Mem Transportadores

8/12/2019 Mem Transportadores

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3.0 BASES DE CLCULO

3.1 TRANSPORTADORES DE CANGILONES

3.1.1 Criterios Utilizados en el Dimensionamiento

3.1.2 Dimensionamiento de Elevadores de Cangilones

Para el dimensionamiento del elevador de capacho se ha considerado lo siguiente:

Las capacidades del diseo se deben basar en el 75% del volumen del cangiln,

pero los clculos de potencia deben considerar los baldes llenos.

La velocidad nominal del equipo es 0,51 m/s de acuerdo al criterio de diseo

mecnico de Codelco, para el diseo se considerar 1,02 m/s para el caso de

crecimiento del flujo a procesar.

Se utilizar catlogos de fabricantes para seleccionar equipo normalizado que

cumpla con los criterios de esta memoria de clculo.

Los polvos metalrgicos pueden ser clasificados segn ANSI/CEMA 550, considerando

propiedades intrnsecas que son expuestas en la Tabla N 3.1.2.1 Segn la cual su

denominacin sera B6-37R.

Considerando lo anterior, el mtodo de seleccin del Catlogo "Material Handling", para

el transporte de polvos metalrgicos, recomienda el uso de elevadores de cangilones de

cadena, con descarga centrfuga de la serie 100, que pueden manejar materiales que

fluyen libremente con tamao de partculas pequeas, mediana a altamente abrasivas.

Ver Tabla N 3.1.2.2.

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TABLAN 3.1.2.1 CDIGO DECLASIFICACIN DEMATERIALSEGNANSI/CEMA 550

TABLAN 3.1.2.2 ELEVADORES DECANGILONESDESCARGACENTRIFUGA DECADENAS

De la Tabla 3.1.2.2, la seleccin del tamao de los elevadores depende directamente de

la capacidad volumtrica, y con ese dato de entrada se puede determinar el tamao de

los cangilones cuyas dimensiones se indican en la Tabla N 3.1.2.3.

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Donde:

Ce :

Cc :

v :

a :

s :

3.1.3 Clculo de Potencia de Motor

El peso de material transportado por longitud de elevador es:

Donde:

m :

:

:

s :

Seleccionado el tipo de cangiln, se deber verificar que la capacidad del elevador en

operacin (Ce) supere la capacidad de diseo (Cd) en caso contrario, se deber

seleccionar un capacho de mayor capacidad. La capacidad del elevador se calcula por

medio de la siguiente ecuacin:

Capacidad del elevador tph

Capacidad del cangiln en operacin m3

Velocidad de diseo m/s

Densidad aparente t/m3

Espaciamiento entre cangilones m

Peso del material por longitud de elevador

TABLAN 3.1.2.3 ELEVADORES DECANGILONESDESCARGACENTRIFUGA DECADENAS

N/m

Peso especfico N/m3

Ccll Capacidad del cangiln lleno m3

Espaciamiento entre cangilones m

El clculo de la potencia del elevador de cangiln est definido por la siguiente frmula:

(N 3.1.2.4)

(N 3.1.3.1)

=3600

=1000

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Donde:

P :

v :

m :

He :

H0 : m

trans :

Valor H0[m]

TABLAN 3.1.3.3 VALORES ALTURAFICTICIA

m

Potencia del motor m/s

(N 3.1.3.2)

Altura ficticia (ver Tabla N 3.1.3.3)

Velocidad m/s

Peso del material kg/m

Distancia entre ejes de poleas (ver Figura N 3.1.3.4)

Rendimiento transmisin %

Tamao del material

-

Pequeo

Mediano

Grande

7,6

11,4

15,3

Sistema deCarga

Por tolva

Por inmersin

3,8

P=(+)

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FIGURAN 3.1.3.4 DISTANCIA ENTREEJES DEPOLEAS

3.2 TRANSPORTADORES DE RASTRAS


Para el diseo del transportador de rastra se considerar una velocidad de 75 ft/min.

Para el diseo los transportadores de rastras se utilizarn manuales y catlogos de

fabricantes que producen los implementos y accesorios para estos equipos.

La capacidad del transportador de rastras se basa en el 75% del rea transversal de

las rastras y la velocidad del transportador recomendada, para los clculos de

potencia deben considerar las rastras llenas y la velocidad mxima del

transportador.

Para el dimensionamiento del transportador de rastra se ha considerado lo siguiente:

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3.2.2 Clculo Seccin Transversal Rastras

Donde:

Cd :

a :

v :

A :

Donde:

Ce :

Ar :

S :

v :

a :

(N 3.2.2.1)

cm

Alto rastras cm

Velocidad de diseo m/s

Seleccionando el transportador de rastra, se deber verificar que la capacidad del

transportador en operacin (Ce) supere la capacidad de diseo (Cd) en caso contrario,

se deber seleccionar un transportador de mayor capacidad. La capacidad en operacin

del transportador se calcula por medio de la siguiente ecuacin:

tph

El rea transversal mnima de las rastras del transportador se define con la siguiente

ecuacin:


(N 3.2.2.3)

Capacidad en operacin tph

Ancho rastras


m/min

rea transversal m3

TABLAN 3.2.2.2 DIMENSIONESESTNDARTRANSPORTADORES DERASTRA

Capacidad de diseo

Velocidad de diseo

=0,36

=

6 0

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3.2.3 Clculo Peso del Material y Transportador

Donde:

:

Ce :

V :

Donde:

:

n :

w :

pc :

s :

3.2.4 Tensin en la Cadena

(N 3.2.3.1)

(N 3.2.3.3)

kg/m

Peso de la rastra y accesorios de la cadena kg

La tensin en la cadena del transportador de rastra, donde la mxima tensin en la

cadena est conformada por la tensin debido a las piezas de la cadena, partes mviles

Peso por metro de cadena

Peso del material kg/mWm

El peso total de la cadena por metro est dado por la siguiente ecuacin:

Espaciamiento entre rastras m

TABLAN 3.2.3.2 VELOCIDADTIPICASPARATRANSPORTADORES DECADENA

Nmero de hileras cadena un

Capacidad en operacin tph

Wc Peso total de la cadena kg/m

Velocidad tpicas (ver Tabla N 3.2.3.2) m/min

El peso del material transportador por metro est dado por la siguiente ecuacin:

=,77

=

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Donde:

:

L :

wc :

c :

wm :

m :

X :

(N 3.2.4.2)

FIGURAN 3.2.4.3 COEFICIENTE DEFRICCINDE LACADENA

adim.Coeficiente de friccin de la cadena (ver Tabla N 3.2.4.3)

adim.

Peso del material kg/m

N

Coeficiente de friccin del material en sentido horizontal (ver

Tabla N 3.2.4.4)Tensin debido a la columna de material a transportar

Tensin mxima de prueba de la cadena N

Distancia centro a centro del transportador m

Peso total de la cadena kg/m

en el lado de descarga, carga del material a transportar. En la Figura N 3.2.4.1 se

muestran las fuerzas dadas en cada uno de los sistemas representados.

FIGURAN 3.2.4.1 SISTEMASREPRESENTADOSTRANSPORTADORES DECADENA

El sistema representado para el transportador de cadena (Layout B) de acuerdo a la

Figura N 3.2.4.1. A continuacin se presenta la Ecuacin N 3.2.4.2, la cual determina

la tensin mxima de prueba de la cadena.

Cp

Cp=9.81 2.05 +X

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9 de 25


10/25

Donde:

(N 3.2.4.5)

FIGURAN 3.2.4.4 COEFICIENTE DEFRICCINDEL MATERIAL

La ecuacin N 3.2.4.5, muestra la manera de calcular la tensin de la cadena

producida por la columna de material que se va a transportar.

=2.25x10

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:

fh :

H :

Donde:

:

:

fs :

fp :

fn :

adim.

Factor de velocidad ( Ver Figura N 3.2.4.9)

Factor por nmero de hileras de cadena

Antes obtener los factores de servicio, velocidad y nmero de hileras de cadena por

medio de la Figura N 3.2.4.7 se determina la clasificacin de cargas para el

transportador de rastra.

FIGURAN 3.2.4.7 CLASIFICACIN DE LOS TRANSPORTADORES DEACUERDOA LACARGAAPLICADA

Sabiendo a que grupo pertenece el transportador de rastra, la seleccin de los factores

de servicio se determinan de acuerdo a las condiciones de trabajo cuyos valores se

indican en la Figura N 3.2.4.8.

Cp

adim.

adim.

Factor de friccin del material en sentido horizontal adim.

Columna de material a transportar m

La tensin de diseo de la cadena est representada por la Ecuacin N 3.2.4.6, la cual

considera los factores de servicio, velocidad y por nmero de hileras de cadena.

CpD Tensin de diseo de la cadena N

(N 3.2.4.6)

X Tensin debido a la columna de material a transportar N

Mxima tensin de la cadena N

Factor de servicio ( Ver Figura N 3.2.4.8)

=

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3.2.5 Clculo de Potencia de Motor

La potencia del motor est dado por la siguiente expresin:

Donde:

:

:

:

: Eficiencia del reductor adim.

FIGURAN 3.2.4.9 FACTORES DEVELOCIDADCADENAS

(N 3.2.5.1)

hp

motor Eficiencia del motor adim.

Potencia del motor hp

Potencia en el eje

FIGURAN 3.2.4.8 FACTORES DESERVICIOCADENAS

Pmotor

Peje

reductor

=

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Donde:

:

:

3.3 TRANSPORTADORES DE TORNILLO


3.3.2 Clasificacin del Material

Los polvos metalrgicos pueden ser clasificados segn ANSI/CEMA 550, considerando

propiedades intrnsecas que son expuestas en la Tabla N 3.3.2.1 Segn la cual su

denominacin sera B6-37R.

Considerando que el material es altamente abrasivo, el criterio para el clculo de la

capacidad considera una carga del 15% del rea de la seccin transversal del

transportador.

Para el clculo y seleccin del transportador de tornillo se utiliza catlogos de

fabricantes, con equipos de tamaos estndares y disponibles en el mercado.

El clculo de los transportadores de tornillos se basa en la ltima versin de la

norma ANSI/CEMA 350 Screw Conveyor for Bulk Materials.

(N 3.2.5.2)

Tensin de diseo de la cadena N

Velocidad de la cadena m/s

El clculo de la potencia en el eje del transportador de rastra est definido por la

siguiente frmula:

CpD

v

=#

100

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3.3.3 Capacidad del Transportador y Determinacin del Dimetro

La capacidad del transportador est definida por la siguiente relacin:

Donde

Q : At :

S :

n :

Cf :

:

C :

El rea transversal y paso del transportador de tornillo estn definidos como:

Donde At :

(N 3.3.3.1)

(N 3.3.3.2)

(N 3.3.3.3)

Densidad del material transportado t/m3

Factor de disminucin de capacidad segn inclinacin(ver Tabla N 3.3.3.6)

adim.

rea transversal del transportador (Ecuacin N 3.3.3.2) m2

m2

Paso del transportador (Ecuacin N 3.3.3.3) m

Velocidad de giro del transportador rpm

Coeficiente de llenado transversal (ver Tabla N 3.3.3.5) adim.

TABLAN 3.3.2.1 CDIGO DECLASIFICACIN DEMATERIALSEGNANSI/CEMA 550

Capacidad de transporte del tornillo tphrea transversal del transportador (Ecuacin N 3.3.3.2)

Q= 60

=

4

= 0,8

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S :

D :

(N 3.3.3.4)

0,42 0,30 0,22Factor C 1 0,9 0,8 0,74 0,65

TABLAN 3.3.3.6 FACTOR DEDISMINUCIN DECAPACIDADSEGNINCLINACIN

Inclinacin () 0 5 10 15 20 25 30 35

4 Semi Abrasivo 0,25

5 Abrasivo 0,15

0,45

2 No abrasivo 0,38

3 Medianamente Abrasivo 0,31

Determinado el dimetro necesario, se recurre a la estandarizacin de transportadores

realizada por fabricantes, donde se muestra la capacidad y carga de artesa del

transportador, expresada en porcentaje de ocupacin de rea transversal a

determinadas rpm (mnima y mxima). Ver Tabla N 3.3.3.7.

TABLAN 3.3.3.5 COEFICIENTE DELLENADOTRANSVERSAL

Grupo Descripcin Material Cf1 Ligero

Paso del transportador (Ecuacin N 3.3.3.3) m

Dimetro del transportador m

De las Ecuaciones N 3.3.3.1, N 3.3.3.2 y N 3.3.3.3, se obtiene el dimetro del

transportador expresado en la siguiente ecuacin:

=

12

15 de 25


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La potencia para mover el transportador vaco est determinada por:

Donde:

:

L :

n :

Fd :

fb :

La potencia para mover el material est determinada por:

Donde:

:

Q :

L :

: Ff :

Fm :

Fp :

La potencia para vencer la inclinacin del transportador queda determinada por:

Donde: :

Q :

:

H :

(N 3.3.4.1)

Densidad del material transportado lb/ft3

Altura vertical del transportador inclinado ft

HPi Potencia para mover el transportador vaco. hp

Capacidad de transporte del tornillo ft3/h

(N 3.3.4.3)

Factor de helicoidal (ver Tabla N 3.3.4.7) adim.

Factor de material (1,6 - 2,0 para materiales similares al

polvo metalrgico segn designacin punto 3.2)

adim.

Factor de paletas (cuando se requieran, ver Tabla N 3.3.4.8) adim.

Capacidad de transporte del tornillo ft3/h

Longitud total del transportador ft

Densidad del material transportado lb/ft3

Factor del dimetro del transportador (ver Tabla N adim.

Factor del buje para colgante (para materialessimilares al polvo metalrgico segn punto 3.2,"Material Handling" recomienda bujes tipo H ver TablaN 3.3.4.6)

adim.

HPm Potencia para mover el material hp

(N 3.3.4.2)

HPf Potencia para mover el transportador vaco. hp

Longitud total del transportador ft

Velocidad de giro del transportador rpm

=

1000000

=

1000000

=

2000000

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La potencia total consumida corresponde a

Donde:

:

F0 :

:

TABLAN 3.3.4.6 FACTOR DELBUJE PARA COLGANTE

TABLAN 3.3.4.7 FACTOR DE HELICOIDAL

Factor de sobrecarga (ver Tabla N 3.3.4.9) ft3/h

trans Eficiencia de la transmisin lb/ft3

TABLAN 3.3.4.5 FACTOR DELDIMETRO DEL TRANSPORTADOR

HPTotal Potencia total consumida hp

(N 3.3.4.4)=

( )

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3.4 COMPRESOR YACUMULADORES

3.4.1 Potencia Requerida

TABLAN 3.3.4.8 FACTOR DE PALETA

GRFICON 3.3.4.9 FACTOR DE SOBRECARGA

TABLAN 3.3.4.10 FACTOR DE EFICIENCIA DE LASTRANSMISIONES

Para determinar la potencia necesaria para accionar el compresor, esta debe obtenerse

a partir del trabajo y flujo msico, utilizando la siguiente Ecuacin:

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Donde:

P : Potencia requerida

W : Trabajo

G : Flujo msico

Donde:

W : Trabajo

: Coeficiente de expansin politrpico

R : Constante del gas

T2 : Temperatura final

T1 : Temperatura inicial

Donde:T2 : Temperatura final

T1 : Temperatura inicial

P2 : Presin trabajo

P1 : Presin inicial

: Coeficiente de expansin politrpico

k : Coeficiente de eficiencia adiabtica

3.4.2 Clculo de Acumulador

K

bar

bar

adim.

adim.

(N 3.4.1.1)

(N 3.4.1.2)

(N 3.4.1.3)

kW

kJ/kg

kg/s

La temperatura final de trabajo para un proceso politrpico se calcula mediante la

siguiente Ecuacin:

Toda instalacin de aire comprimido, debe disponer de un depsito de aire a presin

entre el compresor y la red de distribucin. Las funciones principales del acumulador

son: amortiguar las pulsaciones del caudal de aire salido del compresor, atender

kJ/kg

adim.

El trabajo para un fluido politrpico debe calcularse de acuerdo a lo expresado en la

Ecuacin N 3.4.1.2:

J/K

K

K

K

=

=

1

=

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Donde:

V : Volumen necesario para el acumulador

Q : Consumo totalP1 : Presin atmosfricaT1 : Temperatura ambiente

P : Cada de presin aceptable

T0 : Temperatura de aire en el compresor

fmax : frecuencia mxima de funcionamiento

K

1/s

(N 3.4.2.1)

l

l/s

bar

K

bar

demandas puntas de caudal si que estas provoquen cadas de presin y adaptar el

caudal de salida del compresor al consumo de aire en la red.

La eleccin del depsito debe realizarse segn la siguiente Ecuacin:

=0.25

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22 de 25


23/25

23 de 25


24/25

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