MANEJO A GRANEL - Rulmeca Corporation

Poleas Motorizadas
Impresiones de Ensayos Tecnicos
Motores en Marcha...
explica de qué manera los Poleas Motorizadas
pueden mejorar la producción, mantenimiento y
seguridad en las minas de carbón subterráneas,
plantas de preparación y terminales de trasvase.
Poleas Protectores...
destaca las más recientes instalaciones de
Poleas Motorizadas en los EE. UU.
Doble Personalidad...
La tecnología de transmisión doble para transportadores
de banda es sin duda bastante conocida
y sus beneficios están bien establecidos.
Este artículo pretende "difundir la buena nueva"
a los grupos industriales que no sepan mucho al
respecto.
MANEJO A GRANEL
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20 Millones de Toneladas,
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Publicado originalmente en World Coal (abril 2011)
Motores en Marcha
Mike Gawinski, Rulmeca Corp.,
US, explica de qué manera los
Poleas Motorizadas pueden
mejorar la producción,
mantenimiento y seguridad
en las minas de carbón
subterráneas, plantas de
preparación y terminales de
trasvase.
Las transmisiones de transportador
de banda accionadas internamente
han mejorado la confiabilidad del
sistema y la seguridad del personal,
bajando al mismo tiempo los gastos de
mantenimiento, en diversas plantas
procesadoras de carbón, tanto de
superficie como subterráneas, en Europa
y Estados Unidos. La clave para ello es
sellar herméticamente el motor de CA del
Polea Motorizada y la caja de engranajes
dentro de la carcasa llena de aceite
(Figura 1). Las salpicaduras de aceite
lubrican todos los componentes
mecánicos, transfiriendo simultáneamente
calor desde el motor a la carcasa del
tambor y hacia la banda transportadora.
La banda transportadora se usa como un
disipador de calor infinito.
Problemas y soluciones
de la transmisión del
transportador
Los materiales volumétricos tales como el
carbón, minerales y sal suelen ser
problemáticos de procesar en
transportadores de banda accionados por
sistemas de transmisión expuestos. Ello se
debe a que es difícil proteger los
componentes electromecánicos, tales
como motores, cajas de engranajes,
poleas, cadenas, ruedas dentadas y
Figura 1. El motor de CA y la caja de
engranajes vienen herméticamente
sellados dentro de la carcasa llena de
aceite del Polea Motorizada.
1
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Figura 2. El sistema de transmisión expuesta
para un transportador de carga de
barcazas de sal consta de un motor, caja de
engranajes, cadena y rueda dentada, todo
protegido por armarios de hierro fundido
y acero. El armario de acero protege al
personal contra los acoples rotatorios del
motor/caja de engranajes.
acoples contra materiales abrasivos y
corrosivos, y condiciones de operación
hostiles.
Los armarios de hierro fundido
generalmente están hechos para
proteger los componentes contra el
ambiente, y se han instalado rejillas
metálicas amplias y puertas de acceso
para proteger al personal de los
componentes móviles (Figura 2).
Mientras mayor es el armario protector,
mayor espacio requiere. Al eliminar los
armarios protectores y retirar los
motores y las cajas de engranajes del
peligro al albergarlos dentro de una
carcasa de tambor llena de aceite, los
Poleas Motorizadas han demostrado ser
una óptima solución para transmisiones
de transportador en numerosas
condiciones de operación.
Este diseño de transmisión tiene tres
ventajas principales:
• Los engranajes y rodamientos
se lubrican de manera continua
y automática por salpicadura,
reduciendo los requisitos de
mantenimiento.
• Los componentes electromecánicos
vienen sellados dentro de la
carcasa del tambor, aumentando
la confiabilidad de la transmisión,
minimizando su tamaño y
mejorando la seguridad del
personal.
• Se eliminan los armarios
redundantes (es decir, con bastidor
de motor de hierro fundido), lo cual
disminuye el peso de la transmisión.
Aplicaciones
Puertos de embarque
Desarrollada en Europa en 1953, la
tecnología de Poleas Motorizadas no
logró ganar aceptación en Norteamérica
sino hasta fines del siglo XX. La
compactibilidad y confiabilidad del
concepto se han comprobado en grandes
máquinas procesadoras de materiales de
diversas terminales de riel a buque
durante las últimas tres décadas. 1
Instalados en diversos elevadores a
cangilones a lo largo de los Grandes
Lagos de EE. UU. desde 1985, los Poleas
Motorizadas Rulmeca han movido cientos
de millones de toneladas de mineral de
hierro. El espacio sobre el pórtico (centro
de la masa) de las máquinas elevadoras a
cangilones es limitado. Por lo tanto, las
transmisiones de transportador
compactas eran fundamentales para
limitar las cargas diferenciales y permitir
el acceso del personal donde sea necesario
en las plumas y transportadores de
descarga.
Más recientemente, una importante
planta exportadora de carbón en Alaska
Figura 3. El cargador de embarcaciones de la terminal de
carbón Seward usa un Polea Motorizada modelo 630H de
75 HP para transferir el carbón de Alaska hacia las naves de
exportación a una tasa de 2000 tph.
2
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Tabla 1. Comparación de Poleas Motorizadas Rulmeca instalados en plantas de preparación de UK Coal en 2006 y 2011
utilizó un Polea
Lugar Diámetro (mm) Ancho de la cara (mm) Potencia (kW) Velocidad de la banda (m/s) Cantidad
Motorizada de 75
hp. para aumentar
la velocidad de
carga de buques
Kellingley
Welbeck
Maltby
400 – 800
630 – 800
500 – 630
700 – 1150
750 – 1200
1050 – 1650
7.5 – 75
7.5 – 75
22 – 55
1.0 – 2.5
0.8 – 2.0
1.6 – 3.15
14
3
6
de 800 a 2000 tph
Ellington 165 450 0.75 0.5 1
(Figura 3). La
2006 total 24
menor superficie
de la transmisión
del transportador
de 24.80 pulg. (63 cm ) de diám., 47.24
pulg. (120 cm) de largo facilitó el aumento
de la velocidad de carga dentro del
armario estrecho en la punta del
transportador de lanzadera, apoyado
debajo del mandil del cargador de
buques.
2011 total 63
Plantas de preparación de
carbón
Tras eliminar la pérdida de 30 días y
300,000 toneladas al año en la producción
en su mina de carbón en Kellingley el
2003, UK Coal Ltd aumentó rápidamente
el uso de Poleas Motorizadas. 2 La marcha
blanca inicial se realizó durante un
período de un año en el transportador de
residuos de la mina. Se instaló un Polea
Motorizada de 100 hp. en el extremo de
descarga del transportador, reemplazando
una transmisión de transportador inferior
problemática, situada cerca de la cola del
transportador.
Dentro de tres años, la base instalada
de Poleas Motorizadas de UK Coal
totalizó 24 (tabla 1). La principal
motivación para el cambio en la
tecnología de transmisiones de
transportador fue el ahorro anual
demostrado de cientos de miles de
dólares en gastos de mantenimiento y
consumo de energía eléctrica,
inicialmente en el transportador principal
de desechos gruesos de Kellingley, y
posteriormente en muchos otros
transportadores de las plantas de
preparación de UK Coal.
Steve Pringle, ingeniero de
procesamiento de carbón del grupo en
UK Coal, afirma “Los gerentes e
ingenieros de la planta de la compañía se
manifestaron escépticos acerca del
concepto del Polea Motorizada en 2003,
principalmente debido a la experiencia
anterior con transmisiones de diseño
similar que no habían dado buenos
resultados en el Reino Unido en las
Figura 4. Dos Poleas Motorizadas de 75 hp. en una disposición doble anidada mueven 1200
tph de carbón ROM a 600 ppm en una banda transportadora subterránea de 48 pulg.
(121.9 cm) de ancho y 1200 pies (365.8 m) de largo. Fíjese en la ausencia de motor, caja de
engranajes y cajas de chumacera externos.
décadas de 1960 y 1970. Sin embargo, la
tecnología ahora se ha comprobado en
UK Coal y la confianza con el uso del
equipo y el servicio que recibe de
Rulmeca continúa dando dividendos al
negocio de UK Coal. Los beneficios de la
mayor seguridad de acceso en la zona de
los cabezales de la transmisión y los
requisitos considerablemente menores de
protecciones son incalculablemente
valiosos en lo que aún sigue siendo un
duro desafío para la industria”.
Pringle agrega: “A partir de marzo de
2011, UK Coal ha reemplazado los
sistemas de transmisión expuesta por 63
Poleas Motorizadas Rulmeca recién
instalados en sus plantas de preparación
de carbón. La política de ingeniería de la
empresa es continuar cambiando las
transmisiones expuestas antiguas a
medida que lo permita su presupuesto. El
desarrollo de Poleas Motorizadas que se
han de usar en aplicaciones subterráneas
con atmósferas potencialmente explosivas
podría finalmente reemplazar muchos de
los sistemas de transmisiones de
transportador grandes y principales que
opera UK Coal”.
Minas subterráneas
Cline Resources, un productor de carbón
estadounidense que tiene minas en la
cuenca de Illinois y los lechos de
Appalachian, aumentó recientemente su
inventario de Poleas Motorizadas para
implementar las bandas de paneles en sus
minas subterráneas. La empresa probó
cabalmente un sistema de transmisión en
sus minas de Virginia Occidental e
Illinois, insistiendo en que Rulmeca
proporcionara un Polea Motorizada de
reserva (para reducir el riesgo de paros)
durante el período de prueba.
El experimento en su mina Maryan
consistió en mover 1200 tph de carbón
ROM a 600 pies por minuto
3
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Figura 5. La transmisión Kerco EZMP de 150 HP se puede montar en el suelo o cielo raso de la mina. Una pluma opcional convierte el
sistema de una transmisión de refuerzo en una de extremo de descarga.
(3.0 metros por segundo) en una banda
transportadora de 48 pulg. (1219 mm) con
dos Poleas Motorizadas modelo 630H,
anidado en un bastidor EZMP fabricado
por Kerco Inc.
El experimento se llevó a cabo en
transportadores que se extienden de 800
– 1200 pies de largo para permitir el
movimiento de minadores continuos. El
sistema de transmisión doble incorpora
dos Poleas Motorizadas modelo 630H de
75 hp. y ocupa una superficie angosta, ya
que cada Polea Motorizada mide 24.80
pulg. (63 cm) de diámetro y 55.12 pulg.
(140 cm) de ancho de cara (Figura 4).
Todos los componentes mecánicos vienen
herméticamente sellados dentro de la
carcasa llena de aceite del tambor.
Todd Leverton, superintendente de la
mina Maryan, afirmó “La mina ha
incorporado estas transmisiones debido a
que su compactibilidad, confiabilidad y
bajos requisitos de mantenimiento nos
ayudará a mantener nuestra intensa tasa
de producción de 9 tph/hombre de
carbón de 11,000 Btu con apenas 2
minadores continuos”.
La compactibilidad y bajo peso son
ventajosos al mover los transportadores
en espacios restringidos, tales como minas
de carbón ubicadas a cientos de pies bajo
la superficie de la tierra. Cada transmisión
de 75 hp. pesa 2200 lb (997.9 kg), mucho
menos que un sistema de transmisión
expuesta equivalente.
Los sistemas de transmisión expuesta
requieren que se proteja cada motor y caja
de engranajes dentro de un armario de
hierro fundido independiente, pero los
Poleas Motorizadas encapsulan dichos
componentes dentro de la carcasa del
tambor, eliminando así las piezas
redundantes.
Sistema de transmisión doble
En general, las minas de carbón
subterráneas usan numerosos sistemas de
transmisión doble como transmisiones de
refuerzo para diseminar la tensión efectiva
de la banda a lo largo de toda la extensión
del transportador, en vez de concentrar
toda esa tensión en el extremo de descarga
del transportador. Minimizar la cantidad
de tensión que una banda transportadora
debe soportar reduce su peso, lo cual es
fundamental para armar y reubicar
eficazmente los transportadores bajo tierra.
Idealmente, cada transmisión de
refuerzo debe ser lo más pequeña y
liviana posible debido a las restricciones
de espacio que hay bajo tierra. La
transmisión doble EZMP (con patente
pendiente) está hecha para minas de
carbón subterráneas e incorpora Poleas
Motorizadas Rulmeca en una
configuración anidada doble (Figura 5).
Cada transmisión se puede montar en el
suelo de la mina o bien colgar desde el
cielo raso. Actualmente configurado para
generar 150 hp. con dos Poleas
Motorizadas de 75 hp. y 24.80 pulg. (63
cm) de diám., el sistema se ofrece con
hasta 660 hp. y dos Poleas Motorizadas de
330 hp de 40.16 pulg. (102 cm) de diám.
Conclusión
Se ha comprobado fehacientemente el uso
satisfactorio de la tecnología de Poleas
Motorizadas en la industria del carbón en
Europa y Norteamérica. El rápido
aumento en la lista de aplicaciones indica
que el conocimiento de la tecnología de
transmisiones de transportador
accionadas internamente se está
extendiendo entre los operadores e
ingenieros tanto en plantas de superficie
como en minas de carbón profundas.
Referencias
1. GAWINSKI, Michael J.; GRESCH,
Wolfgang, “Motorized pulleys solve harsh
environmental problems at North American
ship loading terminals”, Actas de Bulk
Europe 2006 Conference, Barcelona, España,
octubre de 2006.
2. PRINGLE, Steve; BARRY, Mick;
GAWINSKI, Mike, “Motorized pulley
solves dirt conveyor problem at UK Coal
colliery”, 23rd Annual International Coal
Preparation and Aggregate Processing
Exhibition and Conference, Lexington, EE.
UU., mayo de 2006.
4
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Publicado originalmente en Bulk Materials Handling Review 2011
POLEAS
PROTECTORES
Mike Gawinski, Rulmeca Corp., EE.
UU., destaca las más recientes
instalaciones de Poleas Motorizadas
en los EE. UU.
Presentadas por
primera vez en
Alemania y
Dinamarca en 1953, las
transmisiones por Poleas
Motorizadas Rulmeca para
transportadores de banda hicieron su
debut en Norteamérica en los años 80 en
las principales terminales de carga de
naves y minas de superficie. 1 Las canteras
de piedra, fundiciones, minas de hierro y
plantas de reciclaje aprovecharon las
ventajas del tamaño compacto y la
confiabilidad del producto en los años 90.
Posteriormente, a principios del siglo 21,
las siderurgias, plantas de cemento,
centrales eléctricas y las plantas de
preparación de carbón comenzaron a
instalar Poleas Motorizadas para
reemplazar los antiguos sistemas de
transmisión expuestos tanto en
Norteamérica como en Europa. 2
Los Poleas Motorizadas que albergan
todos los componentes de la transmisión
dentro de una carcasa de tambor llena de
aceite y herméticamente sellada
(Figura 1), como la proporcionada por
Rulmeca, aumentan significativamente la
confiabilidad del sistema, reducen los
gastos de mantenimiento, aumentan la
seguridad del personal, ahorran espacio y
disminuyen el consumo de electricidad.
Cuando se
comparan los Poleas
Motorizadas con los sistemas
de transmisión expuestos en
ambientes hostiles donde hay
presencia de polvo abrasivo (por ej.
alto contenido de sílice) o materiales
corrosivos (por ej. sal) el sello hermético y
el baño de aceite suelen destacarse como
las características principales para
mejorar la confiabilidad. Sin embargo,
también se menciona la compactación del
producto, especialmente donde el acceso
del personal es restringido.
Tenga presente que los Poleas
Motorizadas son más livianos que los
sistemas de transmisión expuestos
porque dichos sistemas requieren que los
motores y las cajas de engranajes estén
protegidos dentro de armarios de acero o
hierro fundido separados (Figura 2). Los
tambores accionados internamente
5
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Figura 1. Un Polea Motorizada sella el motor
y la caja de engranajes dentro de una
carcasa de tambor llena de aceite.
Figura 2. Un sistema de transmisión
expuesto requiere protección extensa para
resguardar el motor, la caja de engranajes y
al personal.
albergan sus motores y cajas de
engranajes dentro de la carcasa de
tambor, eliminando las partes
redundantes. Además, la transmisión
interna actúa como una viga profunda,
resistiendo la deformación en un paquete
liviano y eliminando la necesidad de un
“eje pasante” pesado.
Las plantas de Buzzi Unicem
USA iniciaron el uso de
Poleas Motorizadas
En enero de 2009, Buzzi Unicem USA
solicitó que JBM Incorporated (JBM)
utilizara Poleas Motorizadas de Rulmeca
en un nuevo proyecto de tolva receptora
de materia prima en su planta de Pryor,
Oklahoma. Axel Hernoe, gerente de
mantenimiento de la planta de Pryor
oriundo de Alemania dijo, “Estaba bien
familiarizado con los Poleas Motorizadas
debido a mi vasta experiencia con ellos en
la industria minera en los años 60, pero
no fue sino hasta finales de 2008 que me
enteré que la tecnología estaba disponible
en los Estados Unidos. El alto contenido
de sílice de nuestros materiales a veces
puede causar problemas de
mantenimiento. Como Rulmeca respalda
el servicio y venta de productos desde su
planta en Wilmington, NC, decidí que
debíamos darle una oportunidad a los
Poleas Motorizadas”.
El proyecto incluyó dos unidades
modelo 320M de 7.5 HP para accionar
Figura 3. Tres transportadores alimentadores con transmisión por Polea Motorizada en el
nuevo sistema receptor de “yeso sintético” en Greencastle, IN.
transportadores recolectores de de
materia prima mediante tolvas a una
velocidad de banda de 384 pies por
minuto (1.9 metros por segundo), seis
tolvas, estructura y alimentadores;
diseñados, fabricados e instalados por
JBM.
El proyecto de Pryor se completó
dentro de un mes tras la instalación de un
nuevo transportador de desviación con
criba de barras, que también incorporó un
Polea Motorizada modelo 320M (10 HP
con velocidad de banda de 300 pies por
minuto [1.5 metros por segundo]), en la
planta de Buzzi Unicem USA de
Stockertown, PA, a más de 1,000 millas
(1609.3 kilómetros) de Oklahoma.
Tras prestar servicios a Buzzi Unicem
USA durante 18 años, JBM Incorporated
pronto se adjudicó dos proyectos
adicionales relacionados con
transportadores. Cada proyecto incluyó
el diseño, la fabricación y la instalación de
un nuevo sistema receptor de yeso
sintético. El primero fue instalado en la
planta de Buzzi en Greencastle, IN en
octubre de 2009 y el segundo en la planta
de Festus, MO en junio de 2010.
Basándose en los exitosos proyectos
anteriores, Buzzi Unicem USA
recomendó y aceptó el uso de Poleas
Motorizadas. Los Poleas Motorizadas
“simplificaron y agilizaron todos los
aspectos del proyecto, especialmente
porque no hay componentes externos que
apoyar ni proteger”, afirmó Mike Lane,
ingeniero de diseño en JBM. “Las
transmisiones accionadas internamente
de los transportadores simplificaron todo
el proceso”, agregó.
El proyecto de Greencastle incluyó el
uso de 3 Poleas Motorizadas modelo
220H, cada uno de 1 HP con una
velocidad de banda de 38 pies por minuto
(0.2 metros por segundo), como unidades
de transmisión del alimentador de la
tolva (Figura 3). Cada transportador de
banda alimentadora carga un
transportador con cadena de arrastre que
lleva sinuosamente el yeso sintético a
través de la estructura existente dentro
del flujo de producto primario.
Con un alcance similar al proyecto de
Greencastle, el sistema de Festus incluyó
el uso de 5 modelos 220H, idénticos a los
utilizados en Greencastle. Mike Lane
dijo, “Decidimos usar componentes
6
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comunes en los dos proyectos a fin de
compartir los repuestos entre las plantas,
si era necesario”.
Más Poleas Motorizadas en
Pryor, Oklahoma
Tras observar el rendimiento de los
nuevos Poleas Motorizadas de 7.5 HP
durante 8 meses, el personal de la planta
de Pryor decidió resolver los problemas
de operación adicionales con Poleas
Motorizadas Rulmeca, comenzando con
el reemplazo de un sistema transmisión
expuesto de 75 HP en un transportador
de recuperación por túnel (núm. 1) de
550 pies (167.6 metros) de largo en 2009.
El supervisor eléctrico DeWayne
Wagnon, dijo, “Nuestro transportador de
recuperación por túnel es alimentado por
seis bandas y tiene una curva vertical
cóncava que permite elevar el material
desde debajo de la pila de
almacenamiento a 138 pies (42.1 metros)
hasta la torre de transferencia (Figura 4).
Nos había causado retrasos de
producción durante años. Si
sobrecargábamos el transportador y
activábamos el disyuntor bajo carga,
teníamos que retirar el material de la
banda con palas a fin de reiniciar la
unidad. Por otro lado, cuando poníamos
en marcha el transportador con la banda
vacía, ésta rebotaba al menos unos 4 pies
(1.2 metros) dañando la banda y la
estructura de apoyo del alimentador
(Figura 5)”.
Los ingenieros de Rulmeca sugirieron
reemplazar la transmisión delantera de
75 HP por dos Poleas Motorizadas
modelo 630H, cada uno de 50 HP, en las
posiciones delantera y trasera.
Convertirlo en un sistema de transmisión
doble no sólo ofrecería más potencia, sino
360 grados de arrollamiento de la banda
en vez de 180 grados. Los cálculos
demostraron que la tensión del lado flojo
podía reducirse en unas 2,000 lb
(907.2 kg), prolongando
significativamente la vida útil de la
banda. Además, en vez de reemplazar la
banda de 3 capas de 30 pulg. (76.2 cm) de
ancho por una de 4 capas, como se
planificó originalmente, el sistema de
transmisión doble le permitió a la planta
continuar usando la banda de 3 capas,
incluso con un 33% más de potencia de
transmisión.
Figura 4. El transportador de recuperación núm. 1 en la planta de Pryor eleva el material a
138 pies (42.1 metros).
Figura 5. La curva vertical cóncava con transmisión delantera de 75 HP “rebotaba” al
ponerse en marcha con la banda vacía dañando la banda y los soportes del alimentador por
túnel.
Figura 6. Dos Poleas Motorizadas de 1,850 lb (839.2 kg) se instalaron en un solo turno.
7
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de 100 t/h). Los vectores de flujo VFD
varían automáticamente la frecuencia del
suministro eléctrico desde 1 hasta
100 Hz. Debido a que los Poleas
Motorizadas enfrían sus motores
transfiriendo el calor a través de la
carcasa de tambor al interior del
transportador de banda, era fundamental
verificar que se contaba con refrigeración
adecuada en todo el espectro de
frecuencia.
Figura 7. Este transportador dosificador de rocas pesadas tiene una banda de 30 pulg.
(76.2 cm) de ancho con paredes laterales de 4 pulg. (10.2 cm) y es accionado por un Polea
Motorizada de 5.5 HP y diámetro de 16 pulg. (40.6 cm) a una velocidad de entre 0.8 y 80
pies por minuto (14.6 y 1463 metros por segundo).
Uno de los beneficios más
significativos de la configuración de la
transmisión delantera y trasera es la
completa eliminación del rebote de la
banda. Ahora, la banda permanece
perfectamente ajustada dentro de los
rodillos albardillados en toda la curva
cóncava, incluso cuando se pone en
marcha vacía. Ello porque la tensión real
de la banda se disemina uniformemente
entre los tambores delantero y trasero.
Al personal de la planta le sorprendió
también la rapidez con que se instalaron
los Poleas Motorizadas de 50 HP
(Figura 6). Pesando sólo 1,850 lb
(839.2 kg) cada uno, los Poleas
Motorizadas con diámetro de 24 pulg.
(61 cm) se instalaron en un solo turno.
Como todos los componentes son
internos, no fue necesario invertir tiempo
alineando motores, cajas de engranajes,
acoples ni tambores.
En las posiciones delantera y trasera,
los Poleas Motorizadas se controlan y
sincronizan mediante el uso de dos
vectores de flujo VFD. Controlar los
motores de esta manera garantiza
compartir la carga y brinda características
de protección tales como protección
contra sobrecorriente, rampa de
aceleración y de desaceleración y además
ofrece la posibilidad de cambiar la
velocidad de la banda en caso de ser
necesario.
En 2010 la planta de Pryor retroadaptó
diversas transmisiones de
transportadores, todas las cuales eran
accionadas por vectores de flujo VFD.
Cada una de las transmisiones de los
transportadores dosificadores de rocas en
los molinos de crudo núms. 1 y 2 fue
convertida en un Polea Motorizada
modelo 400H (diámetro de 16 pulg.
[40.6 cm]) de 5.5 HP con una velocidad de
banda de 48 pies por minuto
(0.2 metros por segundo) a fin de accionar
los transportadores alimentadores de
30 pulg. (76.2 cm) de ancho x 8 pies
(2.4 metros) de largo en la primavera y el
verano (Figura 7). En el otoño se convirtió
el alimentador de caliza del molino de
acabado núm. 3 usando un Polea
Motorizada modelo 320H (diámetro de
13 pulg. [33 cm]) de 1.5 HP y 24 pies por
minuto (0.12 metros por segundo) a fin de
accionar el transportador de 30 pulg.
(76.2 cm) de ancho x 11 pies y 3 pulg.
(342.9 cm) de largo.
Debido a que el consumo de corriente
y la temperatura del Polea Motorizada se
supervisaron cuidadosamente durante la
puesta en marcha, estos alimentadores
son capaces de mover una amplia gama
de material (desde menos de 1 hasta más
Conclusión
La experiencia de Buzzi Unicem USA es
típica. Muchas de las principales plantas
internacionales manipuladoras de
materiales volumétricos han “probado”
primero un Polea Motorizada Rulmeca
en un transportador secundario para
verificar la confiabilidad y las
características de mantenimiento del
producto, y posteriormente han instalado
la transmisión en transportadores
primarios con problemas.
Como la tecnología de Poleas
Motorizadas se desarrolló en Alemania y
Dinamarca en los años 50, en general, el
personal de las plantas europeas está
familiarizado con los beneficios que
brinda este tipo de transmisión. Sin
embargo, cada vez más empresas están
adoptando la tecnología en las Américas,
Asia, África, etc. Al igual que otros
usuarios lo han hecho durante décadas,
estos nuevos clientes se darán cuenta de
que los Poleas Motorizadas ofrecen una
alternativa óptima a los sistemas de
transmisión expuestos de los
transportadores, especialmente en
condiciones de operación hostiles.
Cuando se utilizan correctamente, los
Poleas Motorizadas pueden aumentar el
“tiempo de operación” del transportador,
reducir el consumo eléctrico, mejorar la
seguridad de la planta, ahorrar espacio y
gastos de mantenimiento.
Referencias:
1. Michael J. Gawinski, Wolfgang Gresch,
Motorized Pulleys Solve Harsh
Environmental Problems at North American
Ship Loading Terminals, Actas de Bulk
Europe 2006 Conference, Barcelona, España,
octubre de 2006
2. Steve Pringle, Mick Barry, and Mike
Gawinski, Motorized Pulley Solves Dirt
Conveyor Problem at UK Coal Colliery,
23rd Annual International Coal Preparation
& Aggregate Processing Exhibition &
Conference, Lexington, KY, mayo de 2006
8
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Publicado originalmente en World Coal (enero 2013)
Doble Personalidad
Mike Gawinski, Rulmeca Corp., US.
Introducción
La tecnología de transmisión doble para
transportadores de banda es sin duda
bastante conocida y sus beneficios están
bien establecidos. Este artículo pretende
“difundir la buena nueva” a los grupos
industriales que no sepan mucho al
respecto. Los relatos de casos no
provienen de minas de carbón, sin
embargo la utilidad de la tecnología de
transmisión múltiple puede aplicarse
fácilmente a minas de carbón, plantas de
preparación de carbón, terminales de
transferencia de carbón y centrales
eléctricas a carbón.
La Asociación de Fabricantes de
Equipos Transportadores (The Conveyor
Equipment Manufacturers Association,
CEMA) define a los sistemas de
transmisión múltiple de la siguiente
manera. “Una transmisión de múltiples
tambores usa dos o más motores por
separado, uno o más accionando el
tambor motriz primario y uno o más
accionando tambores motrices
secundarios”. 1 En relación con los
“impulsores”, CEMA declara,
“Teóricamente, la mejor transmisión es
aquella que iría agregando continuamente
energía a lo largo de la trayectoria de la
banda a medida que va siendo eliminada
por la resistencia del movimiento y la
energía potencial”. 2
El principal beneficio de usar
transmisiones múltiples, especialmente en
transportadores largos, es la significativa
reducción de la tensión en el lado flojo
que se necesita para impedir el
resbalamiento del transportador de banda
en el sistema de tambor motriz. La
reducción de la tensión en el lado flojo
disminuye la tensión máxima de la
banda.
La combinación de “transmisión
múltiple” con tecnología de Poleas
Motorizadas se traduce incluso en una
mayor reducción del tamaño del sistema
de transmisión del transportador, su peso
y complejidad. Una reciente encuesta de
Rulmeca reveló que un sistema de
transmisión doble típico de 150 HP,
compuesto por dos Poleas Motorizadas
de 75 HP modelo 630H montados en un
bastidor, pesaba aproximadamente el 50%
de los sistemas de transmisión doble de
150 HP comparables que utilizan sistemas
de transmisión expuestos. El ancho del
sistema de transmisión doble por Poleas
Motorizadas era menos de dos tercios del
ancho de los sistemas de transmisión
expuestos comparables. Con reducciones
en peso y tamaño de esa magnitud, es
9
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Figura 1. El Polea Motorizada sella el motor
y la caja de engranajes dentro de una
carcasa de tambor llena de aceite.
evidente la ventaja del sistema de
transmisión, especialmente cuando se
utiliza en vetas de carbón de 42 pulgadas
(106.7 cm).
Como los Poleas Motorizadas Rulmeca
albergan todos los componentes de la
transmisión dentro de una carcasa de
tambor llena de aceite y herméticamente
sellada (Figura 1), aumentan
significativamente la confiabilidad del
sistema, reducen los gastos de
mantenimiento, aumentan la seguridad
del personal, ahorran espacio y
disminuyen el consumo de electricidad.
Beneficios de la transmisión
doble en instalaciones nuevas
Algunos operadores de plantas
desconocen los beneficios de la tecnología
de transmisión doble, y en consecuencia,
podrían instalar transmisiones menos que
óptimas en sus transportadores nuevos.
Por ejemplo, hace poco Rulmeca recibió
una solicitud de cotización de una
transmisión para un transportador nuevo
de una mina de carbón en los Estados
Unidos, que requería una transmisión
única de 300 HP con una velocidad de
banda de 384 pies por minuto (1.9 metros
por segundo) para mover 1000 t/h en un
transportador con 1000 pies (304.8
metros) de largo y una elevación de 176
pies (53.7 metros). Rulmeca determinó
que se requería una banda capaz de
soportar una tensión (T1) máxima de
26,000 lb (11793.4 kg).
Tras abordar aspectos relacionados con
transmisiones múltiples y una velocidad
de banda alternativa, el operador decidió
usar Poleas Motorizadas en una
transmisión de 150 HP. Con 360 grados
de arrollamiento de banda (en vez de
210 grados) y una velocidad de banda de
600 pies por minuto (3.0 metros por
segundo) (en vez de 384 pies por minuto
[1.9 metros por segundo]), la tensión de
banda total para mover la misma
cantidad de material en el mismo perfil de
transportador disminuyó a 16,000 lb
(7257.5 kg), es decir, una reducción
máxima de tensión de banda del 38%.
Beneficios de la transmisión
doble en aplicaciones de
retroadaptación
Las historias de aplicación siguientes
explican la forma en que los sistemas de
transmisión doble resolvieron problemas
de resbalamiento, rebote, restricciones
de tamaño y de alineación de la banda y
Figura 2. Vista general de la planta portátil de recirculación para trituración/cribado de
800 t/h que incorporó Poleas Motorizadas compactos dobles de 15 HP a fin de accionar un
transportador alimentador de la criba.
a su vez aumentaron la vida útil y
eliminaron daños en la banda y su
estructura.
Restricciones de tamaño
en una planta móvil de
trituración/cribado en la
región central de EE. UU.
El diseño portátil de la planta de
recirculación para trituración/cribado
modelo H4000 requería un enfoque
innovador para accionar una banda
alimentadora de criba de 36 pulgadas
(91.4 cm) a fin de mover 800 t/h de
piedra a 384 pies por minuto
(1.9 metros por segundo) (Figura 2).
Wayne Lauterbach, Gerente de
Ingeniería, recuerda el desafío. “Cuando
discutimos el diseño con Mike Gawinski
en 1995 supe que teníamos un problema
con el ancho de cara del tambor motriz
del transportador. Nuestro diseño del
sistema requería que el transportador
alimentador de la criba pivotara desde
arriba de la criba en una posición
adyacente a la misma a fin de efectuar el
transporte. El ancho máximo del aparejo
era de 12 pies (3.7 metros) para cumplir
los reglamentos del departamento de
autopistas de EE. UU. Necesitábamos
poner una transmisión de 25 HP en el
extremo delantero del transportador, sin
embargo su ancho total no podía exceder
las 50 pulgadas (127 cm)”. 3
“Al principio no pensamos que
accionar un transportador desde la parte
delantera y trasera funcionaría si no
contábamos con un equipo de control
sofisticado. Sin embargo, hemos puesto
en servicio más de seis de estos aparejos
desde 1995 y no hemos tenido problemas
con el concepto de transmisión doble.
Instalamos una unidad de 15 HP (con
diámetro de 16 pulgadas [40.6 cm] y
ancho de cara de 50 pulgadas [127 cm]) en
la parte delantera y una idéntica en la
parte trasera en vez de una unidad de
25 HP, pues no calzaría en la parte
delantera”.
No se necesitaron motores ni circuitos
de control especiales. Ni esfuerzo para
sincronizar las transmisiones. Se usaron
motores de inducción de CA tipo jaula
de ardilla de diseño en C normal. Si un
motor intenta girar más rápido que el
otro, consume una cantidad
significativamente mayor de corriente.
10
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Restricción de tamaño del
elevador a cangilones en
una terminal de carga de
embarcaciones en Superior,
Wisconsin
El muelle Allouez instaló en 2004 tres
Poleas Motorizadas Rulmeca para
modernizar las transmisiones del
transportador en un elevador a cangilones
que tenía una antigüedad de cuarenta años
(Figura 3). Desde entonces, la terminal ha
instalado seis Poleas Motorizadas más,
modernizando dos elevadores adicionales.
Tras cinco temporadas de uso, Gary
Kucharyski, Supervisor de Mantenimiento
del Muelle Allouez, comentó, “El uso de
dos Poleas Motorizadas en cada uno de
nuestros tres transportadores de descarga
del elevador nos ha permitido reducir la
tensión del lado flojo y aumentar la vida
útil de nuestras bandas. Estamos muy
complacidos con la confiabilidad de
nuestros Poleas Motorizadas Rulmeca y la
mayor vida útil que ha significado para las
bandas”. 4
El sistema de transmisión doble va
“anidado” bajo el transportador de
descarga. La disposición de serpentina
produjo 420 grados de arrollamiento en la
banda, lo que es considerablemente
mayor que los 180 grados originales. Los
cálculos mostraron que los 240 grados
adicionales de arrollamiento de la banda
redujeron la tensión del lado flojo (T2)
para evitar que se resbale y/o afloje en el
29% reduciendo en un 13% la tensión
total de la banda (T1).
Anidar una transmisión doble en un
elevador fue una idea nueva en 2004, pero
las minas de carbón subterráneas han
utilizado los sistemas de transmisión
doble por muchos años como impulsores
para diseminar la “tensión real en las
bandas” (Te) a lo largo de la extensión del
transportador. Al minimizar la cantidad
de tensión que debe soportar el
transportador de banda se reduce su
peso, lo cual es fundamental para montar
y reubicar eficientemente los
transportadores bajo tierra. 5
Rebote de la banda en un
túnel de recuperación en una
planta de cemento en Pryor,
Oklahoma
El personal de la planta de Buzzi Unicem
USA resolvió un problema de operación
con Poleas Motorizadas dobles cuando
reemplazó un sistema de transmisión
expuesto de 75 HP en un transportador
de recuperación por túnel de 550 pies
(167.6 metros) de largo en 2009.
El supervisor eléctrico, DeWayne
Wagnon, dijo, “Nuestro transportador de
recuperación por túnel es alimentado por
seis bandas y tiene una curva vertical
cóncava (Figura 4) que permite elevar el
material desde debajo de la pila de
almacenamiento a 138 pies (42.1 metros)
hasta la torre de transferencia. Nos había
causado retrasos de producción durante
años. Si sobrecargábamos el
transportador y activábamos el disyuntor,
teníamos que retirar el material de la
banda con palas a fin de reiniciar la
unidad. Cuando poníamos en marcha el
transportador con la banda vacía, ésta
rebotaba al menos unos 4 pies (1.2 metros)
dañando la banda y la estructura de
apoyo del alimentador”. 6
Buzzi reemplazó la transmisión
delantera de 75 HP por dos Poleas
Motorizadas modelo 630H, cada uno de
50 HP, en las posiciones delantera y
trasera. El sistema de transmisión doble
ofrecía más potencia y permitía
360 grados de arrollamiento de la banda
Figura 3. Uno de los tres elevadores a cangilones de 4,000 t/h con antigüedad de 40 años
modernizados por BNSF con tres Poleas Motorizadas (uno en la pluma y el otro en la parte
trasera).
Figura 4. Antes de su modernización, el transportador de recuperación por túnel de 550
pies (167.6 metros) de largo, que eleva el material a 138 pies (42.1 metros) a 400 t/h, no
arrancaba bajo carga plena.
11
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en vez de 180. La tensión del lado flojo se
redujo en unas 2000 lb (907.2 kg),
prolongando significativamente la vida
útil de la banda. Además, en vez de
reemplazar la banda de 3 capas de
30 pulgadas (76.2 cm) de ancho por una
de 4 capas, como se planificó
originalmente, el sistema de transmisión
doble le permitió a la planta continuar
usando la banda de 3 capas, incluso con
un 33% más de potencia de transmisión.
Uno de los beneficios más
significativos de la configuración de la
transmisión delantera y trasera es la
completa eliminación del rebote de la
banda (Figura 5). Ahora, la banda
permanece perfectamente ajustada dentro
de los rodillos albardillados en toda la
curva cóncava, incluso cuando se pone en
marcha vacía, porque la tensión real de la
banda se disemina uniformemente entre
los tambores delantero y trasero. Los dos
Poleas Motorizadas se controlan y
sincronizan mediante el uso de dos
vectores de flujo VFD, lo cual garantiza
compartir la carga.
Resbalamiento de la banda en
una apiladora radial en una
mina subterránea en el oeste
de EE. UU.
Durante 2010, Rulmeca se enteró que una
mina importante había mejorado la tasa
de producción de su equipo de minería
de tajo largo, pero que sufrió paros
durante clima lluvioso. Ello se debía a
que toda la producción tenía que pasar
por una apiladora radial de 30 años de
antigüedad (Figura 6) y la banda se
resbalaba en la transmisión de 100 HP
Figura 5. Antes de su modernización, la curva vertical cóncava con transmisión delantera
de 75 HP “rebotaba” al ponerse en marcha con la banda vacía dañando la banda y los
soportes del alimentador por túnel.
Figura 6. La apiladora radial interrumpía la producción de la mina debido al resbalamiento
de la banda en la transmisión trasera de 100 HP y 30 años de antigüedad durante
condiciones de lluvia
montada en la parte trasera si ésta se
mojaba.
La solución fue montar una segunda
transmisión (en el extremo de la pluma) a
fin de aumentar el arrollamiento de la
banda de 180 a 360 grados. Debido a que
la transmisión nueva sería un Polea
Motorizada de 50 HP y la antigua era un
motor externo con disposición de cadena
y rueda dentada, ambos motores debían
sincronizarse. Esta mejora eliminó por
completo el resbalamiento de la banda
parada.
Al principio a los ingenieros les
preocupaba el peso del Polea Motorizada
nuevo que debía colocarse en el extremo
de la pluma de la apiladora. El diseño
original contemplaba ubicar la
transmisión en la parte trasera a fin de
mantener la carga en el extremo del
armazón lo más liviana posible. Como el
Polea Motorizada de 50 HP modelo 630H
pesa solamente 2600 lb (1179.3 kg) y el
tambor original pesa 3200 lb (1451.5 kg),
claramente no había ningún peligro de
sobrecarga estructural.
El motivo por el cual un Polea
Motorizada es tan liviano es que en vez
de agregar un armario de hierro fundido
para el motor y otro para la caja de
engranajes, el Polea Motorizada usa la
carcasa como armario. Además, el
bastidor del motor y la caja de engranajes
se usan como miembros estructurales,
eliminando la necesidad de un “eje
pasante” de diámetro grande. En el
ejemplo anterior, se retroadaptó el
contratambor original con un eje de
66 pulgadas (167.6 cm) de largo, diámetro
de 7 pulgadas (17.8 cm) y 720 lb (326.6 kg)
de peso.
Resbalamiento de la banda en
una planta de celulosa en el
este de EE. UU.
Otro problema operacional relacionado
con el clima provocaba retrasos
constantes en la producción durante días
fríos en el transportador horizontal de
inversión de una importante planta de
celulosa que cargaba astillas de madera
en tres depósitos de almacenamiento
(Figura 7).
La banda de transferencia inversora se
carga mediante una canaleta central. El
material se carga en el depósito central
activando una compuerta de salida
12
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evitando de esta forma el transportador
horizontal. El material es transferido al
depósito izquierdo activando el
transportador horizontal y al depósito
derecho invirtiendo la dirección del
transportador.
La dificultad operativa se producía
cuando la banda se tornaba “rígida”
cuando hacía frío porque la transmisión
de 15 HP del transportador, situada en el
extremo izquierdo del mismo, no
brindaba tracción suficiente. El antiguo
sistema de transmisión expuesto fue
reemplazado por dos Poleas Motorizadas
de 15 HP modelo 400H, uno a cada lado.
Ahora, como ambas transmisiones giran
simultáneamente ya sea en sentido
horario o antihorario, los 360 grados de
arrollamiento de la banda impiden el
resbalamiento en todas las condiciones de
operación.
Conclusión
Se pueden usar transmisiones múltiples
para distribuir la tensión real en forma
más eficiente, especialmente en
transportadores largos. Las transmisiones
múltiples también pueden resolver
contratiempos de operación incluyendo
problemas de resbalamiento, rebote y
alineación de la banda, y restricciones de
tamaño, todo ello mientras aumentan la
vida útil y eliminan daños en la banda y
su estructura.
Referencias:
1. Belt Conveyors for Bulk Materials,
Engineering Conference of Conveyor
Equipment Manufacturers Association
(CEMA), sexta edición, pg 158.
2. Belt Conveyors for Bulk Materials,
Engineering Conference of Conveyor
Equipment Manufacturers Association
(CEMA), sexta edición, pg 159.
3. Mike Gawinski, Motorized Pulleys Solve
Materials Handling Problems in North
America, Bulk Solids Handling, Vol. 21
(2001) No. 2 pp 188-192.
4. Michael J. Gawinski, Jason D. Janisch,
Reliability and Performance – Motorized
Pulleys at US and UK Bulk Terminals, Bulk
Solids Handling, Vol. 32 (2012) No. 3 pp
34-36
Figura 7. Antes de ser convertida en
transmisiones dobles de 15 HP (una en
cada extremo) la transmisión única en el
transportador inversor situada encima
de los depósitos de astillas de madera se
resbalaba durante clima de invierno debido
a la rigidez de la banda.
5. Steve Pringle, Mick Barry, Mike Gawinski,
Motorized Pulley Solves Dirt Conveyor
Problem at UK Coal Colliery, 23rd Annual
International Coal Preparation & Aggregate
Processing Exhibition & Conference,
Lexington, KY, mayo de 2006.
6. Mike Gawinski, Protective Pulleys, Bulk
Materials Handling Review, Suplemento
de World Cement, 2011, pp 49-53
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