Manejo de materiales

Prof. Ing. Julio Moisés
Coronado
Manejo deMateriales
aGranel

Definición de Manejo de Materiales
«El arte y ciencia del
movimiento, empacado y
almacenamiento de sustancia
en cualquiera de sus formas…
Incluye consideraciones de
movimiento, lugar, cantidad,
tiempo y espacio»
(Sociedad Americana de Manejo de Materiales)

¿Qué son Materiales a Granel?
El material a granel es
un material en grano o
también quebrado fluido,
cuyas características
quedan determinadas por
la granulación y la
distribución de los
granos…

Equipos para el Manejo de
Materiales a Granel
Bandas
Transportadoras
Roscar Transportadoras
o Tornillos Sin Fin
Elevadores de
Cangilones

Constan de una cinta o banda
flexible y continua que se
desplaza sobre una superficie
rígida o sobre estaciones de
rodillos «locos» espaciados
convenientemente.
El movimiento de la cinta se
logra a través de un motor y
reductor que acciona un
tambor o rodillo colocado en la
parte inferior del
transportador…
Bandas Transportadoras

Banda flexible
Rodillo de
descarga
Rodillo
de carga
Polea de
transmisión
Tensores
Mecanismo
Moto-Reductor
Componentes Principales

Tolvin de descarga
Rodillos de impacto
Rodillos alineadores
Limpiadores
Otros Aditamentos

Usos Se adaptan al transporte de materiales en diversas
formas y presentaciones
Se adaptan fácilmente al perfil del terreno
El transporte puede efectuarse a grandes distancias
Tienen gran capacidad de transporte
Pueden construirse para efectuar la descarga en
cualquier punto de su trazado
El consumo de potencia por tonelada es bajo en
comparación con otros medios de transporte
Pueden funcionar en forma suave y silenciosa

Tipos de Banda Transportadora
Según el Trazado
Bandas horizontales
Bandas inclinadas
Bandas mixtas

En Bina En Terna
Por el perfil del lecho
Bandas planas
Bandas cóncavas

Banda plana
Banda cóncava en bina o en V
Banda cóncava en terna

Factores que Determinan la Capacidad
ANCHO DE LA CORREA
• La escogencia del ancho adecuado depende
de los volúmenes del material, volúmenes
mayores exigirán anchos mayores
• Para materiales con granulometría
uniforme, el ancho de la correa debe ser al
menos 5 veces la dimensión del grano
• Para trozos desiguales y los de mayor
tamaño no superan el 20%, el ancho de la
correa debe ser al menos 3 veces el tamaño
de los granos

Velocidad
• La capacidad de una banda transportadora
es directamente proporcional a la velocidad
de la correa
• Las bandas mas anchas admiten mayores
velocidades de operación
• Los materiales livianos o no abrasivos
pueden ser manejados a mas altas
velocidades que los materiales pesados y/o
abrasivos

MATERIAL
VELOCIDAD MÁXIMA
ANCHO DE LA BANDA EN PULGADAS
CARACTERISTICAS EJEMPLOS 14 16 18 20 24 30 36 42 48 54 60 72
TAMAÑOS MUY GRANDES
CLASIFICADOS O NO
MEDIANAMENTE
ABRASIVO
CARBÓN,
TIERRA
300 300 400 400 450 500 550 600 600 650 650 650
MUY ABRASIVO NO
CORTANTE
GRAVA DE
BANCO
300 300 400 400 450 500 550 550 600 600 600 600
MUY
ABRASIVOCORTANTE
PIEDRA DE
NINA
250 250 300 350 400 450 500 500 550 550 550 550
TAMAÑO MEDIANO
CLASIFICADOS O NO
MEDIANAMENTE
ABRASIVO
CARBÓN,
TIERRA
300 300 400 400 500 600 650 700 700 700 700 700
MUY ABRASIVO NO
CORTANTE
ESCORIAS,
COKE,
PIEDRA
300 300 400 400 500 600 650 650 650 650 650 650
HOJUELAS
VIRUTAS DE
MADERA,
PULPA
400 450 450 450 500 600 700 800 800 800 800 800
GRANULAR 1/8" A 1/2"
GRANOS,
ARENA
400 450 450 500 600 700 800 800 800 800 800 800
FINOS
LIVIANO, SECO,
PULVERULENTO
CARBÓN
PULVERIZAD
O
220-250
PESADO CEMENTO 250-300
FRÁGIL
COKE,
CARBÓN
200-250
VIRUTAS DE
JABÓN
150-200

Perfil de Carga
• El volumen del material sobre un sector de
la banda está condicionado por el área de la
sección transversal del montón que se
forma y esta a su vez depende del ancho de
la banda, del perfil del lecho y de la fluidez
del material
• El área de la sección será mayor en la
medida que el ángulo de sobrecarga sea
mayor
• Si se mantiene el ancho y el perfil del lecho,
el volumen será mayor

ÁNGULO DE SOBRE CARGA ÁNGULO DE SOBRE CARGA ÁNGULO DE SOBRE CARGA ÁNGULO DE SOBRE CARGAÁNGULO DE SOBRE CARGA
β 5° β 10° β 20° β 25° β 30°
CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO O MATERIAL
30 - 34° 35 - 39°
Productos irregulares fibrosos tendentes a
enredarse, tales como virutas de madera,
arenas de fundición, etc
ÁNGULO DE REPOSO
40°
Dimensiones uniformes, partículas pequeñas
redondeadas muy secas o muy húmedas,
tales como cemento, arena de sílice seca,
mezcla de hormigón, etc
Partículas redondeadas, secas y lisas de
peso medio tales como: granos de cereales,
trigo, maíz, etc
Productos irregulares granulados o
troceados de peso medio, tales como:
arcilla, harina de granos de algodón, etc
Productos típicos normales, tales como,
carbón, biluminosas, la mayor parte de los
minerales etc
ÁNGULO DE REPOSO
0 - 19°
ÁNGULO DE REPOSO ÁNGULO DE REPOSO ÁNGULO DE REPOSO
20 - 29°
5ƒ 10ƒ 20ƒ 25ƒ 30ƒ
Ángulos de Sobrecarga

Procedimiento de Selección
Si Ct < Cr, regrese al paso al 3er paso
Si Ct < Cr, el ancho es el adecuado
Determine a partir
del ángulo de
reposo el ángulo de
sobrecarga
Seleccione el tipo de
banda
Fije un ancho de
banda
Multiplique el factor
obtenido por la
velocidad máxima,
obteniendo la
capacidad
Obtenga los pie³/h
que puede manejar
la banda a 1 pie/min
Determine, con el
ancho seleccionado
y las características
del material, la
velocidad máxima
admitida
Compare esta
capacidad con la
capacidad requerida
Ajustar la velocidad
para adecuarla a los
requerimientos del
manejo

Constan de una hélice metálica
montada sobre un eje tubular o
macizo, alojado en una caja
metálica de fondo semicilíndrico,
cuyo accionamiento se obtiene
a través de un conjunto moto-
reductor ubicado en uno de los
extremos del equipo…
Roscas Transportadoras
(Tornillos Sin Fin)

Hélice
Eje
Soportes
Caja
Chumacera
Cubiertas
(Tornillos Sin Fin)

Usos y Limitaciones
•Se adaptan perfectamente al manejo de materiales a granel
•Ofrecen un manejo limpio y seguro aún para materiales contaminantes
•Permiten un flujo uniforme de los materiales
•Con la incorporación de aditamentos especiales se puede lograr la
mezcla de materiales durante su traslado
•Se pueden manejar productos abrasivos, corrosivos o higroscópicos, sin
embargo no se recomiendan para materiales explosivos ni tóxicos
(Tornillos Sin Fin)

DIÁMETRO DE LA HÉLICE (D). Requerimientos mayores de
manejo exigen diámetros mayores que la rosca, sin embargo la
granulometría del materia puede afectar la selección del
mismo…
DIÁMETRO ESTÁNDAR DE LA HÉLICE (Pulg)
6 9 12 14 16 18 20 24
TAMAÑO
UNIFORME 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 2 1/2
IRREGULAR 3/4 1 1/2 2 2 1/2 3 3 3 1/2 3 1/2
* Para materiales de tamaño no uniforme se admiten los valores indicados cuando los trozos grandes no superan
el 25% del total
Tamaño máximo de trozos que pueden ser manejados por una rosca transportadora
(Tornillos Sin Fin)

VELOCIDAD DE ROTACIÓN(N). Determina el avance del
material a lo largo del transportador, cuyos límites máximos
permitidos dependen de la naturaleza del material y del
diámetro de la rosca
(Tornillos Sin Fin)

COEFICIENTE DE LLENADO (f). Para garantizar el avance
efectivo, el nivel de llenado no debe ser mayor que el 50% de la
sección de la hélice. Se recomienda 15%, 30% y 45% basándose
en la fluidez, abrasividad y granulometría del material…
Otra recomendaciones (Link-Belt)
Para materiales muy fluidos, no abrasivos o con
partículas de hasta ½″ admiten un coeficiente de
llenado de 45%
Para materiales medianamente fluidos o pegajosos
se recomienda un factor de llenado de 30%
Para materiales muy abrasivos permiten un factor
de llenado de 15%
(Tornillos Sin Fin)

PASO(P). Es la distancia entre dos crestas sucesivas de la
hélice, en cual la cantidad de material a desplazarse en la hélice
cuando gira una vuelta completa es proporcional a este
factor……
Paso normal
P = D 2/3 D
Paso reducido
11/2 D
Paso largo
1/2 D
Medio paso
(Tornillos Sin Fin)

Considerando que solo una porción (f) de la rosca está ocupado, el volumen sería:
f
P
La capacidad viene dada por: Donde:
C = Capacidad (Pie/m³)
D = Diámetro de la rosca (Pie)
P = Paso (Pie)
N = Velocidad rpm
f= Coeficiente de llenado
(Tornillos Sin Fin)

Tamaño máximo de trozos que pueden ser manejados por una rosca transportadora
(Tornillos Sin Fin)

Roscas Inclinadas y Verticales
Roscas Inclinadas
Son aquellas que suelen
requerir cierta
inclinación, cuya
capacidad decrece
rápidamente a medida
que la inclinación
aumenta
(Tornillos Sin Fin)

(Tornillos Sin Fin)
Roscas Inclinadas y Verticales
Roscas Verticales
Su uso está restringido
al manejo de granos o
materiales finamente
pulverizados, su
construcción exige que
el tramo inferior de la
hélice sea de paso corto
y que el material sea
alimentado a presión…

Cálculo de la Potencia
La potencia (HP) al eje viene dada por la siguiente expresión:
Donde:
V = Volumen del material transportado (Pie³/min)
L = Longitud del transportador(Pie)
W = Peso promedio del material (lbs/Pie³)
F = Factor que depende del material
T = Toneladas de 2.000 lbs manejadas por hora
V = Desnivel entre dos puntos de carga y descarga
(si el material baja V es negativo)
Grupo Factor (F)
A 1,2
B 1,4 a 1,8
C 2,0 a 2,5
D 3,0 a 4,0
(Tornillos Sin Fin)

Determinación del Diámetro del Eje
El diámetro del eje debe ser seleccionado para soportar la torsión a que es
sometido durante la operación, el cual se calcula mediante la siguiente expresión:
Donde:
T = Torsión el Pulg/lb
HP = Potencia al eje
N = Velocidad en rpm)
Torsión
máxima
admitida
en ejes
estándar
DIÁMETRO DE LA ROSCA (Pulg)
DIÁMETRO DE EJE
RECOMENDADO (Pulg)
TORSIÓN MÁXIMA (lbs
X pulg})
6 1 1/2 3.060
9
1 1/2 3.060
2 6.100
12
2 6.100
2 1/2 9.720
3 16.400
14
2 1/2 9.720
3 16.400
16 3 16.400
18
3 16.400
3 1/2 16.400
20
3 1/2 16.400
4 25.600
24 4 25.600
(Tornillos Sin Fin)

Consisten en un conjunto de
tarros o recipientes fijos a una
correa o cadena continua,
instalada en forma vertical
sobre una estructura
adecuada, cuyo movimiento se
acciona mediante un sistema
motor-reductor que acciona
una polea o rueda dentada…
Elevadores de Cangilones

Cangilones
Conjunto tope
Conjunto de
base
Banda o
cadena
Motor
Caja
Chute de
descarga
Ventanilla de
inspección

Tipos de Elevadores
Elevadores de descarga centrifuga
El material entra por la parte inferior
a nivel del fondo y es recogido por el
cangilón
La descarga ocurre en la parte
superior por acción centrífuga
Los cangilones son de hierro
maleable o chapa de acero
Pueden ir fijados a una correa o una
cadena
Se adaptan al manejo de materiales
que fluyen libremente y no se
recomiendan para materiales frágiles o
desmenuzables

Tipos de Elevadores
Elevadores de descarga perfecta
Los cangilones van montados
separados entre sí en dos cadenas
paralelas tensadas bajo las ruedas
impulsoras
Son máquinas de baja velocidad
Se usan para materiales frágiles,
pegajosos o que fluyan con dificultad

Tipos de Elevadores
Elevadores continuos-cadena sencilla
Los cangilones van montados en
forma continua (sin separación entre
ellos) sobre la cadena
El punto de carga se ubica a una
cota por encima del fondo del
transportador
En el tope de descarga de cada
cangilón se efectúa sobre la parte
frontal del cangilón que lo procede
Son recomendados para materiales
frágiles, desmenuzables, abrasivos y/o
que ofrezcan para ser recogidos por el
fondo

Tipos de Elevadores
Elevadores continuos-cadena doble
El similar al de cadena sencilla
La diferencia es que los cangilones
van montados entre dos cadenas
paralelas
Usan un tipo especial de cangilones
con la cara posterior inclinada,
confiriéndole una mayor capacidad de
carga
Son empleados exclusivamente
cuando se requiere el manejo de
grandes volúmenes en espacios
limitados

Tipos de Cangilones
Estilo AA
Fabricados en hierro maleable
Son razonablemente livianos y
balanceados
Tienen el fondo redondeado para
asegurar la descarga apropiada
Se usan en elevadores de Descarga
Centrifuga y de Descarga Perfecta

Tipos de Cangilones
Estilo D
Diseñados para ser montados en
correas o en cadenas, permitiendo
una mínima separación entre ellos
Son fabricados en chapas de acero
Se usan en elevadores Continuos

Tipos de Cangilones
Estilo SC
Permiten un alto volumen de carga y
el manejo de trozos grandes
Son diseñados especialmente para
elevadores de Cadena Doble (super
capacidad)

TAMAÑO MÁXIMO DE LOS
TROZOS
CAPACIDAD (ton/hor) CANGILONES
VELOCIDAD
(Pies/min)TAMAÑO
UNIFORME
10% DEL
TOTAL
MATERIAL DE 50 lbs/pie³
DIMENSIONES
(Pul)
ESPACIAMIENTO
(Pulg)
3/4 3 14 8x5 16 250
1 3 1/2 25 10x6 16 250
1 1/4 4 40 12x7 16 250
1 1/2 4 1/2 55 14x8 18 250
1 3/4 4 1/2 60 16x8 18 250
Elevadores
Centrífugos
de Cadena
TROZOS
VELOCIDAD
(Pies/min)TAMAÑO
UNIFORME
10% DEL
TOTAL
DIMENSIONES
(Pul)
ESPACIAMIENTO
(Pulg)
3/4 3 18 8x5 13 260
1 3 1/2 26 10x6 15,5 260
1 1/4 4 44 12x7 15,5 265
1 1/2 4 1/2 60 14x8 18 265
1 3/4 4 1/2 68 16x8 18 265
Elevadores
Centrífugos
de Correa
Determinación de la Capacidad

Elevadores
de Descarga
Perfecta
TROZOS
VELOCIDAD
(Pies/min)TAMAÑO
UNIFORME
10% DEL
TOTAL
DIMENSIONES
(Pul)
ESPACIAMIENTO
(Pulg)
3/4 3 4,5 8x5 20 90
1 3 1/2 7,5 10x6 20 90
1 1/4 3 1/2 8,3 12x6 20 90
1 1/4 4 15 14x8 24 90
1 1/2 4 1/2 17 16x8 24 90
1 1/2 4 1/2 19 18x8 24 90
1 3/4 5 22 20x8 24 90
1 3/4 5 25 24x8 24 90
Elevadores
Continuos
de Cadenas
TROZOS
VELOCIDAD
(Pies/min)TAMAÑO
UNIFORME
10% DEL
TOTAL
DIMENSIONES
(Pul)
ESPACIAMIENTO
(Pulg)
3/4 2 1/2 20 8x5x7 3/4 8 160
1 3 30 12x6x11 3/4 12 160
1 1/2 3 50 12x6x11 3/4 12 160
1 3/4 4 1/2 60 14x8x11 3/4 12 160
2 5 70 16x8x11 3/4 12 160

Elevadores
Continuos
de Correas
Elevadores
de Super
Capacidad
TROZOS
VELOCIDAD
(Pies/min)TAMAÑO
UNIFORME
10% DEL
TOTAL
DIMENSIONES
(Pul)
ESPACIAMIENTO
(Pulg)
3/4 2 1/2 30 8x5x7 3/4 8 240
1 3 45 12x6x11 3/4 12 240
1 1/2 3 80 12x6x11 3/4 12 240
1 3/4 4 1/2 90 14x8x11 3/4 12 240
2 5 110 16x8x11 3/4 12 240
TROZOS
VELOCIDAD
(Pies/min)TAMAÑO
UNIFORME
10% DEL
TOTAL
DIMENSIONES
(Pul)
ESPACIAMIENTO
(Pulg)
2 1/2 6 75 16x8 3/4x11 5/8 12 100
2 1/2 6 100 20x8 3/4x11 5/8 12 100
3 1/2 8 140 16x12 3/4x17 5/8 18 125
3 1/2 8 175 20x12 3/4x17 5/8 18 125
3 1/2 8 200 24x12 3/4x17 5/8 18 125
3 1/2 8 260 30x12 3/4x17 5/8 18 125
3 1/2 8 300 36x12 3/4x17 5/8 18 125

La potencia (HP) está asociada con la cantidad de material y la altura del cangilón
Las expresiones matemáticas para su cálculo son las siguientes:
Para elevadores Centrífugos y de Descarga Perfecta:
Para elevadores Continuos y de Super Capacidad:
Donde:
T = Torsión de 2.000 lbs por hora
H = Altura de elevación en pie
Cálculo de Potencia

Otros Tipos de Transportadores
Bulk-Flos Elevan el material por medio de
paletas sujetas a una transmisión de
cadenas, que se encuentra dentro
de una cubierta hermética… Son
adecuados para procesos continuos
de materiales a granel
Transportadores
oscilatorios
utilizan un tren de impulso
motorizado para mover el canal que
transporta el material contra unos
soportes de resorte que producen
un rápido golpe descendente y una
carrera de regreso que hace vibrar al
canal y, de esta forma, transporta el
material.

Otros Tipos de Transportadores
Transportadores de
paletas
Usan unas placas rascadoras
para empujar el material a
granel no abrasivo, a lo largo
de un canal horizontal o
inclinado
Transportadores de
banda articulada
Tienen una serie de bandas
interconectadas que se sostienen en
un armazón estacionario y se usan
para mover materiales pesados,
abrasivos y en terrones…

“Tanto si piensas que
puedes, como si piensas que
no puedes, estás en lo cierto”
Henry Ford

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