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Transporte mecánico de sólidos a granel

Equipos de manejo de materiales: transportadores de banda, helicoidales, flexibles helicoidales, vibrantes, de cangilones / elevadores, aero-mecánicos

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Resumen de la página
1. Definición del transporte mecánico
2. Transportadores helicoidales
3. Transportadores vibrantes
4. Transportadores aero-mecánicos
5. Transportadores de banda
6. Transportadores de cangilones

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1. Definición del transporte mecánico

¿Qué es un transportador mecánico?

El transporte mecánico se opone directamente al transporte neumático en industrias que manejan sólidos a granel como polvos, pélets o granulados. Si el transporte neumático no utiliza partes móviles para transportar los materiales, sino solo aire, el transporte mecánico requiere un equipo de manejo de materiales que moverá los sólidos a lo largo de toda la trayectoria de transporte.

Existen muchos tipos de transportadores mecánicos, todos cumpliendo la misma función, que es llevar material de un punto A a un punto B, pero los principios detrás de su diseño son totalmente diferentes. Esto permitirá que cada tipo de transporte sea más o menos adaptado a ciertas industrias.

Por ejemplo, los transportadores helicoidales son una opción preferida en la industria alimentaria para distancias cortas y dosificación, mientras que los transportadores de cangilones o de banda encuentran muchas más aplicaciones en industrias de granos o minería.

A continuación, se presenta una visión general de los diferentes diseños de transporte mecánico, lo que permite guiar al lector en la selección de la tecnología adecuada para su aplicación.

Equipos de manejo de materiales	Capacidad	Distancia de transporte	Impacto en materiales frágiles	Materiales propensos a obstrucciones	Retención de material	Confinamiento
Transportador helicoidal	Alta (0-450) m³/h	Corta	Fuerte	Adaptado		Bueno
Tubos vibrantes	Alta	Corta	Bajo	No adaptado	Casi sin retención	Bueno
Transportadores aero-mecánicos	Baja	Media	Media	Puede causar problemas		Bueno
Transportadores de banda	Muy alta	Muy larga	Bajo	Adaptado		Sin confinamiento
Transportadores de cangilones	Muy alta	Corta (vertical)	Fuerte	Puede causar problemas		Muy difícil

La página web proporciona aspectos clave del diseño de cada uno de los transportadores mecánicos utilizados en la industria.

2. Transportadores helicoidales

Características de los transportadores helicoidales

Los transportadores helicoidales utilizan una hélice, también conocida como tornillo de Arquímedes, para mover materiales. Existen 2 tipos principales de transportadores helicoidales:

• Transportadores helicoidales tubulares: la hélice está dentro de un tubo, por lo que solo es posible acceder a ella extrayéndola del tubo.
• Transportadores helicoidales de artesa: la hélice está en la parte inferior de una artesa, por lo que es posible abrir las tapas de la artesa y acceder a la hélice.

A continuación se muestra un diseño típico de transportador helicoidal:

Figura 1: Dibujo del principio del transportador helicoidal y componentes clave

Capacidad de los transportadores helicoidales

• Hasta 400-500 m³³/h, dependiendo de la velocidad del tornillo, diámetro, diseño de la hélice e inclinación.

Diámetro

• 100-600 mm

Distancia de transporte

• En principio hasta 10 m, pero se recomiendan distancias más cortas, especialmente para industrias sensibles a cuerpos extraños y/o que requieran limpieza. Para estas industrias se recomienda 1-2 m. Para longitudes > 2 m, si el tornillo debe inspeccionarse, se prefiere el tipo de artesa (aunque se debe tener cuidado con la seguridad respecto al acceso).
• En algunos casos, es posible considerar varios tornillos en serie para alcanzar distancias más largas, pero se debe tener cuidado con este diseño, ya que requiere un control específico y el acceso/mantenimiento no es fácil.
• Tenga en cuenta que, en algunos casos, los transportadores helicoidales tubulares y de artesa pueden inclinarse (el máximo es 40°, pero esta configuración debe usarse con precaución, ya que tiene un fuerte impacto en el rendimiento y accesibilidad del tornillo).

Potencia

• 1-10 kW para aplicaciones normales, hasta 20 kW para aplicaciones específicas. El tornillo puede equiparse con accionamientos directos o por correa/cadena.
• Para fines de dosificación, el accionamiento del tornillo puede equiparse con un variador de frecuencia.

Diseños específicos

• Existen diseños optimizados para limpieza, especialmente para industrias alimentarias: tapas de fácil apertura y extracción de la hélice.
• Es posible tener tornillos con 2 salidas. El mando del accionamiento puede invertirse para transportar en una dirección u otra.
• Para tornillos utilizados en la extracción de materiales desde un silo, es posible considerar un paso diferente al inicio del tornillo para garantizar una recogida uniforme y eficiente del producto.

Seguridad

• Los transportadores de tornillo son equipos rotativos, por lo que es crítico evitar cualquier acceso a la hélice cuando esté en funcionamiento. Esto puede lograrse mediante el bloqueo de la entrada y salida del tornillo con conexiones que requieran herramientas para abrirse, así como mediante la instalación de interruptores en todos los accesos de apertura rápida, como tapas de artesa o cubiertas abatibles, de modo que la alimentación eléctrica al tornillo se corte si alguno de estos accesos se abre.
• Los transportadores de tornillo son sensibles a los riesgos de explosión de polvo, por lo que el diseño debe garantizar que la velocidad lineal en la punta de la hélice sea inferior a 1 m/s y que los cojinetes estén protegidos con aire comprimido. Además, los equipos eléctricos en el entorno deben estar certificados para zonas con riesgo de explosión de polvo, y la temperatura máxima del motor debe ser inferior a la MIT (*Temperatura Mínima de Ignición*) y la SIT (*Temperatura de Ignición en Capa*) de los materiales.

Transportadores de tornillo flexible

Un tercer tipo de transportador de tornillo, además de los tubulares y de artesa, es el transportador de tornillo flexible. Estos transportadores disponen de una hélice especial, flexible, sin eje central y fabricada en acero, que gira dentro de un tubo de plástico.

Este tipo de diseño se utiliza para adaptarse a restricciones específicas de distribución en planta donde un tornillo rígido no encajaría. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la ventaja en flexibilidad de implementación conlleva ciertas desventajas:

• No es posible, en la práctica, inspeccionar o limpiar la hélice
• Riesgo de cuerpos extraños, ya que la hélice puede rozar contra el tubo ocasionalmente
• Posible impacto mecánico significativo sobre el producto transportado, ya que el tornillo debe girar a alta velocidad para mover los materiales
• Dado que el tornillo se centra gracias al producto, no puede funcionar vacío sin dañar el tubo

3. Tubos vibrantes

Transportadores vibrantes características

Los transportadores vibrantes utilizan un motor vibrante para generar el movimiento de los materiales. Existen 2 tipos principales de transportadores vibrantes:

• Transportadores vibrantes tubulares: el producto se encuentra en el interior de un tubo
• Bandejas vibrantes: el producto se transporta sobre una artesa plana

Figura 2: Diseño típico de un transportador vibrante

Capacidad de los transportadores vibrantes

• Hasta 20 m³³/h, en función del diámetro, el motor y la inclinación.

Diámetro

• 80-400 mm

Distancia de transporte

• En principio, hasta 5-6 m.
• En algunos casos, puede considerarse la instalación de varios transportadores en serie para alcanzar distancias mayores, pero este diseño debe abordarse con precaución, ya que requiere un control específico y el acceso/mantenimiento no es sencillo.
• Los transportadores vibrantes admiten una ligera inclinación máxima de 5° hacia arriba y 10° hacia abajo.

Accionamiento

• Los transportadores vibrantes pueden equiparse con accionamientos electromecánicos (vibradores magnéticos), especialmente útiles para dosificación fina
• O bien con motores eléctricos desbalanceados, más adecuados para altas capacidades de transporte.

Diseños específicos

• Los transportadores vibrantes muy pequeños (como las bandejas vibrantes) pueden utilizarse para dosificación precisa, por ejemplo, en alimentadores por pérdida de peso (*Loss In Weight Feeders*)

Seguridad

• Los transportadores vibrantes son inherentemente seguros desde el punto de vista de la seguridad laboral, ya que no tienen partes rotativas (excepto el accionamiento, que está encapsulado).
• Los equipos eléctricos en las proximidades de los transportadores vibrantes deben estar certificados para zonas con riesgo de explosión de polvo, y la temperatura máxima del motor debe ser inferior a la MIT y la SIT de los materiales.

4. Transportadores aeromecánicos

Características de los transportadores aeromecánicos

Los transportadores aeromecánicos, también llamados transportadores de cable, pueden parecer, a simple vista, similares a un sistema de transporte neumático: se observa un tubo de transporte con un trazado flexible, desde un punto A hasta un punto B. Sin embargo, el principio de funcionamiento es totalmente distinto: los transportadores aeromecánicos utilizan discos unidos por cadenas o cables para crear bolsillos dentro del tubo y arrastrar los materiales a lo largo de este. En realidad, se requieren dos tubos: uno para transportar el producto y otro para devolver los discos, vacíos, al punto de recogida.

Figura 3 - Principio de funcionamiento de los transportadores aeromecánicos

Capacidad de los transportadores aeromecánicos

• Hasta 40 m³³/h, en función del diámetro y el motor

Diámetro

• 80-250 mm

Distancia de transporte

• En principio, hasta 50 m.
• Hasta 10 m en vertical (ascendente)

Accionamiento

• Por cadena o correa

Especificidades de diseño

• Los transportadores aeromecánicos están bien adaptados para materiales granulados frágiles que no deben dañarse durante el transporte.
• No puede descartarse que, con el tiempo, los discos sufran desgaste, lo que podría generar riesgo de cuerpos extraños, más o menos crítico según la industria de aplicación.

Seguridad

• Los transportadores aeromecánicos tienen partes móviles, por lo que la entrada y salida deben estar protegidas para evitar que los operarios introduzcan las manos y queden atrapadas por las cadenas, cables o discos.
• Los discos de transporte están fabricados en plástico y suelen tener una velocidad de desplazamiento < 1 m/s, lo que evita riesgos de chispas. Los equipos eléctricos en las proximidades de los transportadores aeromecánicos deben estar certificados para zonas con riesgo de explosión de polvo, y la temperatura máxima del motor debe ser inferior a la MIT y SIT de los materiales.

5. Transportadores de banda

Características de los transportadores de banda

Los transportadores de banda utilizan una cinta de goma para transportar materiales. Pueden ser planos o inclinados.

Capacidad de los transportadores de banda

• La capacidad depende de la velocidad de la banda, su anchura y la altura de la capa de material transportable
• Máx. 2-3 m/s

Dimensiones

• Hasta 1-1,5 m de ancho

Distancia de transporte

• Variable; puede ser muy larga en industrias como la minería. Pueden considerarse varios transportadores en serie.

Accionamiento

• 6 kW para un tramo de 6 m

Especificidades de diseño

• Los transportadores de banda, especialmente aquellos que operan a alta velocidad, ejercen una gran tensión sobre la cinta; por ello, deben preverse instrumentaciones específicas, como controladores de velocidad y sensores de alineación.
• El tensado de la banda debe ser siempre correcto, por lo que el sistema debe incluir un mecanismo de tensado en el diseño.

Seguridad

• El equipo debe ser objeto de un análisis de riesgo de explosión de polvo, especialmente para las bandas que operan a alta velocidad.
• Los equipos eléctricos en las proximidades de los transportadores de banda deben estar certificados para zonas con riesgo de explosión de polvo, y la temperatura máxima del motor debe ser inferior a la MIT y SIT de los materiales.

6. Elevadores de cangilones

Transportadores de cangilones características

Los elevadores de cangilones se utilizan especialmente en industrias pesadas: minería, cementeras, plantas de generación de energía o en la industria de granos. Permiten elevar materiales a gran capacidad que, de otro modo, no podrían transportarse eficientemente.

Capacidad de los transportadores de cangilones

• Hasta 200 m³/h, dependiendo del tamaño y velocidad de los cangilones

Tamaño

• Cangilones de hasta 0,5 m de ancho

Distancia de transporte

• El transporte siempre es ascendente, hasta 50 m

Accionamiento

• Accionamiento por cadena o acoplamiento directo

Especificidad del diseño

• Los cangilones están montados sobre una banda de goma.

Seguridad

• Los elevadores de cangilones fueron en el pasado origen de varias explosiones, por lo que se debe realizar un análisis exhaustivo del riesgo de polvo para cada unidad. Si no es posible evitar explosiones, la mayoría de los fabricantes proponen ahora incluir válvulas de alivio de explosiones.
• El equipo eléctrico en las proximidades de los transportadores de cangilones debe estar certificado para zonas con riesgo de explosión de polvo, y la temperatura máxima del motor debe ser inferior a la MIT (Temperatura Mínima de Ignición) y SIT (Temperatura de Ignición en Capa) de los materiales.