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• Luis Alfredo González Calderón

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UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA INGENIERÍA CIVIL DE MINAS MIN 205 MATERIALES PARA LA INDUSTRIA MINERA

Trabajo Bibliográfico Correas Transportadoras Segundo Semestre 2014 Autores: Luis González Patricio Flores Diego González Profesor: Sergio Estay

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RESUMEN: En este trabajo bibliográfico, se expuso sobre las correas transportadoras, utilizadas en faenas mineras para el transporte del material rocoso. Dado que el material rocoso al ser extraído, debe ser tratado en distintas plantas para su obtención del mineral en particular. Como el mineral puede presentar diferentes propiedades químicas y/o físicas se explicaron las diversas consideraciones que se deben tomar al momento de diseñar una mina. Para esto se explicaron las distintas condiciones en las que se trabaja al momento de transportar un mineral y respecto a esto se establecieron diferentes materiales efectuados para el diseño de las partes de las correas transportadoras. Consiguiendo un diseño del transporte en la mina adecuado a las condiciones previamente establecidas. ABSTRACT: In this bibliographic work, was exposed about the conveyor belts used in mining operations for the transport of rock material. Since the rock has been extracted the material must be treated in different plants for mineral extraction in particular. As the mineral may have different chemical and/or physical properties there is the need of the various considerations that must be taken when designing a mine. For this, it was explained about the different conditions in which it works when transporting a mineral and according to this the various materials that made to design the parts of the conveyor belts. Getting a transportation design at the mine proper to the conditions previously established.

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1.-Introducción El proceso industrial está caracterizado por los diferentes movimientos por los que deben pasar sus productos, ya sea en sentido vertical, horizontal e inclinados. Las cintas transportadoras son fundamentales para cumplir este objetivo, hay varias razones que avalan esta afirmación, como por ejemplo las grandes distancias a las que se efectúa el transporte, su capacidad de adaptación al terreno, su gran capacidad de transporte y la posibilidad de transportar casi cualquier tipo de material. Definición: Elemento flexible cerrado utilizado para el transporte continúo de personas o materiales sólido, a distancias que varían desde pocos metros a kilómetros.

2.-Materiales a transportar Históricamente, los primeros materiales que se transportaron mediante cintas fueron los cereales y las harinas, con posterioridad el producto más transportado a nivel industrial eral el carbón, desde este momento se empezó a utilizar este método en la industria minera, cabe destacar que las distancias de transporte en ese entonces eran pequeñas si se comparan con las distancias alcanzadas en la actualidad. Las cintas transportan diversos tipos de materiales, como por ejemplo materiales empleados en la construcción, combustibles, fertilizantes, alimentos de origen vegetal y lo que nos interesa a nosotros, minerales.

3.-Empleos de la cinta transportadora: Su empleo es muy diverso, se pueden destacar los más importantes como por ejemplo, las industrias siderúrgicas, instalaciones portuarias, centrales térmicas, agroindustrias, industria química, industria automotriz y las industrias extractivas como la minería, ya sea subterránea o de rajo abierto. Si bien las cintas transportadoras pueden transportar minerales, también pueden transportar la roca extraída del yacimiento. Primero se lleva la roca extraída mediante los camiones tolva, pasa por el proceso de molienda y luego es transportado al resto de los procesos mediante las cintas.

4.-Capacidad de transporte y longitud: La anchura de una banda de cinta transportadora es hasta 2 metros y tienen la capacidad de transportar de 1000T/H hasta 5000T/H, en lo que respecta a longitud, existen cintas de hasta 30[km]. En el ámbito minero, una correa utilizada dentro de la misma planta de procesos para transportar mineral granel a distancias cortas o medianas (hasta 500 metros), mientras que otra puede ser desde el yacimiento o mina hasta la planta procesadora que puede estar a varios [km] de distancia.

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5.-Ventajas ambientales y de seguridad: Las cintas pueden ser recubiertas durante toda la distancia de transporte para evitar la dispersión de polvo producido durante éste, contribuyendo a mantener la atmósfera limpia, es sabido que las partículas en suspensión dentro de la industria minera son capaces de contaminar el aire causando daños al ecosistema y al personal.

6.-Facilidad de carga y descarga: En general las cintas se cargan o descargan en los extremos, sin embargo es posible efectuar la carga o descarga en cualquier punto fijo mediante diversos dispositivos, para la carga elementos como tolvas, descarga directa desde otra cinta, y para la descarga los llamados trippers.

7.-Propiedades mecánicas de los materiales para las correa transportadoras Es primordial al momento de diseñar un proyecto de correa transportadora, que se deban conocer las condiciones a las que estará expuesta. En el caso del rubro minero existen muchas variantes para determinar qué tipo de cinta es el más adecuado, como por ejemplo: Longitud del tramo, costos (instalación, mantenimiento, fabricación, etc.), magnitud de impactos a los que se ve sometida, peso del material transportado. En fin, dados este tipo de factores se busca la mejor alternativa y existen diseños de cintas que cumplen estas exigencias. La eficacia de la correa transportadora depende en gran medida de la durabilidad en funcionamiento sin fallos de la propia correa transportadora, incluso si las condiciones en las que tiene que ser operada puedan ser extremadamente arduas, teniendo que resistir desgarros, cortes, impactos, abrasiones, bacterias, ácidos, agua y daños mecánicos en general. Una que se sabe el uso que se le quiere dar a las correas transportadoras y luego las propiedades mecánicas que éstas deben poseer para su funcionamiento, viene la correcta elección del material y de los tratamientos térmicos que se le tiene que aplicar para su fabricación, a partir de esta base también existen ideas sencillas para prevenir el desgaste de los materiales como por ejemplo: - Uso de lubricantes. - Tener una baja presión de contacto. - Mantener una baja velocidad de transporte o roce. - Evitar superficie de contacto rugosa. - Usar materiales de alta dureza - Que existan bajos coeficientes de fricción.

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Cabe decir que cada parte de la estructura de la cinta cumple un rol fundamental para el funcionamiento del equipo, por ende se deben manejar varias alternativas de partes que sean necesarias. En el caso de los rodillos tiene que responder a las condiciones extremas de abrasividad, acidas y húmedas. Dentro del recorrido de la correa existen dos zonas particulares, en donde se encuentra la zona de carga, en donde desde la tolva caen las piedras y generan un impacto en la banda. Los rodillos de esa zona se ven afectados con ese impacto ya que su función de transportar a lo largo de la cinta no tiene impacto salvo en esta zona y es por esto que se le adhieren aros de goma. En el caso de la banda o correa, está: -La carcasa: es el elemento responsable de responder a la generación de tensión, impacto, acanalamiento y puede ser constituida por: telas sintéticas o cables de acero. -Las cubiertas, son los elementos responsables de proteger a la carcasa de los efectos degradativos del material que se transporta, ya sea por acciones químicas, físicas o mecánicas. Son formados a partir de compuestos poliméricos tanto naturales como sintéticos o mezclas de ambos. 8.-Componentes 8.1-Bandas transportadoras Es el componente principal de las cintas transportadoras, ya que soporta directamente el material a transportar y desplazar desde punto a punto, además por lo general es el componente de mayor precio, conforme aumenta la longitud también crece el costo de la banda respecto del total. Las condiciones principales a las que debe responder una banda transportadora son, a las fuerzas longitudinales que producen alargamiento, al peso del material entre las ternas de rodillos portantes, los impactos del material sobre la cara superior de la banda, que producen erosiones sobre la misma. Carcasa: proporciona a la banda la tracción necesaria para trasladar los materiales. Puede ser de dos grandes tipos: -Con carcasa textil: Denominadas correas EP (poliéster nylon), NN (nylon-nylon) o aramidapoliéster (DP) dependiendo de su composición. Las capas textiles están cubiertas por una lámina de caucho, llamado calandrado, que hace de unión entre ellas. La que se utiliza en la industria minera es la EP, destinadas principalmente para transportar mineral a distancias cortas o medianas (hasta 0,5[km]), por ejemplo entre una etapa del proceso a otro dentro de una misma planta procesadora. Por el hecho de poseer hilos de gran tenacidad, en el sentido longitudinal en la construcción de estas carcasas, las correas presentan un reducido estiramiento, además los tejidos son resistentes, lo que permite un soporte mayor de carga. Al resistir a elevadas tensiones (hasta 3000kN/m) con menor número de tela, presentan una flexibilidad mayor. Pueden transportar materiales con mayor peso específico en polines de carga de hasta 45°. Como los materiales son totalmente resistentes a la humedad, no existe posibilidad de que la carcasa se llegue a deteriorar.

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-Con carcasa de cables de acero: Denominadas correas ST, son destinadas principalmente para transportar mineral a grandes distancias, por ejemplo desde un yacimiento o mina hasta la planta procesadora. Se utilizan cables de acero independientes, en sentido longitudinal (urdimbre). La urdimbre soporta los esfuerzos de tracción longitudinales gracias a su gran resistencia, que le permite resistir tensiones de ruptura de hasta 8000kN/m, resultantes de las características geográficas del terreno, capacidad de transporte requerido, velocidad de la correa, características del material transportado, etc. Tiene una baja elongación, del orden de casi 10 veces menor que una correa de carácter textil. Cabe destacar que ambos tipos de bandas tienen un compuesto en común que es el recubrimiento de caucho, que soporta los impactos y la erosión producida por los materiales transportados. Estas cubiertas tienen características o “grados” que dependerán del tipo de material a transportar y que permiten que las cubiertas de una correa adecuadamente seleccionada puedan funcionar años sin sufrir daños. Los más utilizados dentro de la industria minera son los anti cortes y desgarro, y anti abrasión. Dependiendo de las condiciones mecánicas que se requieran, tanto resistencia como alargamiento y abrasión, las normas DIN 220102 y 22131 han establecido ciertas categorías: Calidad de los recubrimientos

W

X

Y

Z

Resistencia a la tracción longitudinal (N/mm2)

18

25

20

15

Alargamiento de rotura longitudinal (%)

400

450

400

350

Abrasión mm3

90

120

150

250

8.2-Rodillos Los rodillos deben soportar el peso de la banda y el material, por lo que es un tipo de soporte en el sistema. Funciona por medio de un motor de rotación, el cual por a través de las bandas transfiere esta energía a los diferentes rodillos, lo cual hace que el sistema opere de una manera eficiente haciendo rodar todos los rodillos a una misma revolución y velocidad. La duración de la banda depende del estado del rodillo, pues si las revoluciones no son buenas, provocará roce con la banda, gastando la cara inferior y que está en contacto con el rodillo. La separación de los rodillos depende de la anchura de la cinta y la densidad del material. Las funciones que deben cumplir los rodillos son: Los rodillos en general deben soportar la banda y la carga que se transporta. Los rodillos de impacto además deben resistir la caída del material en la zona de carga.

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Ayuda al centrado de la banda, por diversas razones hay diferentes fuerzas que interactúan con la banda que tienden a moverla de su posición recta ideal. La adecuada disposición de los rodillos logra centralizar la banda. Contribuyen a la limpieza de la banda, aunque es limpiada por rascadores, restos del material pegajoso pueden adherirse y provocan desviación en los rodillos inferiores. Para desprender fácilmente estos restos se utilizan rodillos con discos de goma (rodillos autolimpiadores):

Hay diferentes tipos de rodillos, los siguientes son los más utilizados: -Rodillos de Alineación: Sirven para alinear la banda dentro de la propia instalación. -Rodillos de Impacto: Recubiertos de aros de goma para absorber los golpes provocados por el impacto de caída en zonas de carga. -Rodillos de Retorno: Están formados con discos de goma. -Rodillo Cilíndrico: Posee una superficie exterior lisa, tal como la obtenida mediante el empleo de tubos de acero. Es el rodillo más utilizado.

8.3-Tambores Son los encargados de transmitir el movimiento por el grupo motor-reductor a la banda. Los tambores están constituidos por un eje de acero, siendo el material envolvente acero suave y los discos son de acero suave o acero moldeado. Los aceros suaves o dulces contienen un nivel de carbono entre el 0,15% al 0,25%, casi hierro puro, es bastante dúctil y resistente a la corrosión. El largo de diámetro del tambor depende de la banda utilizada, el espesor de la banda o el diámetro del cable de acero, según sea el caso. Estos dos últimos dependen de la tensión máxima en la banda, por lo que se puede decir que el diámetro exterior depende de la tensión de la banda. Las piezas de los tambores de componen de un envolvente cilíndrica y discos laterales (formando un solo cuerpo, un eje, elementos de unión y recubrimientos.

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Los tambores se pueden clasificar de dos maneras: Desde el punto de vista de sus funciones -Tambores Motrices, que transmiten la fuerza tangencial a la banda. -Tambores No Motrices, los cuales realizan la función de cambio de trayectoria de la banda. Hay subtipos como tambores de reenvió, tensores, desvió y presión. Magnitud de la tensión -Tambores tipo A, son tambores motrices de gran tensión de la banda, con un ángulo de abrazado mayor a 30°. -Tambores tipo B, tienen baja tensión de la banda, con un ángulo de abrace mayor a 30°. -Tambores tipo C, tambores que poseen un ángulo de abrazado menor de 30° (tambores de desvió).

8.4-Tensores de banda Los dispositivos de tensado cumplen diferentes funciones como lograr el adecuado contacto entre el tambor motriz y la banda, evitar derrames del material en zonas de carga provocados por falta de tensión en la banda, y compensar las modificaciones de longitud producidas en la banda.

8.5-Bastidores Los bastidores son estructuras metálicas que sirven principalmente de soporte de la correa transportadora y cada componente desde el punto de carga hasta el de descarga. Es el componente más sencillo del sistema, y su función es soportar los rodillos, la banda y la carga del material. Esta estructura está hecho de un acero ASTM A36, que es protegido con un sistema de pintura epoxica (3 capas: base, intermedia y acabado). La base puede utilizarse una pintura en base a zinc (protección corrosiva), la capa de acabo podría ser un poliuretano.

8.6-Tolvas de carga y descarga Recipiente en forma de cono o pirámide invertida con una abertura en la parte inferior, su función es hacer pasar el material de un proceso anterior a la correa transportadora. De este componente depende que el material inicie adecuadamente su recorrido a través de la instalación. El tipo de acero que se utiliza es un acero especial antidesgaste como el ASTM 516, esto es debido al constante choque o fricción con el material.

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8.7-Dispositivos De Limpieza Estos equipos como su nombre lo indica se encargan de limpiar las bandas. La limpieza es de suma importancia ya que si se realiza una mala limpieza puede provocar pérdida de capacidad transportadora. Otras incidencias que ocurre en una limpieza bien lograda es el costo de la mano de obra empleada en la limpieza del material fugitivo, depositado en bastidores y suelo, mantenimiento de los equipos de limpieza y atención al desvió de bandas. Hay dos tipos de dispositivos de limpieza, los cuales son: Rascadores actuando sobre tambores motrices -Rascador pendular de contrapeso, con tiras de goma. Es el más popular, pero su eficacia es limitada. Se utiliza en bandas sencillas sin grandes exigencias de limpieza. -Rascador "Principal" Con Láminas De Rascado Independientes y Tensión Por Brazo De Torsión. Es mucho más eficaz que el anterior, pero si el material es muy pegajoso se forman residuos en forma de montículos de barro que bajan el rendimiento del equipo, necesitando un rascador previo para prevenir esto. -Rascador Previo. Se utiliza cuando el material es muy pegajoso y de difícil limpieza, ayuda a facilitar el trabajo del rascador “principal”, por lo que se coloca antes de este. Rascadores actuando sobre los demás tambores -Rascador en V en tiras de goma. Impide que en material fugitivo, situado sobre la cara interna de la banda en el ramal inferior, ingrese entre las láminas y el tambor de reenvió. -Rascadores fijos en diagonal. Consiste en una pletina o placa metálica que se sitúa próxima a la periferia de los tambores de desvió, para impedir la entrada del material pegado a la banda. -Sistema de limpiezas modernas. Con todo el avance tecnológico de hoy en día, los equipos de limpieza se han ido “actualizando” realizando sus tareas de una manera más eficiente. Cuentan con sensores especiales, válvulas de airea, compresores de aire y otros dispositivos modernos, que brindan una mayor limpieza a las bandas. Aunque su mayor inconveniente es el costo de instalación del equipo.

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8.8-Grupos motrices El grupo motriz de una banda transportadora es uno de los componentes más importantes de la misma. De la adecuada elección de los elementos que la forman, depende la seguridad de funcionamiento y la vida de la banda. La forma en la que se efectúa el arranque, influye en la vida y comportamiento de los componentes del grupo motriz, y así mismo en la vida de la banda, tambores y rodillos. Este grupo se compone de: -Motor eléctrico Es el encargado de entregar movimiento oscilatorio al tambor motriz. Se dividen en motores de corriente alterna y continua, donde el primero es el más utilizado y se subdivide en motores de jaula de ardilla y de rotor bobinado. -Acoplamiento El acoplamiento se ubica entre el motor eléctrico y el reductor, su función es amortiguar las vibraciones y sobrecargas, y asegurar un arranque progresivo. Hay acoplamientos de baja y alta velocidad.

-Reductores Existen dos tipos de reductores en correas de gran potencia: Reductores suspendidos Son de montaje flotante. Esta disposición presenta la ventaja de precisar un espacio reducido, suprimiendo la alineación entre el tambor y reductor, el inconveniente es el de tener que desmontar el conjunto cuando se tiene que sustituir el tambor. Reductores clásicos Estos reductores son utilizados en las grandes instalaciones. La variante en reducción planetaria presenta la ventaja de un espacio más reducido. Esta disposición con acoplamiento de dientes mecanizados permite, mediante el desacoplamiento, la

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intervención rápida sobre un grupo y la marcha a bajo régimen del otro grupo, en el caso de un tambor motriz con grupos dobles de accionamiento. -Frenos y dispositivo anti-retorno Los frenos más utilizados son los de disco, situados en el eje del reductor. En algunos casos, generalmente en cintas descendentes, se montan en el eje del tambor. En las cintas con cierta pendiente, además del freno se dispone de un sistema de antiretorno. Su función consiste en retener la carga en las cintas inclinadas ascendentes. Estos sistemas antiretorno actúan como un elemento de seguridad. En las grandes cintas horizontales el frenado en cabeza puede ser insuficiente, por lo que una solución adoptada consiste en colocar un freno de disco sobre el tambor de retorno.

Bibliografía: -http://mineria.tecnipak.com/ -http://es.wikipedia.org/wiki/Cinta_transportadora -http://desarrolloproveedores.cl/dp/wp-content/uploads/2012/11/estudio-correas-phb.pdf -http://www.contitech.cl/ -http://rotranssa.com/cintas-transportadoras -http://www.standard-a.com/ -https://prezi.com/ - http://www.goodyearrubberproducts.com/spanishpdfs/Correas_de_Tela.pdf www.correasplanas.com/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog&id= 15&Itemid=31&limitstart=10

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