INTRODUCCINEl presente trabajo tiene como objetivo el desarrollo del transporte de materiales para el diseo, clculo y seleccin de componentes de un transportador de Tornillo Sinfn, todos los datos y experiencias son propias de la Planta Industrial de Cal Viva CALQUIPA S.A.C. Ubicada en el departamento de Caylloma y distrito de Callalli.Los transportadores de han constituido en el medio ms adecuado para transportar materiales, principalmente cuando se requieren grandes capacidades de transporte y a lo largo de cortas distancias. El campo de aplicacin de transportadores de Tornillos Sinfn es muy amplio en la industria y su incidencia en los costos de produccin es considerable. La optimizacin en los procesos es importante para la determinacin de la competitividad de las empresas en su interaccin con el mercado, y como este es un aspecto endgeno a la empresa, esto le permite actuar y valerse de ella para mejorar su rentabilidad, su valor ante sus clientes y su posicin mercantil. Por eso debe buscar la mejora en todos los procesos que componen su actividad productiva y llevarlos a la reduccin de costos, que permita la optimizacin, sin comprometer la calidad del producto final. Luego de una descripcin completa de funcionamiento, componentes, clasificacin y aplicaciones, analizaremos cada uno de los parmetros tcnicos requeridos y calculados para el diseo de un transportador de Tornillo Sinfn para la Planta Industrial de Cal Viva CALQUIPA S.A.C.

CAPITULO I1. TRANSPORTADORES DE TORNILLO SIN FIN

1.1. GENERALIDADES

El Tornillo Sinfn (ver figura 1.1), es uno de los aparatos ms antiguos para transportar materiales que conoce la humanidad, el diseo original data de hace ms de 2000 aos. Desde que el transportador de Tornillo Sinfn apareci su uso se enfoc en instalaciones para regado, transporte de granos, polvos finos y otros materiales al granel.

A travs de los tiempos ha venido a ocupar un lugar muy importante en el rea del proceso del transporte y manipulacin de materiales. Hoy en da la, la tecnologa moderna ha hecho del transportador de Tornillo Sinfn uno de los mtodos ms eficaces y baratos para el movimiento continuo de materiales al granel a cortas distancias.

FIGURA 1.1

(a) Tornillo sin fin.(b) Eje terminal.(c) Eje motriz.(d) Eje conector.(e) Compuerta de descarga.(f) Soporte de artesa.(g) Cubierta.(h) Tapa de extremo opuesto del motor.(i) Tapa de extremo lado motriz.(j) Soporte colgante.(k) Chute de salida.(l) Chute de entrada.(m) Artesa.(n) Brida

1.2. PRINCIPIO DEL TRANSPORTE SINFN.

Un volumen de material a granel es cargado en el punto A (figura 1.2.1) de entrada a una artesa (recipiente) y a medida que el Sinfn gira el material avanza linealmente hacia el punto B de descarga, ocupando un volumen dentro de la artesa durante el viaje, dicho volumen depende del nivel de llenado del recipiente medido desde el fondo; Dicho nivel se mantiene aproximadamente constante a medida que transcurre el tiempo de transporte.

El material es empujado por accin del Sinfn (helicoide), producindose el flujo del material a travs del interior de la artesa. El Sinfn gira debido a la potencia de un motor elctrico o mecnico, transmitida por una cadena, banda o motoreductor conectado a este.

Los transportadores de tornillo Sinfn se puede usar para mover los materiales al granel, con granos medianos o pequeo, en estado hmedo o pastoso. En nuestro caso el material ser Coke pulverizado por un molino de martillos marca Williams. La fuerza de gravedad y la friccin en las paredes de la artesa limitan el arrastre del material en la direccin del permetro, que es producido entre el bien de transporte y el tornillo Sinfn, por eso solo hay desplazamiento del material en la direccin axial del tornillo Sinfn.

1.3. TIPOS DE TRANSPORTADOR HELICOIDAL O TORNILLOS SIN FIN

Los transportadores de tornillo sin fin se clasifican segn el paso en: 1.3.1. TRANSPORTADORES DE PASO ESTNDAR.

Estos transportadores tienen un paso igual al dimetro (ver figura 1.2.1), y se los denomina estndares, se utilizan para todas las aplicaciones comunes de transporte continuo de materiales a granel.

FIG. 1.2.1.

1.3.2. TRANSPORTADORES DE PASO DE CORTO.

Los transportadores helicoidales de paso corto son de construccin regular (estndar) excepto que el paso de los helicoidales est reducido a 2/3 del dimetro de sinfn (ver figura 1.2.2). Se recomiendan para uso en transportadores inclinados con inclinaciones de 20 grados o ms; Tambin son usados extensivamente en alimentadores helicoidales (feeders) y para controlar la carga transversal en el balance de un transportador cuando el paso corto es usado en la abertura de la entrada, esto es cuando la entrada no es uniformemente regulada.

FIG. 1.2.2.

1.3.3. TRANSPORTADORES DE PASO MEDIO.

Son similares a los de paso corto excepto que el paso es reducido a 1/2 del dimetro del sin fin (ver figura 1.2.3). Son utilizados en aplicaciones inclinadas, verticales, alimentadores y cuando se conduzcan materiales extremadamente fluidos.

FIG. 1.2.3

1.3.4. TRANSPORTADORES DE PASO LARGO.

En este caso el paso es 1 veces el dimetro (ver figura 1.2.4), y son usados para agitar materiales fluidos o para mover materiales de flujo muy libre.

1.3.5. TRANSPORTADORES DE PASO VARIABLE.

Estos transportadores consisten de helicoidales sencillos subsiguientes o en grupos que incrementan el paso (ver figura 1.2.5). Se utilizan como alimentadores de helicoidales para mover uniformemente materiales de flujo libre a travs de toda la longitud de la abertura de entrada o alimentacin.

FIG. 1.2.5.

Los transportadores de tornillo sin fin se clasifican tambin segn el tipo o forma de helicoide o espira en:

1.3.6. TRANSPORTADORES DE ESPIRAS ESTANDARES.

Estos transportadores tienen espiras completas y slidas (ver figura 1.2.6), y se les denomina estndares, se utilizan para todas las aplicaciones convencionales de transporte continuo de materiales al granel.

FIG. 1.2.6.

1.3.7. TRANSPORTADORES DE ESPIRAS RECORTADAS.

En este caso, en el borde exterior de los espirales es recortada una seccin a intervalos regulares (ve figura 1.2.7). Permitiendo una accin adicional de mezcla y agitacin en trnsito del material que de transporta. Es til para transportar materiales que tienden a compactarse y formar terrones, los cuales son destruidos por estos bordes cortantes

FIG. 1.2.7.

1.3.8. TRANSPORADORES DE ESPIRAS RECORTADAS Y DOBLADAS.

Similar al caso anterior, con la diferencia de que las secciones recortadas no son extradas de los espirales, sino que son dobladas a 90 grados hacia el lado del giro del transportador (ver figura 1.2.8). Obteniendo as un afecto de retardo de flujo y mezcla en trnsito del material transportado, es til para el calentamiento, enfriamiento o aireacin de sustancias ligera.

FIG. 1.2.8.

1.3.9. TRANSPORTADORES DE CINTA.

Los transportadores de cinta (ver figura 1.2.9), son excelentes para transportar materiales pegajosos y viscosos. El espacio abierto entre el borde interior del espiral y el tubo, evita la acumulacin de material conducido.

FIG. 1.2.9.

1.3.10. TRANSPORTADORES DE PALETAS.

Son transportadores que solo estn formados de paletas ajustables unidas al tubo y distribuidas siguiendo una trayectoria helicoidal, cuyo paso es como se requiera (ver figura1.2.10). Permiten dar una completa accin de mezcla y un flujo controlado a materiales granulares y finos.

FIG. 1.2.10. 1.3.11. TRANSPORTADORES DE ESPIRAS CON PALETAS.

Son transportadores helicoidales estndar pero llevan paletas ajustables unidas al tubo y distribuidas siguiendo una trayectoria helicoidal opuesta a la del sin fin a lo largo del tubo sin fin (ver figura 1.2.11). Lo que proporciona al material transportado una suave y completa mezcla.

FIG. 1.2.11.

1.4. APLICACIONES

Los transportadores de tornillo sin fin pueden operar sobre un plano horizontal (figura A) e inclinado (figura B), con mltiples entradas y salidas. Con ellos se moviliza una gama amplia de materiales que tienen tendencia a fluir tales como granos, polvos, pellets, coke e incluso algunos lquidos.

En aplicaciones especiales las caractersticas poco usuales ms comunes de materiales que requieren consideraciones adicionales en el diseo de las partes componentes del transportador son:

a) Materiales Corrosivos: Los componentes pueden ser fabricados de aleaciones no afectados por el material o pueden ser cubiertos con sustancias de proteccin.

b) Materiales Contaminables: Requieren del uso de bujes para colgantes impregnados de aceite sellados o de tipo seco. Los extremos de los ejes deben estar sellados para prevenir la entrada de contaminacin del exterior. Debido a la necesidad de una limpieza frecuente, los componentes del transportador deben estar diseados para un ensamblaje conveniente.

c) Materiales Abrasivos: Estos materiales pueden ser manejados en transportadores, artesas fabricadas de aleaciones resistentes a la abrasidad con helicoidales de superficie endurecida. El recubrimiento con hule o con resinas especiales de todas las superficies expuestas tambin reduce materialmente el dao abrasivo.

d) Materiales de Traba o Contacto: La transportacin con componentes estndares es en ocasiones posible utilizando mecanismos especiales de alimentacin en la entrada del transportador.

e) Materiales Giroscpicos: Frecuentemente estos materiales pueden ser manejados exitosamente en un transportador que se encuentre substancialmente sellado del ambiente exterior. En casos extremos es necesario proporcionar una artesa encamisada o con un medio de circulacin adecuado para mantener el material a una temperatura elevada. Tambin se utiliza la purga del transportador con un gas seco adecuado en algunas instalaciones.

f) Materiales Viscosos o Pegajosos: Los transportadores helicoidales de cinta son los ms frecuentemente utilizados para transportar estos materiales aun cuando puedan recurrirse a componentes estndares para mejorar el flujo del material.

g) Vapores Dainos o Polvo: Estos materiales pueden ser manejados con seguridad en artesas selladas, artesas tubulares sencillas o en artesas tubulares con ceja y junta, prestando especial atencin al sello de los ejes. Los sistemas de succin de artesa han sido utilizados exitosamente en algunas instalaciones.

h) Mezcla en Trnsito: Helicoide de cinta o con corte o una combinacin de estos tipos de helicoides pueden ser diseados para producir el grado deseado de mezcla u oreo.

i) Polvos Explosivos: El peligro de esta condicin puede ser minimizado en la mayora de las instalaciones utilizando componentes fabricados de materiales no frreos y si se siguen tcnicas adecuadas de sellamiento de transportadores. Tambin se recomienda tcnicas adecuadas de succin para remover polvos explosivos.

j) Materiales Sujetos a Compactarse: Est condicin requiere el uso de mecanismos de oreo a la entrada del transportador cuando los materiales sean polvorientos y de un mecanismo especial de alimentacin cuando las partculas de los materiales sean largas o fibrosas.

k) Materiales que sean lquidos cuando se orean: Est condicin puede ser utilizada ventajosamente en algunas instalaciones declinando el sistema de transportador hacia el extremo de descarga.

l) Materiales Desagradables: Algunas partculas que se rompen o distorsionan fcilmente pueden ser manejadas en transportadores helicoidales reduciendo la velocidad y seleccionando un tamao mayor de transportador que sea suficiente para entregar el volumen requerido de material.

m) Temperatura Elevada: Los componentes deben ser fabricados de aleaciones de alta temperatura. Si el proceso es tal que se permite el enfriamiento del material en el transportador, artesas encamisadas deben ser usadas en el extremo de la entrada para enfriar el material y deben utilizarse componentes estndares despus del punto donde la temperatura del material ha sido reducida a un grado seguro.

FIG. A.

FIG. B.

1.5. 2. SS

3. DISEO DEL TRANSPORTADOR HELICOIDAL DE LA PLANTA CALQUIPA S.A.C.

Los transportadores helicoidales o de gusano, son elementos de transporte que empujan materiales lquidos o granulares. Estn constituidos por un eje central alrededor del cual se desarrolla una franja helicoidal, de acuerdo con los requerimientos de precisin los trasportadores helicoidales se construyen ya sea maquinados sobre su eje o como sucede para la mayora de productos, en que es posible construirlos con lmina soldada a un tubo que sirve de eje. Este dispositivo permite lograr buenos resultados y costos bajos de construccin. El gusano transportador se ubica en el interior de una carcaza de lmina, la que confina al material y permite el trabajo de transporte del helicoidal; la carcaza debe separarse ligera y gradualmente del eje del gusano, es decir, que se coloca desalineada o en cua en relacin al eje con el objeto que el material no se atore en su camino. Es necesario tomar en cuenta a la hora de seleccionar los materiales de construccin, que dentro del transportador de gusano tiene lugar una fuerte abrasin por el deslizamiento del material contra las paredes de la hlice del gusano.

Al hacer uso de un anlisis con coordenadas cilndricas, es fcil demostrar que para un dimetro de eje (tubo) D y un paso p de las espiras del gusano, el dimetro interno d de los anillos de lmina que sera necesario cortar para generar cada espira, est dado por la siguiente ecuacin;

4.