Bandas transportadoras en minería

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECASUNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS DE LA TIERRA INGENIERO MINERO METALURGISTA

CÁLCULO DE BANDA TRANSPORTADORA EMPLEADA EN MINERÍA

MANEJO DE MATERIALESDRA. PATRICIA DE LIRA GÓMEZ

LUISA FERNANDA GÓMEZ GUTIÉRREZROCÍO MENDEZ DELGADO VALERIA SALDAÑA MARTÍNEZ ALONDRA ESTEFANÍA LUMBRERAS ALFARO MARÍA ELIZABETH MEDELLÍN MARTÍNEZ FÁTIMA YAZLIN ENRIQUEZ CASTAÑEDA

ZACATECAS, ZAC. A 18 DE ABRIL DE 2024

Las bandas transportadoras para minería son sistemas mecánicos esenciales utilizados en la industria minera para el traslado eficiente y seguro de materiales a granel, como minerales, rocas y otros elementos, a lo largo de distancias variables y terrenos desafiantes.

Genially

División el teniente

Diseñadas para soportar cargas pesadas y condiciones adversas

¿En qué consisten?

Desempeñan un papel fundamental en la cadena de producción

Estas bandas consisten en una superficie continua y flexible que gira alrededor de poleas motorizadas, permitiendo el movimiento continuo de los materiales a lo largo de un recorrido predeterminado.

Pueden encontrarse en diversos entornos mineros, desde minas subterráneas hasta minas a cielo abierto

Transportan una amplia gama de materiales, incluyendo carbón, minerales metálicos, minerales industriales y agregados.

FUNCIONAMIENTO

A través de la cinta, que funge como un soporte físico de forma continua gracias a una polea matriz motorizada, permitiéndole el movimiento constante hacia adelante.

Se encuentra montada en una superficie normalmente metálica y cuyas dimensiones varían, al igual que los componentes que la conforman, para definir la carga que es capaz de soportar y la velocidad que tendrá para realizar el traslado de los materiales.

Las bandas transportadoras se mueven con rodillos o tambores y dos o más bidones que transportan los materiales; para mejorar sus capacidades pueden contar con barandillas, guardas laterales, ruedas o cualquier otro accesorio mecánico dependiendo del procedimiento y la materia que desee realizar la industria en cuestión.

COMPONENTES PRINCIPALES

Hipótesis

MECANISMOS DE ACCIONAMIENTO

1. Motorización directa

2. Motorización a través de reductor de velocidad

3. Motorización mediante tambor de accionamiento

4. Motorización mediante poleas y correas

5. Motorización mediante sistemas hidráulicos

TIPOS DE BANDAS

Bandas de caucho convencionales.

Bandas de PVC y poliuretano.

Bandas de caucho reforzadas con tela metálica.

Bandas modulares de plástico.

Bandas de cable de acero.

Bandas antiestáticas y resistentes al fuego.

APLICACIONES

Transporte de material desde la mina hasta la planta de procesamiento

Transporte dentro de la planta de procesamiento

Alimentación de material a trituradoras y molinos

Apilamiento de material en pilas de acopio

APLICACIONES

Operaciones en minas subterráneas

Carga de material en camiones o vagones de tren

Manejo de desechos y material estéril

MAntenimiento

Tensión adecuada

Inspección regular

Limpieza

Reparación de daños

Alineación

Lubricación

Capacitación del personal

SUPERVISIÓN

Debes supervisar que:

La banda no se encuentre dañada y que sus uniones estén firmes.

Los rodillos estén completos.

Sus componentes mecánicos y electromecánicos reciban mantenimiento preventivo y correctivo.

La banda este alineada y que el producto este distribuido uniformemente sobre ella.

El material transportado no debe contener restos de aceros.

SEGURIDAD

Se deben instalar paradas de emergencia en puntos estratégicos para que el trabajador detenga ooeración en caso de peligro inminente.

Exigir el uso de EPP adecuado (cascos, zapato de seguridad, overol, lámpara, gafas, guantes, sordinas, respirador, autorescatador).

Se deben instalar guardas de protección en áreas como: poleas, rodillos, etc. para evitar atrapamiento o aplastamiento.

Capacitación adecuada a trabajadores sobre procedimientos de seguridad y prácticas de trabajo seguras.

SEGURIDAD

Asignar una supervisión adecuada para monitorear la operación de la banda y asegurar que se sigan los procedimientos de seguridad.

Se debe colocar señalización clara y visible en áreas cercanas a la banda para alertas a trabajadores de los riesgos potenciales.

Procedimientos de bloqueo y etiquetado para garantizar que la energía elétrica y mecánica de la banda se corte de manera segura.

Realizar inspecciones regulares para identificar y corregir cualquier problema de seguridad.

DESVENTAJAS

VENTAJAS

• Versatilidad en aplicaciones industriales diversas.
• Alta capacidad de transporte de materiales pesados.
• Reducción de mano de obra necesaria para el transporte de materiales.
• Funcionamiento continuo que aumenta la eficiencia del proceso.
• Diseño adaptable a diferentes configuraciones de planta

• Requieren un mantenimiento regular para evitar el desgaste y la degradación.
• Pueden sufrir un deslizamiento del material si no se controla adecuadamente.
• En entornos con alta humedad, pueden presentar problemas de corrosión en los componentes metálicos.

FACTORES A CONSIDERAR EN EL CÁLCULO DE LA BANDA TRANSPORTADORA

3. Condiciones ambientales

1. Volumen de transporte

3. Ángulo de inclinación

2. Distancia de transporte

Tener en cuenta factores como temperatura, humedad y agentes abrasivos.

Determinar la cantidad de material que debe moverse por hora.

Considerar la pendiente del terreno y la capacidad de elevación

Calcular la longitud requerida para el recorrido de la banda.

EJEMPLO DE CÁLCULO

1.- Datos

• Material de transporte: Trigo
• Longitud de la banda, L: 40 m
• Inclinación de la cinta, φ: 10º

• Altura alcanzada por la cinta, H: 7 m
• Ancho de banda, B: 500 mm
• Velocidad de avance de la cinta, v: 0,8 m/s

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EJEMPLO DE CÁLCULO

2.- Área (A) de la sección transversal del material transportado:

Según lo indicado, A = A1 + A2

• Donde:
• A1 = 0,25 · tan(β) · [ l + (b - l) · cos(λ) ]2
• A2 = l1 · sen(λ) · [ l + l1 · cos(λ) ]

Siendo:

• b = 0,9 · B - 0,05 = 0,4
• l1 = 0,5 · (b - l) = 0,11

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EJEMPLO DE CÁLCULO

2.- Área (A) de la sección transversal del material transportado:

Donde los datos iniciales que se tienen son:

• β = 25º es el ángulo de sobrecarga del material transportado por la cinta (ver Tabla 6)
• λ = 30º es el ángulo de artesa en que se disponen los rodillos en la cinta
• l = 0,18 m es la longitud de los rodillos
• B = 0,5 m es el ancho de banda de la cinta.

Con estos valores, se resuelven las anteriores expresiones:

• A1 = 0,25 · tan(25º) · [ 0,18 + (0,4 - 0,l8) · cos(30º) ]2 = 0,016 m2
• A2 = 0,11 · sen(30º) · [ 0,18 + 0,11 · cos(30º) ] = 0,015 m2
• Luego, el área total de la sección transversal del material vale:
• A = A1 + A2 = 0,016 + 0,015 = 0,031 m2

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EJEMPLO DE CÁLCULO

3.- Capacidad de transporte de la banda:

• k es un coeficiente de reducción de la capacidad de transporte por inclinación de la cinta, se puede calcular aplicando la siguiente expresión:

φ : es el ángulo de inclinación de la cinta ( φ = 10º )

Se tiene que la capacidad de transporte volumétrica (Qv) de una cinta se calcula como:

• Qv = 3600 · v · A · k
• Donde los datos iniciales son:
• v = 0,8 m/s es la velocidad de avance de la banda
• A = 0,031 m2 es el área de la sección transversal del material transportado

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EJEMPLO DE CÁLCULO

3.- Capacidad de transporte de la banda:

Sustituyendo resulta:

• Qv = 3600 · 0,8 · 0,031 · 0,95 = 84,82 m3/h

• Qm = Qv · γ = 84,82 · 0,75 = 63,62 t/h
• γ = 0,75 t/m3 es el peso específico del material transportado

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EJEMPLO DE CÁLCULO

4.- Potencia de accionamiento de la banda:

• Cb = 67 (ver Tabla 7. Factor de ancho de la banda, Cb)
• v = 0,8 m/s es la velocidad de avance de la banda
• Qm = 63,62 t/h es la capacidad de transporte en masa de la banda
• Cl = 192 (ver Tabla 8. Factor de longitud de la banda, Cl)
• Kf = 1 (ver Tabla 9. Factor de servicio, Kf)

• PT = P1 + P2 +P3 Potencia total (PT)
• Potencia necesaria para mover la cinta en vacío y cargada, con posición horizontal de la cinta (P1):

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EJEMPLO DE CÁLCULO

4.- Potencia de accionamiento de la banda:

• Potencia necesaria para vencer rozamientos de elementos auxiliares, dispositivos de limpieza y guías (P3):
• P3 = Pa + Pb + Pc ...
• Pa : es la potencia debida a los trippers instalados (kW)
• Pb : es la potencia debida a los dispositivos de limpieza (kW)
• Pc : es la potencia debida a las guías y faldones instalados (kW)

• Potencia necesaria para elevar la carga hasta una cierta altura (P2):

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EJEMPLO DE CÁLCULO

4.- Potencia de accionamiento de la banda:

• Para la estimación del consumo de potencia debida a los elementos auxiliares se hace uso de la Tabla 10. Potencias adicionales de equipos auxiliares:
• Pa = 0 dado que no hay trippers instalados
• Pb = 0,3 · B · v = 0,3 · 0,5 · 0,8 = 0,12 kW
• Pc = 0,16 · v · Lf = 0,16 · 0,8 · 3,75 = 0,48 kW

• Lf = 3,75 m la longitud de los faldones instalados.
• Luego la potencia consumida por los elementos auxiliares resulta ser:
• P3 = 0,12 + 0,48 = 0,6 kW
• La potencia total (PT) a transmitir por el tambor motriz para el accionamiento de la cinta será la suma de las anteriores potencias parciales:
• PT = P1 + P2 +P3 = 0,611 + 1,213 + 0,6 = 2,424 kW

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EJEMPLO DE CÁLCULO

4.- Potencia de accionamiento de la banda:

• La potencia requerida por el motor (PM) para el accionamiento del tambor motriz de la cinta se calcula como:

• η = ηm · ηr
• ηm = 0,91 es el rendimiento del motor eléctrico
• ηr = 0,96 es el rendimiento de la caja reductora

• De la Tabla 11. Valores de las potencias normalizadas de motores eléctricos, se selecciona un motor eléctrico con potencia nominal de 4 kW.

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EJEMPLO DE CÁLCULO

5.- Resistencia mínima a tracción de la banda (R):

• Se calcula el esfuerzo máximo de tracción (Fb) que se origina en la banda

• PT = 2,424 kW v = 0,8 m/s
• C1 = 1,4 (ver Tabla 12)

• B = 500 mm es el ancho de banda de la cinta
• CS = 10 es un coeficiente de seguridad, según el tipo de banda elegido.

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EJEMPLO DE CÁLCULO

5.- Resistencia mínima a tracción de la banda (R):

De la Tabla 13, se selecciona una banda con resistencia nominal de valor 200 N/mm.Con la elección de esta resistencia nominal para la banda, también se puede calcular el coeficiente de seguridad por resistencia a la tracción con la que trabajará la banda:

EJEMPLO DE CÁLCULO

6.- Cálculo de las tensiones de trabajo de la banda (T1 y T2):

• PT = 2,424 kW
• v = 0,8 m/s

Por lo tanto la fuerza tangencial en el arranque vale:FtA = 1,6 · 3030 = 4848 N

• Estado NO Estacionario

Como se ha dicho anteriormente, durante el arranque se producen picos de tensiones que deben calcularse para poder comprobar la resistencia de la banda.La expresión para el cálculo de la fuerza tangencial en el arranque (FtA) es:

• FtA = 1,6 · Ft

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EJEMPLO DE CÁLCULO

6.- Cálculo de las tensiones de trabajo de la banda (T1 y T2):

El coeficiente de fricción (μA) en los primeros momentos de arranque del motor se puede estimar como:

• μA = μ + 0,05 = 0,4 + 0,05 = 0,45

Teniendo en cuenta este coeficiente de fricción mayorado, las tensiones T1A y T2A en los ramales de la banda durante el periodo de arranque del motor resultan ser:

EJEMPLO DE CÁLCULO

7.- Cálculo del diámetro y velocidad de giro del tambor motriz:

• B = 0,5 m es el ancho de banda de la cinta
• p = 1800 kg/m2 es la capacidad de transmisión tambor/banda.

• Diámetro del tambor motriz (DT)

• Ft = 3030 N es la fuerza tangencial en el régimen de giro estacionario
• αº = 180º es el ángulo de contacto entre banda y tambor

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EJEMPLO DE CÁLCULO

7.- Cálculo del diámetro y velocidad de giro del tambor motriz:

• De la Tabla 15, se selecciona un diámetro normalizado para el tambor motriz de valor: DT = 250 mm.
• Velocidad de giro del tambor motriz (nT):

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EJEMPLO DE CÁLCULO

8.- Cargas actuantes sobre el tambor motriz:

• Esfuerzo del tambor motriz en el arranque (FtA) FtA = T1A + T2A
• FtA = T1A + T2A = 6406 + 1558 = 7964 N
• Para motor en el arranque (MA)

Resulta un par de arranque de: MA = 995,5 N·m

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EJEMPLO DE CÁLCULO

9.- Selección final de la resistencia nominal de la banda:

• La tensión T máxima calculada en todo el proceso es T = 6406 N

De la Tabla 13, se selecciona una con resistencia nominal de 200 N/mm. Con esta elección se obtiene un coeficiente final de seguridad en la banda por resistencia a la tracción de: 1.56

• La resistencia nominal de la banda deberá ser, al menos, superior a la que se calcule mediante la siguiente expresión:

CS : es un coeficiente de seguridad CS = 8 para bandas con cable de acero CS = 10 para el resto de bandas

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BIBLIOGRAFÍA

• Cálculo y Diseño de Cintas Transportadoras. (s. f.). https://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn84.html
• https://www.btbbandas.com/archive-industrias/industria-minera#:~:text=Bandas%20transportadoras%20TELE%20STACKERS%20o%20%E2%80%9Cchapulines%E2%80%9D&text=Son%20segmentos%20m%C3%B3viles%20de%20bandas,diferentes%20de%20aproximadamente%2030%20metros.
• https://semaiq.com/bandas-transportadoras-para-mineria/#:~:text=Las%20bandas%20transportadoras%20para%20miner%C3%ADa,distancias%20variables%20y%20terrenos%20desafiantes.
• https://beltinglab.com/noticias/que-es-una-cinta-transportadora-funcionamiento-y-aplicaciones#:~:text=El%20funcionamiento%20de%20una%20cinta,accionados%20por%20un%20motor%20el%C3%A9ctrico.

¡GRACIAS!

Un tambor de accionamiento se monta directamente en uno de los extremos de la banda transportadora y se acciona mediante un motor eléctrico. El tambor de accionamiento tiene un revestimiento de goma que proporciona tracción a la banda y facilita su movimiento.

Cualquier daño o desgaste encontrado durante la inspección debe ser reparado de inmediato para evitar que se agrave y cause problemas mayores en el futuro. Esto puede incluir la reparación de rasgaduras, cortes, grietas o cualquier otro tipo de daño en la banda o los componentes asociados.

Se debe verificar regularmente la alineación de la banda transportadora para garantizar que esté centrada y que no haya desviaciones o desalineaciones que puedan causar desgaste irregular o daños en la banda y los componentes asociados.

Transmisión

Es la encargada de hacer girar la banda y el motor eléctrico.

Se debe realizar una inspección visual regular de la banda transportadora para identificar cualquier signo de desgaste, daño o deterioro. Esto incluye verificar la integridad de la banda, los rodillos, las poleas, las uniones y los sistemas de tensión.

Algunos componentes de la banda transportadora, como los rodillos y las poleas, pueden requerir lubricación para garantizar un funcionamiento suave y reducir el desgaste. Se debe utilizar el lubricante adecuado y aplicarlo según las especificaciones del fabricante.

Se debe mantener la tensión adecuada en la banda transportadora para garantizar un funcionamiento suave y eficiente. La tensión debe ser uniforme en toda la longitud de la banda y ajustarse según sea necesario para evitar la vibración excesiva o la carga desigual en los rodillos y poleas.

Especialmente en bandas transportadoras de gran longitud, se utilizan sistemas de accionamiento basados en poleas y correas. En este sistema, un motor eléctrico acciona una polea motriz que está conectada a una o varias poleas de cola a través de correas. La rotación de las poleas impulsa la banda transportadora a lo largo de su recorrido.

Están compuestas por módulos de plástico interconectados que forman una superficie de transporte continua. Son ideales para el transporte de materiales a granel en aplicaciones donde se requiere una superficie de transporte lisa y resistente a la corrosión, como en plantas de procesamiento de alimentos y minerales.

Están reforzadas con capas de tela metálica entre las capas de caucho, lo que les confiere mayor resistencia a la tracción y al desgarro. Son ideales para el transporte de materiales pesados y abrasivos en condiciones severas de operación.

Es importante capacitar al personal encargado del mantenimiento de las bandas transportadoras para que puedan identificar y solucionar problemas de manera efectiva, así como para que sigan prácticas de seguridad adecuadas durante el mantenimiento.

Están fabricadas con cables de acero incrustados en la matriz de caucho, lo que les confiere una resistencia excepcional a la tracción. Son ideales para el transporte de materiales extremadamente pesados y abrasivos en aplicaciones de minería a gran escala, como en minas a cielo abierto y subterráneas.

Se utilizan para transportar una amplia variedad de materiales a granel en condiciones normales de operación. Son flexibles y duraderas, y pueden ser utilizadas en aplicaciones de minería a cielo abierto y subterránea.

Poleas

Van en los ejes donde gira la banda (motriz y tensora).

Rodillos

Son los encargados de guiar la banda.

El motor eléctrico impulsa un reductor de velocidad que, a su vez, transmite el movimiento a uno de los rodillos de la banda transportadora. El reductor de velocidad reduce la velocidad del motor y aumenta el torque para proporcionar un movimiento más controlado y eficiente de la banda.

¿Sabías que...

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Un motor eléctrico se conecta directamente a uno de los rodillos de la banda transportadora, generalmente al rodillo de accionamiento ubicado en el extremo de la cabeza de la banda. El motor proporciona la fuerza necesaria para hacer girar la banda y mover el material a lo largo de la misma.

Banda transportadora

Lleva o soporta el grano.

Es importante mantener la banda transportadora limpia para evitar la acumulación de material en la superficie de la banda, lo que puede causar desgaste prematuro y aumentar el riesgo de atascos. Se deben eliminar los materiales pegajosos, húmedos o corrosivos de la superficie de la banda de manera regular.

Están fabricadas con materiales sintéticos como PVC (policloruro de vinilo) o poliuretano, que ofrecen una excelente resistencia a la abrasión y a los productos químicos. Son ideales para el transporte de materiales ligeros y en aplicaciones donde se requiere una limpieza fácil, como en plantas de procesamiento de minerales.

¿Sabías que...

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Están diseñadas con materiales especiales para evitar la acumulación de electricidad estática y para resistir la propagación del fuego en caso de incendio. Son utilizadas en aplicaciones donde se manipulan materiales inflamables o explosivos, como en plantas de procesamiento de carbón y minerales.

En operaciones mineras donde se requiere un alto torque o donde no es posible utilizar sistemas eléctricos debido a condiciones ambientales adversas, se pueden utilizar sistemas de accionamiento hidráulico. En este caso, un motor hidráulico se conecta directamente al rodillo de accionamiento de la banda transportadora y se alimenta con fluido hidráulico para proporcionar la potencia necesaria.

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