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PDVSA
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
MANEJO DE MATERIALES SOLIDOS A GRANEL (MMSG)
PDVSA N°
TITULO
MDP–11–MT–01
0
NOV.97
REV.
FECHA
APROB.
E1994
SISTEMAS ALIMENTADORES
APROBADA
DESCRIPCION
FECHA NOV.97
APROB.
30
L.G.
PAG.
REV.
M.D.
L.R.
APROB. APROB.
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ESPECIALISTAS
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SISTEMAS ALIMENTADORES
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1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
2 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
3 TIPOS DE ALIMENTADORES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
Alimentador de banda articulada (“Apron Feeder”) . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Alimentador de correa (“Belt Feeder”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Alimentador de cortina de cadenas (“Chain Curtain Feeder”) . . . . . . . . . .
Alimentador de extracción (“Extraction Type Feeder”) . . . . . . . . . . . . . . . .
Alimentador “En Masse” (“En Masse Feeder”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Alimentador de aletas (“Flight Feeder”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Alimentador gravimétrico (“Gravimetric Feeder”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Alimentador neumático (“Pneumatic Feeder”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Alimentador portátil (“Portable Feeder”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Alimentador de plato reciprocante (“Reciprocating Plate Feeder”) . . . . . .
Alimentador de mesa rotatoria (“Rotary Table Feeder”) . . . . . . . . . . . . . . .
Alimentador de rodillo (“Roll Feeder”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Alimentador de paletas rotatorias (“Rotary Vane Feeder”) . . . . . . . . . . . . .
Alimentador de arado rotatorio (“Rotary Plow Feeder”) . . . . . . . . . . . . . . .
Alimentador despojador (“Scalper Feeder”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Alimentador de tornillo (“Screw Feeder”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Alimentador de vibratorio (“Vibrating Feeder”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
4
5
5
5
6
8
8
8
8
10
11
12
13
14
14
16
4 ALIMENTADORES: RESUMEN DE PROPIEDADES . . . . . . . . . . .
18
5 ALIMENTADORES: SELECCION Y DIMENSIONAMIENTO . . . . .
19
6 REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
7 APENDICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
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OBJETIVO
Para asegurar un flujo uniforme entre las unidades de almacenaje, manejo y
procesamiento de una material sólido a granel, cobra especial importancia el uso
de los sistemas alimentadores.
Entre los múltiples usos que se le dan a los sistemas alimentadores se pueden
citar: la transferencia de materiales desde los vagones de carga o los camiones
de volteo hasta las cintas transportadoras, desde tolvas y silos hasta las unidades
de procesamiento y, de productos terminados a empaquetamiento final.
Este documento, el cual forma parte del tópico 3: Sistemas alimentadores y
transportadores, presenta los tipos más comunes de sistemas alimentadores y sus
características más importantes.
Adicionalmente, en este documento se incluyen los parámetros de selección que
permitirán escoger el tipo de alimentador más apropiado para una aplicación
potencial requerida.
2
ALCANCE
Este tópico cubre lo concerniente a los tipos, características y parámetros de
selección de los alimentadores de materiales sólidos a granel.
3
TIPOS DE ALIMENTADORES
Con frecuencia, muchos tipos de alimentadores están en capacidad de cubrir
eficientemente los requerimientos de una aplicación específica: cuando esto
ocurre, la escogencia de uno de ellos puede resultar una tarea difícil. En estos
casos, el factor de selección preponderante será la experiencia y/o la preferencia
individual de los ingenieros o de los operadores.
Frecuentemente, una mala referencia de un alimentador cuya escogencia no fue
adecuada para una aplicación específica lo eliminará automáticamente de futuras
consideraciones en una planta en particular o en toda una industria.
Con el fin de permitir una escogencia lo más adecuada posible, a continuación se
describirán las características de los tipos de alimentadores más utilizados a nivel
mundial.
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3.1
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Alimentador de banda articulada (“Apron Feeder”)
Este tipos de alimentador consiste en una banda metálica articulada con bordes
terminados en aletas yuxtapuestas (Fig. 1). La banda se obtiene comercialmente
en acero de alto carbono, con manganeso o con níquel–cromo–molibdeno.
Fig 1. ALIMENTADOR DE BANDA ARTICULADA (”APRON FEEDER”.
Este tipo de alimentador es apropiado para cargas que produzcan impactos
durante la transferencia y para manejar materiales gruesos, calientes o abrasivos.
Sin embargo, no se debe usar con materiales abrasivos muy finos los cuales
pudieran colarse entre las juntas y producir un desgaste temprano del equipo.
La medición de la capacidad del alimentador de banda articulada está basada en
cantidades volumétricas de material, las cuales están controladas por el área
transversal del lecho de carga y por la velocidad de operación.
Las condiciones límites típicas de operación de los alimentadores de banda
articulada se citan a continuación:
S
S
S
S
S
S
Máxima inclinación respecto a la horizontal, grados:
Mínima velocidad de operación, pie/min (m/s):
Velocidad normal de operación, pie/min (m/s):
Máxima velocidad de operación, pie/min (m/s):
Anchos máximos de las bandas estándares, pulgadas (m):
Máximas longitudes de bandas estándares, pie (m):
10
5 (0,02)
30 (0,15)
75 (0,38)
96 (2,44)
100 (30,48)
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Los alimentadores de banda articulada pueden ser movidos por motores eléctricos
independientes y/o combinaciones de cadenas y engranajes asociados al motor
del equipo a ser alimentado.
3.2
Alimentador de correa (“Belt Feeder”)
Comercialmente, se dispone de dos tipos de alimentadores de correa: de rodillos
y de lecho de deslizamiento. El primero emplea rodillos de libre rodamiento para
sostener las zonas centrales de la correa. El alimentador de lecho de
deslizamiento utiliza una bandeja plana de acero en sustitución de los rodillos.
Un alimentador de correa es, básicamente, una correa transportadora corta, la
cual consiste de una cinta, un rodillo tractor (“drive pulley”), un rodillo tensor
(“take–up pulley”), un motor, una caja conectada a la alimentación o a la descarga
del equipo asociado al alimentador y, una compuerta (Fig. 2).
Fig 2. ALIMENTADOR DE CORREA (BELT FEEDER”).
La compuerta asegura que un volumen constante de material está siendo
descargado. La rata de manejo de material se podrá ajustar cambiando la
velocidad de la correa y la abertura de la compuerta.
Dado que estos equipos pueden ser auto limpiantes, los alimentadores de correa
podrán ser usados para aplicaciones que requieran manejar diferentes tipos de
materiales sin que exista contaminación.
Es en el manejo de materiales particulados finos en donde los alimentadores de
correa han encontrado su mayor aceptación. La posibilidad de ajustar la
compuerta y variar la velocidad de operación, le permiten a este tipos de
alimentador el proveer un flujo de descarga preciso, por lo que se le usa
comúnmente como equipo principal de las correas pesadoras.
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Este equipo no es recomendado para manejar materiales muy pegajosos,
calientes o consistentes en trozos grandes con bordes agudos o cortantes.
Las condiciones límites típicas de operación de los alimentadores de banda
articulada se citan a continuación:
S Tamaño máximo del material, pulgadas (mm):
6 (152,4)
S Anchos máximos de las bandas estándares, pulgadas (m): 72 (1,83)
S Inclinación normal respecto a la horizontal, grados
0
S Máxima velocidad de operación, pie/min (m/s):
50 (0,254)
Debido a que los alimentadores de correa manejan normalmente materiales
particulados finos, son problemas frecuentes el tener reboses laterales de material
y polvo. Para evitar estas situaciones se deberán tomar previsiones especiales
como sellos laterales, cerramientos y equipos de recolección de polvos.
3.3
Alimentador de cortina de cadenas (“Chain Curtain Feeder”)
El alimentador de cortina de cadenas consiste en un grupo de cadenas sin fin que
controlan la descarga de un bajante inclinado (Fig. 3).
Fig 3. ALIMENTADOR DE CORTINAS DE CADENA (“CHAIN BELT FEEDER”).
Este equipo se usa, principalmente, para el manejo de rocas que van a ser
alimentadas a trituradores o cribas en operaciones de minería. Tanto el
dimensionamiento, como el resto de las características del equipo están basadas
en data empírica de los manufacturadores.
3.4
Alimentador de extracción (“Extraction Type Feeder”)
Debido a sistemas de almacenamiento existentes o a limitaciones de espacio, el
disponer de silos o tolvas que permitan la libre fluencia de su contenido resulta
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inaccesible. Adicionalmente, para materiales pegajosos o cohesivos, el diseño
ideal de tolva que permitiría la libre fluencia del material no resultaría práctico.
En estos casos existen una gran variedad de alimentadores de extracción, los
cuales combinan agitación y medición de flujo. Estos equipos comprenden una
combinación de elementos medidores y actuadores sobre el flujo de descarga.
Es importante no confundir a los alimentadores de extracción con los sistemas
facilitadores de descarga (“flow aid”), los cuales promueven el flujo pero no lo
controlan.
La mayoría de esos equipos son del domino exclusivo de sus fabricantes y, como
tales, sus características de diseño están amparadas por patentes, pudiéndose
conseguir en el mercado por marcas o nombres registrados.
Estas unidades efectúan, generalmente, acciones mecánicas por medio de
sistemas alimentadores convencionales, tales como brazos mecánicos, conos
vibratorios y tornillos sin fin.
En el caso de que se requiera el uso de un alimentador de extracción, se
recomienda que el usuario se involucre con varios fabricantes, llevando a cabo
pruebas de campo que permitan comparar los beneficios y limitaciones de cada
una de las opciones seleccionadas. De esta forma se podrá llegar a una
escogencia final que asegure una operación apropiada.
3.5
Alimentador “En Masse” (“En Masse Feeder”)
El alimentador “en–masse” consiste en un esqueleto articulado compuesto por una
serie de aletas de diferentes tipos montadas sobre una cadena sin fin u otro
sistema de amarre.
La cadena y las aletas operan dentro de una carcaza herméticamente cerrada, de
tal forma que el material es arrastrado, en un flujo continuo, a través de toda el área
transversal de la carcaza.
Este tipo de equipo raramente es usado como un alimentador individual. Lo común
es que forme parte de un sistema completo de transportador “en–masse”. Este
tópico será cubierto en el capítulo PDVSA MDP–11–MT–04.
3.6
Alimentador de aletas (“Flight Feeder”)
El alimentador de aletas consiste en una mesa plana sobre la cual el material es
arrastrado por medio de una serie de aletas que cubren todo el ancho de la mesa.
Las aletas están ancladas en cada uno de sus extremos a sendas cadenas sin fin
(Fig. 4).
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Fig 4. ALIMENTADOR DE ALTEAS (”FLIGHT FEEDER”).
El movimiento de las aletas sobre la mesa resulta en una acción extractiva del
material desde la tolva bajo la cual el alimentador está ubicado.
El flujo de material se controla por medio de una compuerta que regula la
profundidad del lecho de material descargado. La capacidad de extracción está
asociada a la velocidad del alimentador y a la profundidad del lecho.
Los alimentadores de aleta pueden operar en horizontal o con cierta pendiente. Se
los usa generalmente para materiales livianos y poco abrasivos, tales como carbón
y astillas de madera. Materiales consistentes por trozos grandes o completamente
por finos deberán manejarse con otros tipos de alimentadores.
Las condiciones límites típicas de operación de los alimentadores de aletas se
citan a continuación:
S
S
S
S
Capacidad máxima, t/h(1)
Ancho mínimo, pulgadas (m):
Ancho máximo, pulgadas (m):
Longitud mínima, pie (m):
S Longitud máxima, pulgadas (m):
S Mínima velocidad de operación, pie/min (m/s):
S Máxima velocidad de operación, pie/min (m/s):
300
12 (0,3)
36 (0,9)
5 (1,524)
12 (3,66)
20 (0,102)
50 (0,254)
Los alimentadores de aletas más largos deben estar fabricados en materiales
resistentes a la abrasión.
(1)
Para materiales con una densidad a granel de 50 lb/pie3 o 801 kg/m3
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3.7
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Alimentador gravimétrico (“Gravimetric Feeder”)
Una correa transportadora manufacturada en combinación con un elemento de
medición de peso es la base de la mayoría de los alimentadores gravimétricos que
se pueden conseguir en la actualidad.
Como en el caso de los alimentadores de extracción, la mayoría de esos equipos
son del domino exclusivo de sus fabricantes y, como tales, sus características de
diseño están amparadas por patentes, pudiéndose conseguir en el mercado por
marcas o nombres registrados.
3.8
Alimentador neumático (“Pneumatic Feeder”)
Los alimentadores de transporte neumático se utilizan principalmente para
manejar materiales secos pulverizados o granulados. Los detalles relativos a estos
sistemas se presentan en el documento PDVSA MDP–11–MT–06.
3.9
Alimentador portátil (“Portable Feeder”)
Frecuentemente, cuando se manejan materiales sólidos a granel se presenta la
necesidad de alimentar estos materiales desde diferentes puntos.
Existe en el mercado una gran variedad de estos alimentadores portátiles. Entre
los tipos más comunes se pueden encontrar tornillos horizontales o inclinados
(rígidos y flexibles), cintas transportadoras y, alimentadores de aletas.
3.10
Alimentador de plato reciprocante (“Reciprocating Plate Feeder”)
El alimentador de plato reciprocante consiste en una mesa plana apoyada sobre
rodamientos y conectada por un brazo a un eje excéntrico ubicado en la rueda
motriz (Fig. 5). Cuando el plato avanza, impulsa al material hacia adelante.
Cuando retrocede, deja un espacio vacío que permite la descarga del material
desde la tolva.
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Fig 5. ALIMENTADOR DE PLATO RECIPROCANTE
(“RECIPROCATING PLATE FEEDER”).
La capacidad de este tipo de alimentador está regulada por la abertura de la
compuerta, la distancia recorrida por el plato en cada ciclo y por la velocidad de
la rueda motriz.
La descarga que proporciona el alimentador de plato reciprocante es intermitente.
En algunas ocasiones, el sistema viene equipado con dos platos conectados a la
descarga de sendas tolvas, lo que permite que el flujo de descarga sea más
continuo.
Las ventajas principales de los alimentadores reciprocantes son su bajo costo de
inversión y su capacidad para manejar un amplio rango de tipos de materiales y
de tamaños. Sin embargo, estos equipos no son auto limpiantes, por lo que una
vez que la tolva se encuentre vacía, se debe retirar el material remanente en el
plato. Estos equipos no son recomendados para materiales abrasivos, dado que
la acción de deslizamiento del material puede deteriorar el plato tempranamente,
a menos que se utilicen materiales de construcción especiales.
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Las condiciones límites típicas de operación de los alimentadores de plato
reciprocante se citan a continuación:
S
S
S
S
Capacidad máxima, t/h(1) :
Ancho mínimo, pulgadas (m):
Ancho máximo, pulgadas (m):
Longitud máxima, pulgadas (m):
1000
18 (0,46)
60 (1,52)
8 (2,44)
Estos equipos pueden ser impulsados por los motores de los equipos que ellos
alimentan o por motores exclusivos.
3.11
Alimentador de mesa rotatoria (“Rotary Table Feeder”)
El alimentador de mesa rotatorio consiste en un disco horizontal que rota bajo la
boca abierta de una tolva. La mesa es de un diámetro mayor que la abertura de
la tolva y el espacio libre entra la tolva y el disco es suficientemente pequeño como
para evitar que el material se derrame por el borde de la mesa cuando esta no se
encuentra rotando (Fig. 6).
Fig 6. ALIMENTADOR DE MESA ROTATORIA (“ROTARY TABLE FEEDER”).
(1)
Para materiales con una densidad a granel de 100 lb/pie3 o 1602 kg/m3
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Una vez que la mesa se encuentra en movimiento, el material fluye por fuerza
centrífuga hacia el borde del disco, pasando por debajo de un anillo ajustable
ubicado alrededor de la boca de descarga de la tolva. Un deflector fijo desvía al
material, a un flujo controlado, desde la mesa hacia un transportador o a un
equipos de procesamiento.
Los alimentadores de mesa rotatoria se usan en una amplia variedad de industrias,
entre las cuales se pueden citar funderías, plantas de sínter y plantas de pulpa de
papel. Este tipo de alimentador permite descargar una cantidad medida de
material, asegurando un flujo constante y evitando excesos o defectos en la carga.
Comercialmente, estos equipos se pueden conseguir en diámetros ubicados entre
los 11/2 y los 20 pies (0,46 – 6,1 m). El volumen de descarga es regulado subiendo
o bajando el anillo, cambiando de posición al deflector y/o variando la velocidad
de la mesa.
Los equipos de mayor diámetro se usan, normalmente, para manejar materiales
livianos y los de menor diámetro para materiales pesados.
3.12
Alimentador de rodillo (“Roll Feeder”)
El alimentador de rodillo o de tambor rotatorio consiste en un rodillo similar a los
tensores de las cintas transportadoras. Se ubica contiguo al bajante de descarga
de una tolva (Fig. 7).
Fig 7. ALIMENTADOR DE RODILLO (“ROLL FEDER”).
La capacidad de extracción de este equipo es dependiente de la fricción que se
produce entre la superficie del rodillo y el material, por lo que esta superficie se
presenta, en la mayoría de los casos, irregular o con relieves para aumentar el
arrastre.
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El alimentador de rodillo puede ser usado para aislar la tolva (“air lock”), cuando
su contenido deba ser descargado en un ambiente cuya presión sea ligeramente
superior o inferior al de ésta.
3.13
Alimentador de paletas rotatorias (“Rotary Vane Feeder”)
Los alimentadores de paletas rotatorias se manufacturan comercialmente en dos
formas básicas: abiertos o cerrados. Las unidades abiertas se adaptan mejor al
manejo de materiales granulados. Las unidades cerradas, construidas con paletas
pequeñas y diseñadas para servir de sello al paso de aire, permiten descargar
materiales pulvurentos con altos niveles de dispersibilidad.
Los alimentadores de paletas rotatorias se usan, frecuentemente, conectados a
la descarga de las tolvas. La combinación de la velocidad a la que gira el
alimentador y el volumen individual de los bolsillos formados entre las paletas y la
carcaza, determinan el flujo de material desplazado por el equipo.
Con la excepción de diseños especiales, los materiales húmedos o pegajosos no
deben ser manejados por este tipo de equipos, dado que su operación depende
exclusivamente de la fuerza de la gravedad.
Comercialmente se disponen de una gran variedad de rotores que pueden ser
construidos en diversos materiales. Sus formas más comunes se muestran en la
Fig. 8.
Fig 8. ALIMENTADOR DE PALETAS ROTATORIAS (“ROTARY VANE FEEDER”).
DIFERENTES TIPOS DE PALETAS.
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Alimentador de arado rotatorio (“Rotary Plow Feeder”)
El alimentador de arado rotatorio está conformado por una serie de aspas
montadas en un eje vertical de tal forma que las aspas permitan extraer el material
acumulado en una abertura horizontal. El sistema de extracción está montado
sobre un carro que se desplaza, en ambos sentidos, a todo lo largo de la abertura
horizontal, permitiendo descargar el material en una cinta transportadora (Fig. 9).
Fig 9. ALIMENTADOR DE ARADO ROTATORIO (“ROTARY PLOW FEEDER”).
El alimentador de arado rotatorio está diseñado para manejar minerales, carbón,
y materiales compuestos por partículas finas o pequeñas.
Ha sido empleado con éxito para recuperar materiales almacenados en grandes
pilas.
La capacidad de este sistema dependerá de la velocidad del carro y de las aspas.
La distancia recorrida por el carro se ajusta mediante “switches” que cambian
automáticamente el sentido del recorrido, asegurando así un flujo de descarga
constante.
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3.15
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Alimentador despojador (“Scalper Feeder”)
Existe una gran variedad de alimentadores despojadores, conformados por una
superficie de barras o filas reciprocantes compuestas por rodillos de libre rotación
de un diseño especial (Fig. 10).
Fig 10. ALIMENTADOR DESPOJADOR (“SCAPLER FEEDER”).
Este tipo de equipo se usa con mayor frecuencia en operaciones de minería, en
las cuales el material se descarga desde camiones o vagones sobre el alimentador
despojador. La carga entra en contacto con las barras y los finos se separan por
gravedad, pasando a través de los rodillos rotantes. La fracción de mayor tamaño
es conducida a lo largo de la superficie del alimentador.
Los alimentadores despojadores pueden virtualmente manejar cualquier tipo de
material a granel, siendo especialmente útiles con cargas cohesivas o adhesivas.
Sin embargo, debido a su complicada construcción y mecanismos impulsores, su
costo de inversión es alto.
3.16
Alimentador de tornillo (“Screw Feeder”)
Los alimentadores de tornillo consisten, básicamente, en una espiral metálica
montada sobre un eje central. El espaciamiento entre las alas del tornillo es
variable al igual que sus diámetros. De esta forma se pueden encontrar tornillos
uniformes o de diseños especiales, de acuerdo a las características del material
y de la tolva (Fig. 11).
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Fig 11. ALIMENTADOR DE TORNILLO (“SCREW FEEDER”).
DISEÑO NORMAL
DISEÑO ESPECIAL
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A diferencia de otros tipos de alimentadores o transportadores, los diseños
estándares de estos equipos están normados bajo ANSI/CEMA 350. El capítulo
6 de esta norma, correspondiente a los alimentadores de tornillo, se incluye como
material anexo. El que estos equipos estén normados permite conseguir partes
de reemplazo estándares con diferentes fabricantes.
Los alimentadores de tornillo pueden manejar muy diversos tipos de materiales y
rangos de tamaño. Por ser un equipo de desplazamiento positivo, puede alimentar
materiales contra presiones mayores a los 15 psig.
Una ventaja adicional representa el que este equipo no tiene elementos de retorno
como los alimentadores de correa, por lo que no produce pérdidas de material,
pudiéndose encerrar completamente para permitir un control total sobre las
emanaciones de polvo.
Cuando se maneje materiales adhesivos o cohesivos se requerirá de aletas de
diseño especial. Materiales muy finos de extrema fluencia pueden ser difíciles de
manejar con equipos estándares, creando condiciones de flujo inestable.
El distanciamiento entre las alas del tornillo puede ser variable, incrementándose
en la dirección del flujo para obtener una descarga más uniforme, especialmente
en tolvas con bocas de descarga rectangulares o elipsoidales. Otra variación que
persigue el mismo objetivo es ir reduciendo el diámetro de las alas o del eje en el
sentido del flujo.
La capacidad y potencia de un alimentador de tornillo está basado, en parte, en
la experiencia de los fabricantes, y se reportan, normalmente, en sus catálogos.
3.17
Alimentador de vibratorio (“Vibrating Feeder”)
Un alimentador vibratorio consiste en una mesa montada sobre resortes
impulsada mediante un mecanismo que ocasiona que el material se mueva hacia
arriba y hacia abajo sobre la superficie de la mesa (Fig. 12).
Fig 12. ALIMENTADOR VIBRATORIO (“VIBRATING FEEDER”).
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Existen en el mercado dos tipos disponibles de alimentadores vibratorios: de
fuerza directa y de fuerza indirecta.
De fuerza directa son aquellos donde la fuerza producida por contrapesos que
rotan se aplica directamente sobre la mesa del alimentador. Este diseño es,
esencialmente, de rata constante y no permite ejercer un control preciso sobre el
flujo debido a las variaciones que se producen en la descarga de las tolvas. Sin
embargo, este tipo de alimentador es de bajo costo de inversión y puede manejar
un amplio espectro de materiales.
De fuerza indirecta son aquellos donde la fuerza de vibración es producida por una
fuente de excitación y amplificada por los resortes de suspensión. Estos equipos
requerirán menor consumo de potencia y menor mantenimiento que los de fuerza
directa. Las fuentes de excitación más usadas son las electromagnéticas y las
electromecánicas.
Los alimentadores electromecánicos son competitivos en costos de inversión con
los electromagnéticos para capacidades sobre las 5 t/h. Adicionalmente, los
equipos electromecánicos requieren de un mantenimiento menos especializado
que los electromagnéticos, pueden ser construidos a pruebas de explosiones
(“explosion–proof”), y manejan un mayor rango de materiales que los segundos.
El flujo de los alimentadores vibratorios es una función de la densidad a granel del
material, de el ancho y profundidad del lecho formado sobre la mesa y de la
velocidad lineal superficial. Una inclinación de la mesa respecto a la horizontal
redundará en una mayor velocidad lineal.
Factores críticos en la aplicación de este tipo de equipos son la geometría del cono
y de la abertura de la tolva y de la mesa. Los catálogos de los fabricantes no sólo
incluyen información sobre los flujos potenciales, las dimensiones de los equipos
y los requerimiento de potencia, sino que también presentan las geometrías
recomendadas para la instalación del equipo.
El comportamiento de los alimentadores vibratorios frente a materiales muy finos
o cohesivos es muy sensible, y se debe consultar a los expertos en el área a fin
de obtener recomendaciones que reduzcan la posibilidad de que el equipo opere
de manera indeseada.
Se los puede conseguir comercialmente en tamaños de unas pocas pulgadas de
ancho por un pie de longitud, manejando flujos mínimos (electromag– néticos),
hasta unidades de 76 pulgadas (1,93 m) de ancho por 20 pies (6.1 m) de longitud
(electromecánicos) manejando materiales sobre las 1000 t/h. Pueden conseguirse
equipos con diseños especiales de 100 pulgadas (2,54 m) de ancho por 35 pies
(10,7 m) de largo, manejando 10000 t/h.
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ALIMENTADORES: RESUMEN DE PROPIEDADES
La Tabla 1 presenta las características más resaltantes de algunos de los
alimentadores mencionados en la sección anterior.
TABLA 1. CARACTERÍSTICAS DE VARIOS TIPOS DE ALIMENTADORES.
Tipo de alimentador
Tornillo
Correa
Variable
Temperatura
Banda
Paletas
Mesa
Arado
articulada
rotatorias
rotatoria
rotatorrio
hasta
hasta
1000 °F
450 °F
––
Baja
Alta
Alta
––
Vibratorio
––
––
––
Baja
Alta
Baja
––
––
Capacidad para manejar flujos
altos de material
Máximo flujo, t/h ( ρ = 100 lb/pie
3
Velocidad del alimentador
Resistencia al impacto
Punto de descarga
)
1000
5000
5000
2–40
5–300
10–50
rpm
pie/min.
pie/min.
––
rpm
––
pie/mon.
Regular
Pobre
Buena
Pobre
Buena
––
Buena
Final
Final
Final
Central
Lateral
Lateral
Configuración de la boca de
descarga de la tolva
Gravimétrico o volumétrico
Capacidad para ser usado como
sello contra presión de gas
––
2–10
Rectangular
Rectangular
Rectangular
o circular
Final
Cuadrada
Circular
Circular
o circular
Definidos por la
6/1
Volum.
profundidad del lecho
4/1
––
Ilimitado
––
Ambos
Volum.
Volum.
Volum.
Volum.
Volum.
material
Pobre
Pobre
Buena
Pobre
Pobre
Pobre
10 : 1
10 : 1
10 : 1
10 : 1
3:1
3:1
o más
Depend. del
Relación de normal / mínima carga
(”turndown ratio”)
––
0–80
Cuadrada
Boca de descarga: máx. relación
longitud / ancho
Muy baja
10 : 1
Control de pérdidas de material en
Sin
Sin
Algunos
Algunos
Sin
la zona de retorno del alimentador
problemas
Malo
Malo
problemas
problemas
problemas
problemas
Rectangular
Rectangular
Rectangular
Circular
Circular
Circular
Circular
2 pies
3 pies
3 pies
2 pies
6 pies
2 pies
2 pies
Diámetro mínimo de la boca de
descarga de la tolva
normal
Tamaño máximo de partícula
normal
aprox. 1 / 2 ”
aprox. 2 ”
+ 12 ”
aprox. 1 /2 ”
aprox. 2 ”
aprox. 2 ”
+ 12 ”
Buena
Regular
Pobre
Buena
Pobre
Pobre
Pobre
Pobre
Buena
Pobre
Pobre
Buena
––
Pobre
Buena
Pobre
Pobre
Buena
Pobre
Pobre
Pobre
Pobre
Buena
Pobre
Regular
Pobre
Pobre
Buena
Capacidad para manejar polvos
finos secos
Capacidad para manejar materiales
abrasivos
Capacidad para controlar
emisiones de polvo
Capacidad para manejar materiales
degradables (grado alimentos)
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ALIMENTADORES: SELECCIÓN Y DIMENSIONAMIENTO
La selección de los alimentadores para el manejo de sólidos a granel está
influenciada por la geometría del cono de la tolva, dimensiones y ubicación de las
bocas de descarga, características del material, configuración de los equipos
relacionados a las operaciones de manejo, restricciones de espacio físico en la
planta y preferencias personales.
Para trabajar con una base de datos apropiada se debe recopilar la información
contenida en los catálogos de los fabricantes, en donde se puede encontrar
capacidades, dimensiones de los equipos y requerimientos de servicios.
Cuando se busca una recomendación sobre el tipo de alimentador a escoger para
una aplicación específica y su costo, frecuentemente se consigue que las
características en tamaño y potencia referidas por distintos proveedores pueden
tener diferencias. Aún cuando un tipo de alimentador particular es especificado y
requerido, los suplidores frecuentemente proponen opciones alternas al equipo
escogido. Esto se debe a que la definición de la capacidad y potencia de un
alimentador está basada en muchos factores, algunos de los cuales requieren de
pruebas y otros pueden ser establecidos empíricamente.
En general, la capacidad de un alimentador está basada en un volumen de material
a granel, con una densidad dada, pasando a través de un espacio controlado a una
velocidad fija. Si no hubiera otros factores en juego, la determinación de la
capacidad del equipo sería un cálculo simple:
Densidad a granel x Volumen x Velocidad = Capacidad
Partiendo de esta fórmula sencilla, es necesario modificar el valor obtenido por
algunos de los siguientes factores para conseguir la capacidad real de la unidad:
S ¿El ángulo del cono de la tolva tiene un valor suficientemente alto para asegurar
la libre fluencia del material?
S ¿La boca de descarga de la tolva tiene las dimensiones apropiadas para evitar
taponamientos?
S ¿Cuál es la eficiencia friccional de la superficie del alimentador?
S ¿Como varía la capacidad del equipo si la superficie de transporte se inclina
hacia arriba o hacia abajo?
S ¿De qué manera se descarga el material en el alimentador?.
Algunos ingenieros efectúan pruebas sobre el material o con el alimentador
específico para determinar factores de flujo, tamaños de la abertura de descarga,
características de operación, etc. Otros confían en experiencias similares,
mientras que el resto basa su selección en su propia metodología.
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La determinación de la potencia requerida por un alimentador específico no se
deriva de un cálculo sencillo, y dependerá de los siguientes factores:
S La potencia necesaria para mover el mecanismo del alimentador vacío.
S La potencia requerida para mover el material, incluyendo levantamiento, si lo
hubiera.
S La potencia necesaria para vencer la fricción del material a lo largo de lo bordes
del alimentador.
S La potencia requerida para extraer el material de la tolva.
Frecuentemente, dentro de los cálculos de la potencia requerida, se incluye un
factor por características especiales del material. Adicionalmente, la potencia de
arranque, la cual es mayor que la potencia de operación, es definida
arbitrariamente en la mayor parte de los casos.
Consecuentemente, cualquier fórmula reportada en los catálogos de los
fabricantes o en otro tipo de texto, debe ser cuidadosamente analizada para la
aplicación específica.
La selección de un alimentador se hace particularmente complicada dado que es
posible encontrar una gran variedad de construcciones para cada tipo, y se
deberán considerar una multiplicidad de factores para asegurar un servicio
confiable y duradero al menor costo posible.
Tal como se ha enfatizado a lo largo de este tema, la gran cantidad de factores
involucrados en la selección de un alimentador sólo permite establecer guías
generales. En la Tabla 2 se presentan algunos de los elementos más relevantes
que afectan la selección de los alimentadores más comunes. En esta tabla, el
asterisco (*) significa una aplicación ideal. Sin embargo, esto no significa que un
alimentador individual no pueda ser adaptado para trabajar satisfactoriamente
bajo otras condiciones.
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TABLA 2. MATRIZ DE SELECCIÓN DE LOS ALIMENTADORES DE MATERIALES
SÓLIDOS A GRANEL.
Tipo de alimentador
Banda
Parámetro
Correa
Aletas
articulada
Plato
Mesa
Paletas
reciprocante
rotatoria
rotatorias
Tornillo
Vibratorio
Características del material
Tamaño
Excesivamente grueso (< 48 ”)
*
Grueso (< 12 ”)
*
Mediano (< 3 ”)
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Fino (<
3
/4 ”)
*
Muy fino (< 10 mallas)
Fluencia
*
Libre
*
*
*
*
Fluidizable
*
*
*
*
*
*
Alta temperatura
Bueno
Pobre
Bueno
Bueno
Bueno
Bueno
Bueno
Bueno
Abrasivo
Bueno
Pobre
Pobre
Promedio
Pobre
Pobre
Pobre
Bueno
Promedio
Bueno
Cohesivo y/o adhesivo
*
Otros
Características del alimentador
Requerimientos de alimentación
Descarga uniforme
Bueno
Bueno
Promedio
Promedio
Bueno
Bueno
Promedio
Promedio
Pobre
Promedio
Promedio
Promedio
Promedio
Promedio
Bueno
Bueno
Pobre
Promedio
Bueno
Promedio
Promedio
Bueno
Costo de inversión
Alto
Promedio
Promedio
Bajo
Alto
Bajo
Promedio
Alto
Mantenimiento
Alto
Bajo
Alto
Bajo
Bajo
Promedio
Servicios (electricidad)
Alto
Bajo
Alto
Promedio
Promedio
Bajo
Exactitud en el pesaje
Regulación dentro de un rango
Costo
Bajo
Alto
Promedio
Bajo
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REFERENCIAS
1.
KULWIEC,
R.
“Materials
Handling
Handbook”.
Wiley–Interscience Publication.New York, 1985.
2.
“Screw Conveyors”. CEMA Book N°: 350. Conveyor Equipment
Manufacturers Association. Second Edition. Washington,D.C.. 1980.
APENDICE
2nd
Edition.
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