transporte de solidos
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3. TRANSPORTE DE SOLIDOS
3.2 CRITERIOS EN LA SELECCIÓN DE EQUIPOS PARA TRANSPORTE DE
SOLIDOS.
-introducción
-clasificación en tipo y función
-transporte externo
-transporte interno
-organización del transporte interno
-criterios del transporte interno
(técnico y económico)
-maquinas de transporte
-equipos de transporte
Introducción
La selección de los equipos de transporte se realiza una vez que se ha definido el
proyecto.
Para ello se debe tener en cuenta el plan minero a ejecutar, que consiste en una
evaluación técnica y económica completa.
Los aspectos más relevantes para la realización de una correcta selección de equipos
de transporte.
Manejo de sólidos a granel, para su transporte y almacenamiento, es un área a
menudo descuidada en muchos entornos industriales y académicos. Esto puede tener
muchas razones, no por lo que son todo el mundo ha tenido alguna experiencia en el
manejo de sólidos a granel. También la importancia de sólidos a granel manipulación
en el proceso de generación de valor a menudo no se entiende. Muchas personas
simplemente ven que la necesidad de manejar sólidos añade costo, sin proporcionar
un valor añadido evidente. Sin embargo, dejando de lado los sólidos a granel
manipulación puede destruir rápidamente todo el valor de un producto, por ejemplo, si
es endurecida en un silo y tiene que ser lavado para reiniciar las operaciones. La
escala de los problemas de funcionamiento que pueden surgir en manejo de sólidos es
también absolutamente independiente de los gastos de capital del equipo en cuestión.
Puesta rebasamiento, tiempo de inactividad, pérdidas de producción y los costos de
rectificación puede incurrir en penas terribles para el diseño pobre.
Manejo de sólidos a granel es un viejo, tal vez la más antigua disciplina de proceso
químico ingeniería.
Caracterización de material a granel
Propiedades de las partículas
Cualquier sólido a granel se compone de dos o más fases, la más destacada de las
cuales es la fase dispersa sólidos: las partículas. Las otras fases son el líquido
intersticial (generalmente aire) y cualquier humedad residual adsorbe o se concentra
en los huecos individuales o capilares. Las partículas se definen por su composición
química, su tamaño y forma. Los dos últimos son en casi el 100% de todos los sólidos
parámetros distribuidos, ya que el tamaño y la forma de las partículas en un sólido a
granel tienden a variar.
Tiene que ser declarado firmemente en cualquier discusión de tamaño de partícula
para las partículas finas que para todo pero las partículas exactamente esféricas, no
hay parámetro de tamaño único que suficientemente describe la partícula. En cambio,
cuando se describe partículas finas mediante caracterización diversos técnicas, el
método empleado propiedades estudios individuales de una partícula, tales como
volumen, dispersión de luz, y relaciona esto con las mismas propiedades de una
esfera. Es por lo tanto importante que el método utilizado para describir la distribución
de tamaño de partícula de una sólida a granel mide una característica de la partícula
que es funcionalmente importante para la sistema estudiado. Tal parámetro para fines
de transporte neumático sería el terminal de la solución de velocidad de las partículas.
Clasificación en tipo y función.
Según el tipo de sustancia a transportar de la siguiente forma:
Transporte: liquido, sólido y gas
En función del espacio físico donde se desarrolla el mismo se puede clasificar en:
Transporte externo e interno.
Transporte externo
Resulta vital para la determinación de la localización de una planta industrial, como
consecuencia de un gasto excesivo en el transporte de los insumos o de un alto costo
del transporte de los productos hasta los mercados respectivos.
Transporte interno
Hace referencia al transporte dentro de la planta o fabrica, el cual debe estar analizado
cuidadosamente.
Naturalmente, en los distintos tipos de plantas industriales, según las características
de las mismas y el proceso, el costo del transporte interno resultará más o menos
significativo.
Organización del transporte interno
Para organizar el transporte interno de una planta industrial es necesario considerar
aspectos técnicos y económicos, que serán los determinantes en la elección de equipo
de transporte a utilizar.
Criterios en los aspectos:
-Técnicos.
-Económicos
Técnicos
Las características (naturaleza) del material a transportar, tales como tamaño, peso
especifico, dureza, abrasividad, humedad, temperatura, etc.
-Distancia y dirección del transporte (vertical, horizontal, oblicua)
-Cantidad horaria a transportar
-Forma de almacenamiento de los materiales
-Lugar donde se realiza el transporte (abierto o cerrado)
-Seguridad de operarios (de la planta en general y que atienden el equipo de
transporte en particular)
-Forma y lugar de carga y de descarga del equipo de transporte
Económicos
-La amortización del equipo de transporte (incluyendo su instalación)
-El consumo energético del equipo
-Los gastos de alistamiento y mantenimiento del equipo
-Los gastos de operación del equipo
METODOLOGIA
Una metodología sencilla para analizar el transporte en planta está dada por la
formulación de las clásicas preguntas:
¿Por qué? , ¿Qué? , ¿Cuánto? , ¿Dónde? , ¿Cómo? y ¿Quién?.
La pregunta ¿Por qué?, debe hacerse siempre con el objeto de saber si el movimiento
es imprescindible, en algunos casos, un cambio de proceso o una renunciación de
máquinas puede resultar más conveniente que efectuar el transporte previsto.
La pregunta ¿Qué?, estamos investigando sobre las características del material,
tamaño, forma, estado, dureza o fragilidad, etc. situación determinante para elegir el
equipo de transporte más adecuado para cada caso. Atiende un aspecto cualitativo del
material a transportar.
La pregunta ¿Cuánto?, esta indicando la cantidad a transportar por unidad de tiempo y
permitirá optimizar el equipo y dimensión del mismo a seleccionar. Por consiguiente
atiende un problema cuantitativo del transporte a realizar.
La pregunta ¿Dónde?, apunta a establecer los lugares de carga y descarga del
material y el recorrido a seguir, así también como el lugar en el que se efectuará el
transporte.
¿Cómo? se formula con el objeto de establecer la necesidad o no de equipos y en este
ultimo caso, la determinación del más adecuado desde el punto de vista técnica y
económica.
El ¿Quién? está analizando el (o los) operario(s) requerido(s) para operar el equipo de
transporte.
Si realizamos adecuadamente esta metodología el conjunto de preguntas señalado
precedentemente permitirán asegurar una buena elección del sistema de transporte
interno en planta.
Las máquinas a considerar las clasificaremos en:
Máquinas motrices portátiles e instalaciones fijas para el transporte de sólidos.
Las primeras de ellas son máquinas que se desplazan por la acción de un motor
Las segundas son máquinas en las que el desplazamiento es del material entre puntos
determinados
Maquinaria de transporte
La necesidad de efectuar, en plantas industriales el transporte de grandes volúmenes
de materiales, en forma segura y rápida originó la aparición de diversos tipos de
máquinas que permiten asegurar el movimiento de los distintos materiales en forma
horizontal, vertical y oblicua.
Carretillas
Las carretillas son plataformas con ruedas accionadas por un motor que puede ser
eléctrico (con acumuladores) o naftero. En
horizontal pueden transportar hasta 2
toneladas de carga a velocidades de hasta 10
km./hora para las eléctricas y de hasta 25
km./hora para las nafteras.
En algunos casos cuentan con una plataforma
elevable, dando lugar a los denominados
autoelevadores, que permiten apilar y
acomodar cargas en los depósitos, los autoelevadores según sus características
permiten apilar cargas hasta una altura de 10 metros y es el método de transporte más
utilizado en la actualidad para el traslado y acomodado de cargas dentro de los
depósitos (Figura Nº 3).
Tractor con Remolques
Consiste en un tractor que remolca vagonetas, que llevan el material. El volumen en
material a transportar depende de la potencia del tractor y de la cantidad de vagones
que remolca.
Esta es una forma de transporte utilizada solamente en transporte horizontal.
En plantas siderúrgicas es utilizado para el transporte del arrabio, el tractor es
reemplazado por una pequeña locomotora (loco tractor) y los vagones utilizados son
térmicos. El tren circula sobre rieles.
Palas Mecánicas
Constan de una base o plato giratorio y un brazo que en el extremo tiene una cuchara
o pala. Las palas mecánicas pueden ser a nafta,
diesel o eléctricas, y con ruedas u oruga (ver Figura
Nº 4).
Se utilizan para la manipulación de grandes
cantidades de materiales en trozos para carga,
descarga y apilado de los mismos.
Grúas Puente
Consisten en dos torres que se encuentran unidas por un puente. Las dos torres, que
son soportes del puente se desplazan, con ruedas, sobre rieles. El puente cuenta con
un carrito (que en la parte inferior tiene un guinche) que se desplaza
perpendicularmente a los rieles.
Las torres pueden ser altas, como las que
se observan en los muelles de los puertos o
pequeñas y que circulan por la parte
superior de las naves de las plantas
industriales (ver Figura Nº 5). Estas grúas
cuentan con un habitáculo para el operario
que las maneja.
Se utilizan para el movimiento de bultos o
recipientes que contienen materiales; con
lingas se utilizan para la carga y descarga de vehículos, etc.
En las plantas siderúrgicas se emplean, por ejemplo para transportar el arrabio líquido,
en cucharas, desde los altos hornos a los convertidores.
Transportadores por Gravedad
En estos transportadores, los materiales se mueven por efecto de la gravedad. Una
regla a tener en cuenta en cualquier planta industrial es que siempre que sea posible
debe de utilizarse este efecto, para el movimiento de los materiales, con el objeto de
economizar energía. Generalmente estos transportadores son utilizados para
alimentación de máquinas con materiales secos en trozos o pulverulentos.
Planos Inclinados
Básicamente consisten en planos inclinados (con bordes), con ángulos mayores de 45
grados. Estos pueden ser rectos o en espiral.
Canaletas Vibratorias
Están compuestas por una especie de canaleta que cuenta con un vibrador magnético,
que ayuda a mover el material hasta el borde, y luego cae por gravedad.
TRANSPORTADORES MECÁNICOS
Transportado de Tornillo (de Rosca o Sin Fin)
El transportador de rosca consiste en un eje de acero, sobre el cual se desarrolla una
espiral, que gira dentro de un canal. (Ver Figura Nº 6). El eje es propulsado por un
motor y el acople se produce a través de engranajes o cadenas.
Este transportador se utiliza para el movimiento de materiales abrasivos y no
abrasivos, en horizontal y oblicuo con pendiente que no supere los 30º.
Puede transportar cereales,
carbón, arena, piedra, clinker de
cemento, etc; La longitud
máxima de transporte no debe
superar los 30 metros, pues más
allá de esa distancia los
esfuerzos de torsión que se producen son muy elevados. El diámetro máximo a utilizar
es de 0,60 metros.
Este tipo de transporte se utiliza principalmente para movilización de granos en silos
de campaña y se los denomina “CHIMANGO”.
Transportador de Rasquetas (o Paletas)
El transportador de rasquetas consiste en un canal por el que se desplazan paletas,
cuya sección se ajusta a la del canal. El material a transportar se ubica entre las
paletas y con el movimiento de éstas se
va desplazando.
Las paletas se encuentran unidas a una o
dos cadenas sin fin, que se mueven como
consecuencia de que en los extremos del
transportador cuentan con ruedas
dentadas, de las cuales la (las) de un
extremo es (son) motora (s). Las paletas
generalmente son de acero y están
dispuestas a distancias iguales a lo largo
de la cadena (Figura Nº 7).
Las paletas suelen estar suspendidas apoyando los extremos de las mismas con
ruedas sobre rieles (Figura Nº 8) o calzas sobre guías. La velocidad de las cadenas se
encuentra entre 6 y 60 metros/min., aunque la más frecuente es de 30 metros/min.
Transportador Redler
El transportador Redler es similar al de paletas, la diferencia estriba en que la sección
de la paleta no es igual a la del canal, sino que cubre solo una parte de la misma.
En la Figura Nº 9 se puede observar el transportador y
diversos tipos de perfiles de paletas.
Este transportador es especialmente indicado para el
transporte de materiales sueltos, secos y abrasivos,
tales como cemento, harina, arena, clinker, carbón,
etc.
El movimiento del material se produce por el arrastre
de los perfiles que se mueven sobre las partículas y la
fricción de estas entre si.
Se aplican a transporte en horizontal, vertical o con
cualquier ángulo. Cuanto mayor sea la inclinación de
transporte se requieren perfiles de mayor sección.
Cinta Transportadora
Consiste en una cinta sin fin con dos poleas, una de las cuales es motora (polea de
cabeza) y la otra es conducida (polea de cola). Cuenta con rodillos locos debajo de la
cinta (banda), denominados de apoyo para los que se encuentran debajo de la cinta
cargada y rodillos de retorno para la cinta que regresa vacía. Los rodillos de apoyo se
encuentran espaciados entre 1 y 1,5 metros y los de retorno entre 1,5 t 3 metros. La
polea motora es accionada por un motor a través de un reductor de velocidad (ver
Figura Nº 10). La velocidad de la cinta varia entre 30 y 120 metros/min.
Las cintas se estiran por el uso y para que trabajen correctamente es necesario
tensarlas, lo que se hace con diversos aparatos. En la Figura Nº 11 se pueden
observar dos formas de tensado de cinta de uso común.
En la zona de carga del material a transportar suelen disponerse rodillos de apoyo a
menores distancias que las señaladas anteriormente para absorber el peso del
material que cae desde la tolva.
A efectos de evitar desgastes excesivos de la cinta es necesario tener en cuenta las
siguientes recomendaciones:
a) Que el material a cargar entre en contacto con la cinta a su misma velocidad e igual
dirección.
b) El centro de la tolva de carga debe coincidir con el eje de la cinta
c) El material en trozos gruesos debe frenarse en la tolva minimizando en lo posible la
altura de caída.
d) La tolva de carga no debe tocar la cinta (la distancia entre ambas suele cubrirse con
una pollera elástica.
Las cintas pueden ser de distintos materiales, tales como, tela, cuero, goma, sintético
y metal. Pueden utilizarse planas o abarquilladas, en la Figura Nº 12 se esquematizan
ambas formas. Los anchos de cinta varían entre 35 y 150 cm.
En la Figura Nº 13 se esquematiza las distintas formas de descarga.
Elevador de Cangilones
El elevador de cangilones consiste en una cadena (o cinta) sin fin que en sus extremos
cuentan con una rueda dentada (o polea). A dicha cadena van unidos cangilones
(baldes), a intervalos uniformes. La rueda dentada superior es motora y la inferior es
conducida. El accionamiento de la rueda motora está dado por un motor a través de un
reductor de velocidad.
Los cangilones toman el material a transportar en la parte inferior, con el balde que
viene invertido, gira y asciende hasta la cabeza superior donde lo descarga.
Es un transportador utilizado para elevar granos, carbón, cenizas, cemento, minerales
y rocas en trozos, etc. Efectúa transportes en vertical y con inclinación superior a 45
grados.
Equipos de transporte
-Para la selección del equipo de transporte correcto se deben tomar en cuenta los
siguientes:
-Capacidad del transportador
-Longitud de desplazamiento
-Elevación
-Requisitos de procesamiento
-Costos
La capacidad requerida es un factor primordial en la selección de un transportador.
Los transportadores de banda, que se pueden fabricar en tamaños relativamente
grandes, para funcionar a velocidades elevadas, transportan económicamente grandes
cantidades de materiales.
La longitud de desplazamiento está limitada para ciertos tipos de transportadores.
Con bandas resistentes a la tensión, el límite de longitud para los transportadores de
banda puede ser de varios kilómetros.
Los transportadores de aire se limitan a 305 m; los vibratorios a centenares de metros.
Conforme aumenta la longitud del recorrido, la elección de las alternativas se va
haciendo cada vez más estrecha.
La elevación de materiales se puede manejar por lo común en forma más económica
mediante elevadores de cangilones verticales o inclinados, pero cuando se combinan
los desplazamientos ascendentes y horizontales, es posible considerar otros
transportadores.
Se deben tomar en consideración las características físicas como químicas de los
materiales; sobre todo la fluidez.
También, son importantes la capacidad de abrasión, la friabilidad y el tamaño de los
terrones.
Algunos transportadores pueden satisfacer los requisitos de procesamiento con
cambios ligeros de diseño.
Por ejemplo, un transportador de flujo continuo puede proporcionar el enfriamiento
deseado de sólidos simplemente al poner el material en contacto directo con metales
conductores del calor.
El costo inicial de los transportadores se relaciona con la esperanza de vida, así como
también con el índice de flujo escogido.
Es necesario efectuar comparaciones de costos sobre la base del estudio específico
para cada aplicación del transportador.
Transportadores de tornillo helicoidal
Es de los métodos más sencillos y más antiguos para transportar materiales a granel.
Consiste en un sistema de aspas helicoidales (hélice laminada a partir de una barra
plana de acero) o seccionales (secciones individuales cortadas y formadas en hélice, a
partir de una placa plana), montadas en una tubería o un eje y que giran en una de
artesa
El material colocado en el cuerpo del transportador a través de las aberturas de
entrada se mueve a lo largo en un suave movimiento en espiral por la rotación del
tornillo.
Las entradas, salidas, compuertas, transmisiones y otros accesorios controlan el ritmo
de transporte del material y el lugar de descarga
Transportadores de banda
Pueden recorrer distancias a velocidades de 5.08 m/s y manejar hasta 5000 ton/h.
-Pueden funcionar a velocidades lentas para la recolección manual.
-Elevador de cangilones
Son las unidades más sencillas para el transporte vertical de sólidos.
Pueden funcionar al aire libre o encerrado
Transportadores vibratorios u oscilantes
Son esencialmente de impulso direccional
Consisten en una placa horizontal sobre resortes, que vibra gracias a un brazo
excéntrico de conexión directa, pesos excéntricos giratorios, un electroimán, un
cilindro neumático o hidráulico.
Saltos cortos, impulsa material hacia arriba y hacia adelante.
Transportadores de flujo continuo
Su principio es que cuando una superficie se arrastra transversalmente a través de
una masa de material granular, en polvo o con terrones pequeños, arrastra consigo
una sección transversal o de material que es mayor que el área de superficie misma.
-Es una unidad completamente encerrada
-Tiene una capacidad relativamente elevada por unidad de área de sección
transversal.
-Puede seguir una trayectoria irregular en un plano simple.
Transporte Neumatico: Fase Densa
El transporte neumatico en fase densa se utiliza en todos aquellos sectores que
manipulen sólidos granulados o pulverulentos. Su característica principal es la baja
velocidad de transporte (entre 3 y 10 m/s), lo que lo hace apropiado a una amplia
gama de aplicaciones.
Se recomienda principalmente en aquellos casos donde se requieran altas
capacidades de transporte (hasta 100 Tn), largas distancias (hasta 500 m ) para una
manipulación cuidadosa del producto de tal forma que evite la rotura del producto
debido a su fragilidad, o las características de abrasividad.
Tiene aplicaciones en sectores como alimentario, elastómeros, químicas, plásticas,
minerales, cerámicas, cemento, tratamiento de residuos y medioambiente.
Las características más importantes de un transporte neumatico en fase densa son los
siguientes:
· Transporte a largas distancias y altas capacidades productivas.
· Manipulación cuidadosa del producto, evitando la rotura de partículas.
· Sin atascos en mínima velocidad y grandes cargas (relación
kg producto/kg gas).
. Transporte lento y cuidadoso desde aprox. 1 m/seg.
. Debido a su baja velocidad mínimo desgaste con productos abrasivos.
. Optimo sistema para transporte de mezclas preparadas sin
disgregación de la misma.
. Diámetros de tubería de transporte mínimos.
. Mínimos costes de energía por la eficiente utilización de la energía
a presión.
. Funcionamiento seguro incluso en productos a granel húmedo, cohesivo, pegajoso y
sin fluidez.
. Mínimo desgaste del equipo, reduciendo drásticamente el mantenimiento.
. Inyectores de aire para fluidificar materiales reduciendo la fricción.
. Inyección de aire por pulsos para impedir que el producto fluya
discretamente en forma de gránulos.
. Generadores auxiliares de Línea para asistir el transporte a través
de la ruta de flujo.
. Vibración para el transporte de polvos cohesivos.
. Sistemas de cabecera en paralelo para transporte en continuos.
Los Sistemas de Transporte de Fase Densa a Presión utilizan normalmente aire
comprimido por encima de 1 Bar. Aunque se puede realizar el transporte mediante
válvulas rotativas, el medio de impulsión más utilizado es un depósito a presión. Desde
este depósito el material es empujado por presión a su parte inferior, de donde entra el
producto a una tubería. Esta tubería llega a una tolva o silo receptor donde el producto
se separa del aire mediante un filtro u otro sistema. El producto que entra a través de
la tubería, lo hace inicialmente a baja velocidad, y luego se acelera gradualmente
hacia la salida.
Estos sistemas generalmente operan en batch y su funcionamiento es básicamente el
siguiente:
1. Llenado del aparato a presión con producto a través de la válvula de admisión.
2. Presurización del depósito hasta alcanzar la presión de transporte de 1 a 4 bar.
aprox.
3. Apertura de la válvula de descarga hasta que el producto ha sido
desalojado. Asimismo, accionamiento de los booster de la línea de
transporte.
4. Cierre de la válvula y recarga del tanque.
Bibliografías
Operaciones Básicas De Ingeniería Química”: Brown
· “Maquinas De Transporte” N.P. Waganoff
· “Manual Del Ingeniero” Hutte
· “Movimiento Y Almacenamiento De Materiales” R.F. Biasca