRANSPORTADORAS

TAMBORES

Diámetro de los tambores

Diámetro total del tambor sin tener en cuenta las capas protectoras de goma, cerámica o cualquier otro material, si están expuestos al desgaste.

• Factor importante para el correcto funcionamiento de una instalación: – Determina el grado de esfuerzo al que va a estar sometida la banda en las flexiones que

provoca su paso por ellos.– La superficie de contacto entre la banda y el tambor motriz ha de ser la suficiente para

dar la fuerza de accionamiento necesaria evitando un tensionamiento excesivo

Diámetro mayor Más esfuerzo a transmitir

Page 7: Bandas transportadoras

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BANDAS TRANSPORTADORAS

TAMBORES

Diámetro de los tambores

accionadortambortensortamborextremotambor DDD 8.0≅=

accionadortambordesviabletambor DD 65.0≅

2.0001.8001.6001.4001.2501.000800630500400320250200

Diámetros de tambores normalizados s/DIN 22101

min360 FD

p Bπ ϕ⋅

=⋅ ⋅ ⋅

Diámetro mínimo del tambor motriz

recomendado para bandas textiles (m)

Fuerza de accionamiento (kg)

Ángulo de arrollamiento

(grados)

Ancho de la banda (m)

Capacidad de transmisión tambor/banda: 1.600÷2.000 Kg/m²

En subterráneas, hasta 3.500 kg/m²

BANDAS TRANSPORTADORAS

PESO DE LAS PARTES MÓVILES

( )T B R TBM kg M M M= + +

Peso de las partes móviles (kg):

Peso de las partes móviles por unidad de longitud (kg/m):

TT

MPL

=

Longitud de la banda (m):

Masa de la banda (kg):

Masa de losrodillos (kg):

Masa de lostambores (kg):

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BANDAS TRANSPORTADORAS

PESO DE LAS PARTES MÓVILES

2191772200

2051682100

1781441800

1601321001650

143121911500

12710782701350

1109571631200

948264521050

79705545900

63574637750

49453629600

332523450

Banda de cables de aceroRodillos 152 mm

Banda PesadaRodillos 152 mm

Banda moderadaRodillos 127 mm

Banda ligeraRodillos 102 mm

Peso de las partes móviles por unidad de longitud (kg/m)Ancho de la banda

(mm)

BANDAS TRANSPORTADORAS

PESO DE LA CARGA POR UNIDAD DE LONGITUD

0,278 [kg/m]3,6G

Q Qqv v

= = ⋅⋅

Capacidad de la banda (t/h)

Velocidad de la banda (m/s)

Page 9: Bandas transportadoras

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BANDAS TRANSPORTADORAS

RESISTENCIAS AL MOVIMIENTO

• Clasificación (UNE 58-204-92):1. Resistencias principales, FH

2. Resistencias secundarias, FN3. Resistencias principales especiales, FS1

4. Resistencias secundarias especiales, FS2

5. Resistencias debidas a la inclinación, FSt

1 2u H N S S StF F F F F F= + + + +

Aparecen en todas las instalaciones (1) y (2)Aparecen en algunas instalaciones (3) y (4)Actúan en toda la banda (1) y (3)Actúan en ciertas zonas (2) y (4)

BANDAS TRANSPORTADORAS

RESISTENCIAS AL MOVIMIENTO

•La resistencia al giro de los rodillos portadores, debido al rozamiento en los rodamientos y juntas de los rodillos.•La resistencia al avance de la banda debida a la rodadura de la misma sobre los rodillos.

Resistencias principales

[ ](2 ) cosH RO RU B GF f L g q q q q δ= ⋅ ⋅ ⋅ + + ⋅ + ⋅

Coef. de fricción

Masa de los rodillos de trabajo por unidad de longitud (kg/m)

Masa de los rodillos de retorno por unidad de longitud (kg/m)

Masa de la banda por unidad de

longitud (kg/m)

Masa de la carga por unidad de

longitud (kg/m)

Ángulo de inclinación

0,050Fricción

0,023 – 0,030Desfavorable

0,020Normal

0,018Favorable

Rodamiento

fEstadoTipo deCojinete

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BANDAS TRANSPORTADORAS

•Cuando L > 80 m ⇒ FN < FH:

RESISTENCIAS AL MOVIMIENTO

Resistencias secundarias

[ ][ ]

(2 ) cos

(2 ) cosH N L RO RU B G

C RO RU B G

F F f C L g q q q q

f L g q q q q

δ

δ

+ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + + ⋅ + ⋅ =

= ⋅ ⋅ ⋅ + + ⋅ + ⋅

Coef. de fricción Masa de la carga por unidad de

longitud (kg/m)

Ángulo de inclinación

Masa de la banda por unidad de

longitud (kg/m)Masa de los rodillos de retorno por unidad de longitud (kg/m)

Masa de los rodillos de trabajo por unidad de longitud (kg/m)

Longitud corregida de la banda (m)

BANDAS TRANSPORTADORAS

FACTOR DE CORRECIÓN DE LA LONGITUD

Las bandas transportadoras de poca longitud necesitan mayores esfuerzos para vencer la resistencia a la fricción que las bandas de gran longitud.

Longitud de banda corregida (m):

c LL C L= ⋅

1.051.11.21.31.41.51.61.71.822.2CL

500400320250200160125100806350Longitud banda (m)

2.42.62.93.23.644.55.15.96.65.69CL

4032252016131086543Longitud banda (m)

Factor de corrección

Page 11: Bandas transportadoras

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BANDAS TRANSPORTADORAS

RESISTENCIAS AL MOVIMIENTO

Resistencias debidas a la inclinación

St GF q H g= ⋅ ⋅

Masa de la cargapor unidad de

longitud (kg/m)Altura de la

instalación (m)

BANDAS TRANSPORTADORAS

POTENCIA DE ACCIONAMIENTO EN EL TAMBOR

Potencia de accionamiento en el motor

Fuerza que se oponeal movimiento (N)

Velocidad de la banda (m/s)

A uP F v= ⋅

1

Am

PPη

=

Page 12: Bandas transportadoras

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BANDAS TRANSPORTADORAS

Coeficiente de fricción de partes móviles

Longitudde la banda

Peso por metro de partes móviles (kg/m)

Peso por metro de banda

( ) ( )3

0103600C

gTN W C Pg L L vv

⎛ ⎞= + +⎜ ⎟

⎝ ⎠

2

2

1

12l

Wl

WBP ++=

Coeficiente de pérdidas

Peso rodillo de apoyoPeso rodillo de retorno

Separación entre rodillo

0

3.7-6 m alta calidad5-25m antifriccion11 m inst. normales

L⎧⎪= ⎨⎪⎩

POTENCIA DE ACCIONAMIENTO EN EL TAMBOR

BANDAS TRANSPORTADORAS

( )3 310 10

3600 3600IgT gTN W H L senα= ⋅ = ⋅ ⋅

Con inclinación:

Total:

( )T c IN W N N= +

POTENCIA DE ACCIONAMIENTO EN EL TAMBOR

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BANDAS TRANSPORTADORAS

CAPACIDAD DE TRANSPORTE

3600Q v A kγ= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅Capacidad de transporte (t/hora)

Velocidad (m/s)

Sección transversaldel material sobre la

banda (m2)

Peso específicodel material (t/m3)

Coef. de reducción de capacidad de la banda debida a la inclinación

0,810,850,890,910,930,950,970.,980,991,0k

2018161412108642Inclinación(grados)

BANDAS TRANSPORTADORAS

Depende de: - fluidez del material- condiciones de transporte

CAPACIDAD DE TRANSPORTE

• La sección transversal del material sobre la cinta depende de:– La anchura útil (b) de la cinta que es en sí misma función de la anchura real B:

••

– El número, disposición y dimensiones de los rodillos.– La forma del talud dinámico del material sobre la cinta limitado por una curva

de forma parabólica y caracterizada por el ángulo de talud dinámico θ.

0.9 0.05 para B 2 mb B= ⋅ − ≤0.2 para B > 2 mb B= −

Un rodillo Dos rodillos Tres rodillos

1 2S S S= +( )2

1 3 3( ) cos6

tgS l b l θλ= + − ⋅ ⋅

( )332 3

( ) 1 sin2 cos 2

b lb lS l λλ

−⎛ ⎞−⎛ ⎞= + ⋅ ⋅ ⋅⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

Ángulo de terna

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BANDAS TRANSPORTADORAS

CAPACIDAD DE TRANSPORTE

• Materiales de tamaño uniforme (cereales, gránulos o piedras trituradas) no influyen en el ancho de la banda.

• Materiales no clasificados (materiales obtenidos de cantera o mina) influyen en el ancho de la banda:

– Tamaño máximo de material.– Porcentaje de finos y gruesos.

• Puede ocurrir que para capacidades pequeñas el ancho de banda sea grande ⇒ antieconómico

53θ ≤ 20º

10620º ≤ θ ≤ 30º

100 % gruesos10 % gruesos, 90 % finosÁngulo de talud dinámico

BANDAS TRANSPORTADORAS

CAPACIDAD DE TRANSPORTE

• La velocidad de la cinta tiene que ser lo mayor posible debido a que los anchos serán más pequeños.

• La velocidad depende de las propiedades del material:– Fluidez. Riesgo de producción de polvo.– Abrasividad. Riesgo de producción de cortes en la banda.– Friabilidad. Riesgo de fraccionamiento del material.– Tamaño. Tamaños grandes y pesados producen un gran impacto sobre la banda,

debilitando el tejido de la misma.

1,05 – 1,68Cualquier anchoMateriales no abrasivos

2,093,354,195,24

500650 a 10001200 a 12001400 a 2400

Carbón, arcilla compactada, minerales blandos y tierras,

piedras trituradas de pequeño tamaño

2,623,354,195,24

500650 y 800

1000 y 12001400 y 2400

Granos y otros materiales que fluyen bien y no son

abrasivos

V (m/s)B (mm)Material

0,3 a 0,6Cualquier ancho

Bandas extractoras, planas o en artesa, con materiales finos no abrasivos o medianamente

abrasivos

1,31 a 2,09Cualquier ancho

Arena de fundición preparada o apelmazada

1,682,093,35

500650 y 800

1000 a 2400

Minerales con aristas vivas, duros y pesados, piedras

trituradas de pequeño tamaño

V (m/s)B (mm)Material

Page 15: Bandas transportadoras

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BANDAS TRANSPORTADORAS

CAPACIDAD DE TRANSPORTE

9000,2536

8780,2467

8400,2368

7980,2240

7380,2071

6800,1903

3510,09801400

6540,1828

6380,1777

6100,1705

5800,1612

5370,1491

4940,1370

2550,07101200

4450,1236

4340,1205

4150,1152

3940,1094

3650,1013

3360,0933

1730,04801000

2760,0766

2690,0747

2580,0716

2440,0677

2270,0630

2080,0577

1080,0300800

1760,0488

1720,0477

1640,0455

1560,0433

1440,0400

1330,0369

690,0191650

980,0272

950,0263

910,0252

870,0241

800,0222

740,0205

380,0105500

11900,3355

45º

11600,3264

40º

11100,3134

35º

10550,2965

30º

1600

B\λ

4640,1294

9761055

25º

8980,2519

20º

Capacidad en m3/hora para v = 1 m/s

Sección transversal en m2

5,244,193,352,622,091,681,311,050,840,66

• Velocidades normalizadas en m/s (DIN 22101)

BANDAS TRANSPORTADORAS

( )20,9 0,05Q C B v kγ= − ⋅ ⋅ ⋅Flujo de material transportado (t/h)

Coeficiente geométrico (depende de la sección de la banda)

velocidad de la banda (m/s)

Ancho de banda (m) Densidad del material (t/m3)

CAPACIDAD DE TRANSPORTE

Page 16: Bandas transportadoras

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BANDAS TRANSPORTADORAS

CAPACIDAD DE TRANSPORTE

Geometría de la cinta:• L = 805 m, desnivel = 150 m, inclinación = 10,73º• Ángulo de terna = 35ºCapacidad a transportar: 1500 T/hora

EJEMPLO

Caliza•Peso específico = 1,4 T/m3

•Granulometría: •10% de gruesos, tamaño máximo: 250 mm•Ángulo de talud dinámico o sobrecarga: 15º•No abrasivo, friable pero no reduce su precio, por ser necesaria una trituración posterior

¿Velocidad?¿Ancho de la Banda?

BANDAS TRANSPORTADORAS

CAPACIDAD DE TRANSPORTE

EJEMPLO

53θ ≤ 20º

10620º ≤ θ ≤ 30º

100 % gruesos10 % gruesos, 90 % finosÁngulo de talud dinámicoθ=15º

Tamaño máximo de grano 250 mm:B = 3 ⋅ Tamaño máximo = 3 ⋅ 250 = 750 mm

B=800 mm

0,810,850,890,910,930,950,970.,980,991,0k

2018161412108642Inclinación(grados)

Page 17: Bandas transportadoras

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BANDAS TRANSPORTADORAS

CAPACIDAD DE TRANSPORTE

EJEMPLO

ÁNGULO DE TALUD DINÁMICO O SOBRECARGA θ

9000,2536

8780,2467

8400,2368

7980,2240

7380,2071

6800,1903

3510,09801400

6540,1828

6380,1777

6100,1705

5800,1612

5370,1491

4940,1370

2550,07101200

4450,1236

4340,1205

4150,1152

3940,1094

3650,1013

3360,0933

1730,04801000

2760,0766

2690,0747

2580,0716

2440,0677

2270,0630

2080,0577

1080,0300800

1760,0488

1720,0477

1640,0455

1560,0433

1440,0400

1330,0369

690,0191650

980,0272

950,0263

910,0252

870,0241

800,0222

740,0205

380,0105500

11900,3355

45º

11600,3264

40º

11100,3134

35º

10550,2965

30º

1600

B\λ

4640,1294

9761055

25º

8980,2519

20º

800 mmB =

35ºλ =

Qv1 = 258 m3/sPara 1 m/s:

BANDAS TRANSPORTADORAS

CAPACIDAD DE TRANSPORTE

EJEMPLO

[ ]3

3600 t/h

3600 m /hv

Q v A kQQ v A k

γ

γ

= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

⎡ ⎤= = ⋅ ⋅ ⋅ ⎣ ⎦

– Como Av1 = Av2:

1,05 – 1,68Cualquier anchoMateriales no abrasivos

2,093,354,195,24

500650 a 10001200 a 12001400 a 2400

Carbón, arcilla compactada, minerales blandos y tierras,

piedras trituradas de pequeño tamaño

2,623,354,195,24

500650 y 800

1000 y 12001400 y 2400

Granos y otros materiales que fluyen bien y no son

abrasivos

V (m/s)B (mm)Material

312 2 2

1 1

2 2

258 3,35 0,95 821m /hor

< 1500 t/ho

a1 1

1150 t/ho ara r

vv

v

QQ v kv k

Q Qγ

= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ =⋅ ⋅

= ⋅ =

Page 18: Bandas transportadoras

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BANDAS TRANSPORTADORAS

CAPACIDAD DE TRANSPORTE

EJEMPLO

• Elegimos B = 1000 mm

ÁNGULO DE TALUD DINÁMICO O SOBRECARGA θ

9000,2536

8780,2467

8400,2368

7980,2240

7380,2071

6800,1903

3510,09801400

6540,1828

6380,1777

6100,1705

5800,1612

5370,1491

4940,1370

2550,07101200

4450,1236

4340,1205

4150,1152

3940,1094

3650,1013

3360,0933

1730,04801000

2760,0766

2690,0747

2580,0716

2440,0677

2270,0630

2080,0577

1080,0300800

1760,0488

1720,0477

1640,0455

1560,0433

1440,0400

1330,0369

690,0191650

980,0272

950,0263

910,0252

870,0241

800,0222

740,0205

380,0105500

11900,3355

45º

11600,3264

40º

11100,3134

35º

10550,2965

30º

1600

B\λ

4640,1294

9761055

25º

8980,2519

20º

BANDAS TRANSPORTADORAS

CAPACIDAD DE TRANSPORTE

EJEMPLO

• Elegimos B = 1000 mm

1,05 – 1,68Cualquier anchoMateriales no abrasivos

2,093,354,195,24

500650 a 10001200 a 12001400 a 2400

Carbón, arcilla compactada, minerales blandos y tierras,

piedras trituradas de pequeño tamaño

2,623,354,195,24

500650 y 800

1000 y 12001400 y 2400

Granos y otros materiales que fluyen bien y no son

abrasivos

V (m/s)B (mm)Material

5,244,193,352,622,091,681,311,050,840,66

• Velocidades normalizadas en m/s (DIN 22101)

v=3,35 m/sPara no sobredimensionar

Page 19: Bandas transportadoras

19

BANDAS TRANSPORTADORAS

CAPACIDAD DE TRANSPORTE

EJEMPLO

• Elegimos B = 1000 mm ⇒ Qv1 = 415 m3/h y v2 = 3,35 m/s

312 2 2

1 1

2 2

415 3,35 0,95 1320,7 m /hora1 1

1849 t/hora

vv

v

QQ v kv k

Q Qγ

= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ =⋅ ⋅

= ⋅ =

Valor válido

B = 1000 mm y v = 3,35 m/s