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GENERALIDADES El tornillo sinfín es uno de los aparatos
mas antiguos para transportar materiales que conoce la humanidad, el diseño original data desde hace mas de 2000 años. Desde que el transportador de tornillo sinfín apareció su uso se enfoco en instalaciones para regadío, transporte de granos, polvos finos y otros materiales al granel.(1)
PRINCIPIO Un volumen del material es cargado en el
punto “A” de entrada una artesa y a medida que el sinfín gira el material avanza linealmente hacia el punto “B”.
DEFINICIÓN Desde el punto de vista conceptual el sinfín es
considerado una rueda dentada de un solo diente que ha sido tallado helicoidalmente (en forma de hélice). Este operador ha sido diseñado para la transmisión de movimientos giratorios, por lo que siempre trabaja unido a otro engranaje.(2)
CLASIFICACIÓN Los transportadores de tornillo sinfín se
clasifican según el paso en:
Transportadores de paso estándarTransportadores de paso cortoTransportadores de paso medioTransportadores de paso largoTransportadores de paso variable
CLASIFICACIÓN Los transportadores de tornillo sinfín también
se clasifican según el tipo o forma de helicoide en:
Transportadores de espiras estándaresTransportadores de espiras recortadasTransportadores de espiras recortadas y dobladasTransportadores de cintaTransportadores de espiras con paletasTransportadores de paletas
Según el paso
Transportadores de paso estándar Estos transportadores tienen un paso igual al
diámetro, se utilizan para todas las aplicaciones comunes de transporte continuo de materiales a granel.
Según el paso
Transportadores de paso corto Estos son de construcción regular (estándar)
excepto que el paso de los helicoidales esta reducido a 2/3 del diámetro del sinfín.
Según el paso
Transportadores de paso medio Son similares a los de paso corto excepto que el
paso es reducido a ½ del diámetro del sinfín.
Según el pasoTransportadores de paso largo En este caso es 1-1/2 veces el diámetro y
son usados para agitar materiales fluidos o para mover materiales de flujo muy libre.
Según el pasoTransportadores de paso variable Estos constan de helicoidales sencillos en
grupos que incrementan el paso.
Según el tipo o forma de helicoideTransportadores de espiras estándares Tienen espiras completas y solidas y se los
denominan estándares.
Según el tipo o forma de helicoide
Transportadores de espiras recortadas En este caso en el borde exterior de las expiras
es recortada una sección a intervalos regulares permitiendo una acción adicional de mezcla y agitación en transito del material que se transporta.
Según el tipo o forma de helicoideTransportadores de espiras recortadas y
dobladas Las secciones recortadas no son extraídas de
los espirales, sino que son dobladas a 90° hacia el lado de giro del transportador.
Según el tipo o forma de helicoideTransportadores de cinta Estos son excelentes para transportar
materiales pegajosos y viscosos. El espacio abierto entre el borde interior del espiral y el tubo, evita la acumulación del material conducido.
Según el tipo o forma de helicoideTransportadores de espiras con paletas.
Son transportadores helicoidales estándar pero llevan paletas ajustables unidas al tubo y distribuidas siguiendo un trayectoria helicoidal opuesta a la del sinfín.
Según el tipo o forma de helicoide Transportadores de paletas.
Solo están formados de paletas ajustables unidas al tubo y distribuidas siguiendo una trayectoria helicoidal cuyo paso es como se requiera.
VENTAJAS Y DESVENTAJASVentajas:Son compactosFácil instalaciónSoportes y apoyos simplesFácil hermeticidadVarias zonas de carga y descarga.Altas temperaturas.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Desventajas:No grandes tamañosMateriales no frágiles o delicadosMateriales no abrasivosMayores requerimientos de potenciaContaminación del materialVolumen de material bajoDistancia de hasta 50 m.
APLICACIONES
Los transportadores de tornillo sinfín pueden operar sobre un plano horizontal e inclinado, con múltiples entradas y salidas; con ellos se moviliza una amplia gama de materiales que tienen tendencia a fluir tales como granos, polvos, pellets e incluso algunos líquidos.
CALCULOS
Para el diseño de los transportadores de tornillos sinfín se deben tener en cuenta ciertos parámetros como son: material a transportar, capacidad requerida, configuración del transportador, paso del sinfín y tipo de acción adicional del sinfín.(1)
De la yuca amarga se conoce que: =720kg/m3=44.95Lb/ft3
1) según la norma CEMA (Asociación
americana de Constructores de Equipos para manejo de materiales), se tiene que las características del material a transportar son las siguientes:Material Peso
(Lb/pie3)CódigoCEMA
Rodamiento
Intermedio
SerieCompone
nte
FactorMaterial
(Fm)
% de carga
Yuca Amarga
45 B6-35P L-S 1 0.6 30A
2) Se lee el respectivo código CEMA (Tabla 2) para conocer las características del material a transportar en cuanto a su tamaño, fluidez, abrasividad y otras características.
Obteniéndose los siguientes resultados
Material Tamaño Fluidez Abrasividad Propiedades misceláneas o
peligrosas
Yuca Amarga Fino Promedio Media Contaminable- afecta uso
3)Se selecciona el tipo de rodamiento intermedio recomendado cuando se requiere utilizar colgantes a lo largo del trayecto del transportador sinfín. Tabla 13 (Selección de buje para colgantes).
Grupo de buje
Tipo de buje Material recomendad
o
Max. Temp. de
Operación recomendad
a
Fb
L Bronce Estándar 300 ºF 1.7
S Bronce grafito
Estándar 500 ºF 2.0
1000 Kg/h: 49.34 ft3/h
4) CAPACIDAD REQUERIDA Se calcula la capacidad requerida del sinfín, teniendo
en cuenta la solicitada. Para el cual se está manejando un flujo másico de 1
Ton/h, el cual corresponde a la yuca amarga, dividendo entre la densidad del mismo obtenemos el flujo volumétrico:
5) CONFIGURACION DEL TRANSPORTADOR
Desde la tolva de alimentación hasta los
depósitos:
Sinfín paso estándarSinfín paso cortoSinfín paso largo
7) PASO DEL SINFÍN Se escoge el paso del sinfín, como estándar
debido a que se utiliza para todas las aplicaciones comunes de transporte continuo de materiales a granel. Por medio de la tabla 4 se obteniéndose el factor de capacidad CF1.
Factor de Capacidad del Transportador con Paso Especial (Fp)
Paso Descripción FpEstándar Paso = Ds 1.00
Corto Paso = 2/3 Ds 1.5
Largo Paso = 1 1/2 Ds 0.67
8) Se escoge el tipo de hélice o helicoide y por medio de la Tabla 5 se obtiene el factor de capacidad CF2.
Helicoides para solo transportar; espiras
estándar. Como el helicoide de espiras estándar no se encuentra especificado en la tabla se toma el valor de CF2 igual 1.00.
9) Se halla la capacidad real (CS) del material a transportar:
Donde:CF1= Paso del helicoidal.CF2= Tipo del helicoidal.
Factor de Capacidad del Transportador con Paso Especial (Fp)
Paso Descripción
CF1 CF2 CS= Creq*CF1*CF2
Estándar Paso = Ds 1.0 1.0 49.34 ft3/h
Corto Paso = 2/3 Ds
1.5 1.0 74.01 ft3/h
Largo Paso = 1 1/2 Ds
0.67 1.0 33,06 ft3/h
10) Conociendo la capacidad real del material a transportar y el porcentaje de carga de la artesa, se encuentra el diámetro del sinfín según la Tabla 7.
Carga de la Artesa
Diámetro del Sinfín
(in)
Capacidad en pie3/h(paso estándar)
Máxima rpm recomendad
asA 1 rpm A máx. rpm
30%A 4 0,41 53 130
N= (49,34 ft3/h/0,41 ft3/h)*1 rpm = 120 rpm
11) Una vez obtenida la capacidad real del material, para transportadores de tornillo sinfín con helicoides que tengan espirales de paso estándar, la velocidad puede ser calculada de la siguiente manera:
12) TIPO DE ACCIÓN ADICIONAL DEL SINFÍN
Conociendo el diámetro del sinfín se busca en las Tablas 8, 9 y 10, según sea el grupo de componentes recomendados para el material; de estas tablas se obtienen las características del transportador.
Diámetro del Sinfín
(in)
Diámetro del eje
(in)
Código del Sinfín
Espesor
Volado Seccional
Artesa Cubierta
4 1 24S712 Calibre 14
Calibre 14
13) LONGITUD TOTAL DEL SINFÍN Según la configuración del diseño se necesita
conocer las dimensiones de los depósitos en donde se va a trasladar el material desde la tolva de alimentación, para así determinar la longitud total del sinfín (Longitud del sinfín Inclinado).
15) CALCULO DE LA POTENCIA DEL SINFIN Los siguientes factores determinan el requisito de potencia de un transportador de
tornillo Sinfín que opera bajo estas condiciones: CS = Capacidad real en pie3/h.et = Factor de eficiencia de la transmisión.Fb = Factor de rodamiento intermedio.Fd = Factor de diámetro del Sinfín.Ff = Factor de helicoidal del Sinfín.Fm = Factor de Material.Fo = Factor de sobrecarga.L = Longitud Total del Sinfín (pie).N = Velocidad (rpm).W = Densidad del material (Lb/pie3).HPf = Potencia para operar en vacio (Hp).HPm = Potencia para mover el material en plano horizontal (Hp).HPlift = Potencia para mover el material en plano inclinado (Hp).H = Altura de inclinación (pies).HP = Potencia total (Hp).
Los requisitos de potencia Hp son la suma total de la potencia necesaria para superar la fricción (HPf) de los componentes transportadores y potencia requerida para transportar el material (HPm) multiplicado por el factor de sobrecarga de potencia (Fo) y dividido por el factor de eficiencia de la transmisión seleccionada (et):
Se halla la potencia para operar en vacio:
HPf=12*1.7*4.92*120/1.000.000= 0,015 HP
Se busca en la Tabla 14 el factor del diámetro del sinfín.
Ahora se busca en la Tabla 13 el factor de rodamiento intermedio igual a 1.7. Luego se reemplaza en la ecuación y se obtiene:
Diámetro del Sinfín (in)
Factor (Fd)
4 12
HPm=(1.0)*(4.92)*(0.6)*(44.95 lb/ft3)*(49.34 ft3)/1.000.000= 0,0066 HP
Ahora se calcula la potencia requerida para transportar el material (HPm):
Ff = 1.00, factor de potencia de acuerdo al tipo de helicoide y el porcentaje de carga del sinfín. Tabla 15
Se calcula la potencia necesaria para levantar el material hasta la altura de 25.08m o 82,3 pies con una inclinación de 27º, de la siguiente manera:
Ahora se calcula la potencia requerida por el transportador (HP):
El et es igual a 0.88; esto es transmisión de Sinfín o montada en eje con transmisión de banda V. Tabla 17. Reemplazando tenemos que:
Por último se calcula el costo y el gasto de energía para un semestre de uso del transporte de tornillo sinfín. Para esto se convierte la potencia de Hp a Kw, así: