sistemas-alimentadores

PDVSA N° TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

MANEJO DE MATERIALES SOLIDOS A GRANEL (MMSG)

�1994

MDP–11–MT–01 SISTEMAS ALIMENTADORES

APROBADA

NOV.97 NOV.97

NOV.97 L.G.0 30 M.D. L.R.

MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO

ESPECIALISTAS

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SISTEMAS ALIMENTADORES NOV.970

PDVSA MDP–11–MT–01

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Indice

1 OBJETIVO 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 TIPOS DE ALIMENTADORES 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Alimentador de banda articulada (“Apron Feeder”) 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Alimentador de correa (“Belt Feeder”) 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Alimentador de cortina de cadenas (“Chain Curtain Feeder”) 5. . . . . . . . . . 3.4 Alimentador de extracción (“Extraction Type Feeder”) 5. . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 Alimentador “En Masse” (“En Masse Feeder”) 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Alimentador de aletas (“Flight Feeder”) 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 Alimentador gravimétrico (“Gravimetric Feeder”) 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8 Alimentador neumático (“Pneumatic Feeder”) 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.9 Alimentador portátil (“Portable Feeder”) 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.10 Alimentador de plato reciprocante (“Reciprocating Plate Feeder”) 8. . . . . . 3.11 Alimentador de mesa rotatoria (“Rotary Table Feeder”) 10. . . . . . . . . . . . . . . 3.12 Alimentador de rodillo (“Roll Feeder”) 11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.13 Alimentador de paletas rotatorias (“Rotary Vane Feeder”) 12. . . . . . . . . . . . . 3.14 Alimentador de arado rotatorio (“Rotary Plow Feeder”) 13. . . . . . . . . . . . . . . 3.15 Alimentador despojador (“Scalper Feeder”) 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.16 Alimentador de tornillo (“Screw Feeder”) 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.17 Alimentador de vibratorio (“Vibrating Feeder”) 16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 ALIMENTADORES: RESUMEN DE PROPIEDADES 18. . . . . . . . . . .

5 ALIMENTADORES: SELECCION Y DIMENSIONAMIENTO 19. . . . .

6 REFERENCIAS 22. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 APENDICE 22. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

http://www.intevep.pdv.com/santp

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/indice_mdp.htm

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/materia/indice_materia.htm

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1 OBJETIVO

Para asegurar un flujo uniforme entre las unidades de almacenaje, manejo yprocesamiento de una material sólido a granel, cobra especial importancia el usode los sistemas alimentadores.

Entre los múltiples usos que se le dan a los sistemas alimentadores se puedencitar: la transferencia de materiales desde los vagones de carga o los camionesde volteo hasta las cintas transportadoras, desde tolvas y silos hasta las unidadesde procesamiento y, de productos terminados a empaquetamiento final.

Este documento, el cual forma parte del tópico 3: Sistemas alimentadores ytransportadores, presenta los tipos más comunes de sistemas alimentadores y suscaracterísticas más importantes.

Adicionalmente, en este documento se incluyen los parámetros de selección quepermitirán escoger el tipo de alimentador más apropiado para una aplicaciónpotencial requerida.

2 ALCANCE

Este tópico cubre lo concerniente a los tipos, características y parámetros deselección de los alimentadores de materiales sólidos a granel.

3 TIPOS DE ALIMENTADORES

Con frecuencia, muchos tipos de alimentadores están en capacidad de cubrireficientemente los requerimientos de una aplicación específica: cuando estoocurre, la escogencia de uno de ellos puede resultar una tarea difícil. En estoscasos, el factor de selección preponderante será la experiencia y/o la preferenciaindividual de los ingenieros o de los operadores.

Frecuentemente, una mala referencia de un alimentador cuya escogencia no fueadecuada para una aplicación específica lo eliminará automáticamente de futurasconsideraciones en una planta en particular o en toda una industria.

Con el fin de permitir una escogencia lo más adecuada posible, a continuación sedescribirán las características de los tipos de alimentadores más utilizados a nivelmundial.




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3.1 Alimentador de banda articulada (“Apron Feeder”)

Este tipos de alimentador consiste en una banda metálica articulada con bordesterminados en aletas yuxtapuestas (Fig. 1). La banda se obtiene comercialmenteen 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 impactosdurante la transferencia y para manejar materiales gruesos, calientes o abrasivos.Sin embargo, no se debe usar con materiales abrasivos muy finos los cualespudieran colarse entre las juntas y producir un desgaste temprano del equipo.

La medición de la capacidad del alimentador de banda articulada está basada encantidades volumétricas de material, las cuales están controladas por el áreatransversal del lecho de carga y por la velocidad de operación.

Las condiciones límites típicas de operación de los alimentadores de bandaarticulada se citan a continuación:

� Máxima inclinación respecto a la horizontal, grados: 10

� Mínima velocidad de operación, pie/min (m/s): 5 (0,02)

� Velocidad normal de operación, pie/min (m/s): 30 (0,15)

� Máxima velocidad de operación, pie/min (m/s): 75 (0,38)

� Anchos máximos de las bandas estándares, pulgadas (m): 96 (2,44)

� Máximas longitudes de bandas estándares, pie (m): 100 (30,48)




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Los alimentadores de banda articulada pueden ser movidos por motores eléctricosindependientes y/o combinaciones de cadenas y engranajes asociados al motordel equipo a ser alimentado.

3.2 Alimentador de correa (“Belt Feeder”)Comercialmente, se dispone de dos tipos de alimentadores de correa: de rodillosy de lecho de deslizamiento. El primero emplea rodillos de libre rodamiento parasostener las zonas centrales de la correa. El alimentador de lecho dedeslizamiento utiliza una bandeja plana de acero en sustitución de los rodillos.

Un alimentador de correa es, básicamente, una correa transportadora corta, lacual 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 descargadel 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 siendodescargado. La rata de manejo de material se podrá ajustar cambiando lavelocidad de la correa y la abertura de la compuerta.

Dado que estos equipos pueden ser auto limpiantes, los alimentadores de correapodrán ser usados para aplicaciones que requieran manejar diferentes tipos demateriales sin que exista contaminación.

Es en el manejo de materiales particulados finos en donde los alimentadores decorrea han encontrado su mayor aceptación. La posibilidad de ajustar lacompuerta y variar la velocidad de operación, le permiten a este tipos dealimentador el proveer un flujo de descarga preciso, por lo que se le usacomúnmente 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 bandaarticulada se citan a continuación:

� Tamaño máximo del material, pulgadas (mm): 6 (152,4)� Anchos máximos de las bandas estándares, pulgadas (m): 72 (1,83)� Inclinación normal respecto a la horizontal, grados 0� Máxima velocidad de operación, pie/min (m/s): 50 (0,254)

Debido a que los alimentadores de correa manejan normalmente materialesparticulados finos, son problemas frecuentes el tener reboses laterales de materialy polvo. Para evitar estas situaciones se deberán tomar previsiones especialescomo 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 quecontrolan 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 seralimentadas a trituradores o cribas en operaciones de minería. Tanto eldimensionamiento, como el resto de las características del equipo están basadasen data empírica de los manufacturadores.

3.4 Alimentador de extracción (“Extraction Type Feeder”)

Debido a sistemas de almacenamiento existentes o a limitaciones de espacio, eldisponer 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 diseñoideal de tolva que permitiría la libre fluencia del material no resultaría práctico.

En estos casos existen una gran variedad de alimentadores de extracción, loscuales combinan agitación y medición de flujo. Estos equipos comprenden unacombinación de elementos medidores y actuadores sobre el flujo de descarga.

Es importante no confundir a los alimentadores de extracción con los sistemasfacilitadores de descarga (“flow aid”), los cuales promueven el flujo pero no locontrolan.

La mayoría de esos equipos son del domino exclusivo de sus fabricantes y, comotales, sus características de diseño están amparadas por patentes, pudiéndoseconseguir en el mercado por marcas o nombres registrados.

Estas unidades efectúan, generalmente, acciones mecánicas por medio desistemas alimentadores convencionales, tales como brazos mecánicos, conosvibratorios y tornillos sin fin.

En el caso de que se requiera el uso de un alimentador de extracción, serecomienda que el usuario se involucre con varios fabricantes, llevando a cabopruebas de campo que permitan comparar los beneficios y limitaciones de cadauna de las opciones seleccionadas. De esta forma se podrá llegar a unaescogencia 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 unaserie de aletas de diferentes tipos montadas sobre una cadena sin fin u otrosistema de amarre.

La cadena y las aletas operan dentro de una carcaza herméticamente cerrada, detal forma que el material es arrastrado, en un flujo continuo, a través de toda el áreatransversal de la carcaza.

Este tipo de equipo raramente es usado como un alimentador individual. Lo comúnes que forme parte de un sistema completo de transportador “en–masse”. Estetópico 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 esarrastrado 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 delmaterial desde la tolva bajo la cual el alimentador está ubicado.

El flujo de material se controla por medio de una compuerta que regula laprofundidad del lecho de material descargado. La capacidad de extracción estáasociada a la velocidad del alimentador y a la profundidad del lecho.

Los alimentadores de aleta pueden operar en horizontal o con cierta pendiente. Selos usa generalmente para materiales livianos y poco abrasivos, tales como carbóny astillas de madera. Materiales consistentes por trozos grandes o completamentepor finos deberán manejarse con otros tipos de alimentadores.

Las condiciones límites típicas de operación de los alimentadores de aletas secitan a continuación:

� Capacidad máxima, t/h(1) 300� Ancho mínimo, pulgadas (m): 12 (0,3)� Ancho máximo, pulgadas (m): 36 (0,9)� Longitud mínima, pie (m): 5 (1,524)

� Longitud máxima, pulgadas (m): 12 (3,66)� Mínima velocidad de operación, pie/min (m/s): 20 (0,102)� Máxima velocidad de operación, pie/min (m/s): 50 (0,254)

Los alimentadores de aletas más largos deben estar fabricados en materialesresistentes 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 Alimentador gravimétrico (“Gravimetric Feeder”)

Una correa transportadora manufacturada en combinación con un elemento demedición de peso es la base de la mayoría de los alimentadores gravimétricos quese pueden conseguir en la actualidad.

Como en el caso de los alimentadores de extracción, la mayoría de esos equiposson del domino exclusivo de sus fabricantes y, como tales, sus características dediseño están amparadas por patentes, pudiéndose conseguir en el mercado pormarcas o nombres registrados.

3.8 Alimentador neumático (“Pneumatic Feeder”)

Los alimentadores de transporte neumático se utilizan principalmente paramanejar materiales secos pulverizados o granulados. Los detalles relativos a estossistemas 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 lanecesidad de alimentar estos materiales desde diferentes puntos.

Existe en el mercado una gran variedad de estos alimentadores portátiles. Entrelos 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 sobrerodamientos y conectada por un brazo a un eje excéntrico ubicado en la ruedamotriz (Fig. 5). Cuando el plato avanza, impulsa al material hacia adelante.Cuando retrocede, deja un espacio vacío que permite la descarga del materialdesde 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 lacompuerta, la distancia recorrida por el plato en cada ciclo y por la velocidad dela 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 ladescarga de sendas tolvas, lo que permite que el flujo de descarga sea máscontinuo.

Las ventajas principales de los alimentadores reciprocantes son su bajo costo deinversión y su capacidad para manejar un amplio rango de tipos de materiales yde tamaños. Sin embargo, estos equipos no son auto limpiantes, por lo que unavez que la tolva se encuentre vacía, se debe retirar el material remanente en elplato. Estos equipos no son recomendados para materiales abrasivos, dado quela 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 platoreciprocante se citan a continuación:

� Capacidad máxima, t/h(1) : 1000� Ancho mínimo, pulgadas (m): 18 (0,46)� Ancho máximo, pulgadas (m): 60 (1,52)� Longitud máxima, pulgadas (m): 8 (2,44)

Estos equipos pueden ser impulsados por los motores de los equipos que ellosalimentan 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 laboca abierta de una tolva. La mesa es de un diámetro mayor que la abertura dela tolva y el espacio libre entra la tolva y el disco es suficientemente pequeño comopara evitar que el material se derrame por el borde de la mesa cuando esta no seencuentra 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 fuerzacentrífuga hacia el borde del disco, pasando por debajo de un anillo ajustableubicado alrededor de la boca de descarga de la tolva. Un deflector fijo desvía almaterial, a un flujo controlado, desde la mesa hacia un transportador o a unequipos 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 depapel. Este tipo de alimentador permite descargar una cantidad medida dematerial, asegurando un flujo constante y evitando excesos o defectos en la carga.

Comercialmente, estos equipos se pueden conseguir en diámetros ubicados entrelos 11/2 y los 20 pies (0,46 – 6,1 m). El volumen de descarga es regulado subiendoo bajando el anillo, cambiando de posición al deflector y/o variando la velocidadde la mesa.

Los equipos de mayor diámetro se usan, normalmente, para manejar materialeslivianos 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 lostensores de las cintas transportadoras. Se ubica contiguo al bajante de descargade una tolva (Fig. 7).

Fig 7. ALIMENTADOR DE RODILLO (“ROLL FEDER”).

La capacidad de extracción de este equipo es dependiente de la fricción que seproduce entre la superficie del rodillo y el material, por lo que esta superficie sepresenta, en la mayoría de los casos, irregular o con relieves para aumentar elarrastre.




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El alimentador de rodillo puede ser usado para aislar la tolva (“air lock”), cuandosu contenido deba ser descargado en un ambiente cuya presión sea ligeramentesuperior o inferior al de ésta.

3.13 Alimentador de paletas rotatorias (“Rotary Vane Feeder”)

Los alimentadores de paletas rotatorias se manufacturan comercialmente en dosformas básicas: abiertos o cerrados. Las unidades abiertas se adaptan mejor almanejo de materiales granulados. Las unidades cerradas, construidas con paletaspequeñas y diseñadas para servir de sello al paso de aire, permiten descargarmateriales pulvurentos con altos niveles de dispersibilidad.

Los alimentadores de paletas rotatorias se usan, frecuentemente, conectados ala descarga de las tolvas. La combinación de la velocidad a la que gira elalimentador y el volumen individual de los bolsillos formados entre las paletas y lacarcaza, determinan el flujo de material desplazado por el equipo.

Con la excepción de diseños especiales, los materiales húmedos o pegajosos nodeben ser manejados por este tipo de equipos, dado que su operación dependeexclusivamente de la fuerza de la gravedad.

Comercialmente se disponen de una gran variedad de rotores que pueden serconstruidos en diversos materiales. Sus formas más comunes se muestran en laFig. 8.

Fig 8. ALIMENTADOR DE PALETAS ROTATORIAS (“ROTARY VANE FEEDER”).DIFERENTES TIPOS DE PALETAS.




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3.14 Alimentador de arado rotatorio (“Rotary Plow Feeder”)

El alimentador de arado rotatorio está conformado por una serie de aspasmontadas en un eje vertical de tal forma que las aspas permitan extraer el materialacumulado en una abertura horizontal. El sistema de extracción está montadosobre un carro que se desplaza, en ambos sentidos, a todo lo largo de la aberturahorizontal, 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 grandespilas.

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 cambianautomáticamente el sentido del recorrido, asegurando así un flujo de descargaconstante.




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3.15 Alimentador despojador (“Scalper Feeder”)

Existe una gran variedad de alimentadores despojadores, conformados por unasuperficie de barras o filas reciprocantes compuestas por rodillos de libre rotaciónde un diseño especial (Fig. 10).

Fig 10. ALIMENTADOR DESPOJADOR (“SCAPLER FEEDER”).

Este tipo de equipo se usa con mayor frecuencia en operaciones de minería, enlas cuales el material se descarga desde camiones o vagones sobre el alimentadordespojador. La carga entra en contacto con las barras y los finos se separan porgravedad, pasando a través de los rodillos rotantes. La fracción de mayor tamañoes conducida a lo largo de la superficie del alimentador.

Los alimentadores despojadores pueden virtualmente manejar cualquier tipo dematerial a granel, siendo especialmente útiles con cargas cohesivas o adhesivas.Sin embargo, debido a su complicada construcción y mecanismos impulsores, sucosto de inversión es alto.

3.16 Alimentador de tornillo (“Screw Feeder”)

Los alimentadores de tornillo consisten, básicamente, en una espiral metálicamontada sobre un eje central. El espaciamiento entre las alas del tornillo esvariable al igual que sus diámetros. De esta forma se pueden encontrar tornillosuniformes o de diseños especiales, de acuerdo a las características del materialy de la tolva (Fig. 11).




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Fig 11. ALIMENTADOR DE TORNILLO (“SCREW FEEDER”).

DISEÑO ESPECIAL

DISEÑO NORMAL




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A diferencia de otros tipos de alimentadores o transportadores, los diseñosestándares de estos equipos están normados bajo ANSI/CEMA 350. El capítulo6 de esta norma, correspondiente a los alimentadores de tornillo, se incluye comomaterial anexo. El que estos equipos estén normados permite conseguir partesde reemplazo estándares con diferentes fabricantes.

Los alimentadores de tornillo pueden manejar muy diversos tipos de materiales yrangos de tamaño. Por ser un equipo de desplazamiento positivo, puede alimentarmateriales contra presiones mayores a los 15 psig.

Una ventaja adicional representa el que este equipo no tiene elementos de retornocomo los alimentadores de correa, por lo que no produce pérdidas de material,pudiéndose encerrar completamente para permitir un control total sobre lasemanaciones de polvo.

Cuando se maneje materiales adhesivos o cohesivos se requerirá de aletas dediseño especial. Materiales muy finos de extrema fluencia pueden ser difíciles demanejar con equipos estándares, creando condiciones de flujo inestable.

El distanciamiento entre las alas del tornillo puede ser variable, incrementándoseen la dirección del flujo para obtener una descarga más uniforme, especialmenteen tolvas con bocas de descarga rectangulares o elipsoidales. Otra variación quepersigue el mismo objetivo es ir reduciendo el diámetro de las alas o del eje en elsentido del flujo.

La capacidad y potencia de un alimentador de tornillo está basado, en parte, enla 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 resortesimpulsada mediante un mecanismo que ocasiona que el material se mueva haciaarriba 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: defuerza directa y de fuerza indirecta.

De fuerza directa son aquellos donde la fuerza producida por contrapesos querotan se aplica directamente sobre la mesa del alimentador. Este diseño es,esencialmente, de rata constante y no permite ejercer un control preciso sobre elflujo debido a las variaciones que se producen en la descarga de las tolvas. Sinembargo, este tipo de alimentador es de bajo costo de inversión y puede manejarun amplio espectro de materiales.

De fuerza indirecta son aquellos donde la fuerza de vibración es producida por unafuente de excitación y amplificada por los resortes de suspensión. Estos equiposrequerirán menor consumo de potencia y menor mantenimiento que los de fuerzadirecta. Las fuentes de excitación más usadas son las electromagnéticas y laselectromecánicas.

Los alimentadores electromecánicos son competitivos en costos de inversión conlos electromagnéticos para capacidades sobre las 5 t/h. Adicionalmente, losequipos electromecánicos requieren de un mantenimiento menos especializadoque 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 delmaterial, de el ancho y profundidad del lecho formado sobre la mesa y de lavelocidad lineal superficial. Una inclinación de la mesa respecto a la horizontalredundará en una mayor velocidad lineal.

Factores críticos en la aplicación de este tipo de equipos son la geometría del conoy de la abertura de la tolva y de la mesa. Los catálogos de los fabricantes no sóloincluyen información sobre los flujos potenciales, las dimensiones de los equiposy los requerimiento de potencia, sino que también presentan las geometríasrecomendadas para la instalación del equipo.

El comportamiento de los alimentadores vibratorios frente a materiales muy finoso cohesivos es muy sensible, y se debe consultar a los expertos en el área a finde obtener recomendaciones que reduzcan la posibilidad de que el equipo operede manera indeseada.

Se los puede conseguir comercialmente en tamaños de unas pocas pulgadas deancho 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 conseguirseequipos 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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4 ALIMENTADORES: RESUMEN DE PROPIEDADESLa Tabla 1 presenta las características más resaltantes de algunos de losalimentadores mencionados en la sección anterior.

TABLA 1. CARACTERÍSTICAS DE VARIOS TIPOS DE ALIMENTADORES.

Tipo de alimentador

Tornillo Correa Banda Paletas Mesa Arado Vibratorio

Variable articulada rotatorias rotatoria rotatorrio

hasta hasta

Temperatura 1000 °F 450 °F –– –– –– –– ––

Capacidad para manejar flujos

altos de material Baja Alta Alta Muy baja Baja Alta Baja

Máximo flujo, t/h ( ρ = 100 lb/pie 3) 1000 5000 5000 –– –– –– ––

2–40 5–300 10–50 2–10 0–80

Velocidad del alimentador rpm pie/min. pie/min. –– rpm –– pie/mon.

Resistencia al impacto Regular Pobre Buena Pobre Buena –– Buena

Punto de descarga Final Final Final Central Lateral Lateral Final

Configuración de la boca de Cuadrada Cuadrada

descarga de la tolva Rectangular Rectangular Rectangular o circular Circular Circular o circular

Boca de descarga: máx. relación Definidos por la

longitud / ancho 6 / 1 profundidad del lecho 4 / 1 –– Ilimitado ––

Gravimétrico o volumétrico Volum. Ambos Volum. Volum. Volum. Volum. Volum.

Capacidad para ser usado como Depend. del

sello contra presión de gas material Pobre Pobre Buena Pobre Pobre Pobre

Relación de normal / mínima carga 10 : 1

(”turndown ratio”) 10 : 1 10 : 1 10 : 1 10 : 1 3 : 1 3 : 1 o más

Control de pérdidas de material en Sin Sin Algunos Algunos Sin

la zona de retorno del alimentador problemas Malo Malo problemas problemas problemas problemas

Diámetro mínimo de la boca de Rectangular Rectangular Rectangular Circular Circular Circular Circular

descarga de la tolva 2 pies 3 pies 3 pies 2 pies 6 pies 2 pies 2 pies

normal normal

Tamaño máximo de partícula aprox. 1 /2 ” aprox. 2 ” + 12 ” aprox. 1 /2 ” aprox. 2 ” aprox. 2 ” + 12 ”

Capacidad para manejar polvos

finos secos Buena Regular Pobre Buena Pobre Pobre Pobre

Capacidad para manejar materiales

abrasivos Pobre Buena Pobre Pobre Buena –– Pobre

Capacidad para controlar

emisiones de polvo Buena Pobre Pobre Buena Pobre Pobre Pobre

Capacidad para manejar materiales

degradables (grado alimentos) Pobre Buena Pobre Regular Pobre Pobre Buena




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5 ALIMENTADORES: SELECCIÓN Y DIMENSIONAMIENTOLa selección de los alimentadores para el manejo de sólidos a granel estáinfluenciada por la geometría del cono de la tolva, dimensiones y ubicación de lasbocas de descarga, características del material, configuración de los equiposrelacionados a las operaciones de manejo, restricciones de espacio físico en laplanta y preferencias personales.

Para trabajar con una base de datos apropiada se debe recopilar la informacióncontenida en los catálogos de los fabricantes, en donde se puede encontrarcapacidades, dimensiones de los equipos y requerimientos de servicios.

Cuando se busca una recomendación sobre el tipo de alimentador a escoger parauna aplicación específica y su costo, frecuentemente se consigue que lascaracterísticas en tamaño y potencia referidas por distintos proveedores puedentener diferencias. Aún cuando un tipo de alimentador particular es especificado yrequerido, los suplidores frecuentemente proponen opciones alternas al equipoescogido. Esto se debe a que la definición de la capacidad y potencia de unalimentador está basada en muchos factores, algunos de los cuales requieren depruebas y otros pueden ser establecidos empíricamente.

En general, la capacidad de un alimentador está basada en un volumen de materiala granel, con una densidad dada, pasando a través de un espacio controlado a unavelocidad fija. Si no hubiera otros factores en juego, la determinación de lacapacidad 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 poralgunos de los siguientes factores para conseguir la capacidad real de la unidad:

� ¿El ángulo del cono de la tolva tiene un valor suficientemente alto para asegurarla libre fluencia del material?

� ¿La boca de descarga de la tolva tiene las dimensiones apropiadas para evitartaponamientos?

� ¿Cuál es la eficiencia friccional de la superficie del alimentador?� ¿Como varía la capacidad del equipo si la superficie de transporte se inclina

hacia arriba o hacia abajo?� ¿De qué manera se descarga el material en el alimentador?.

Algunos ingenieros efectúan pruebas sobre el material o con el alimentadorespecífico 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 sederiva de un cálculo sencillo, y dependerá de los siguientes factores:

� La potencia necesaria para mover el mecanismo del alimentador vacío.

� La potencia requerida para mover el material, incluyendo levantamiento, si lohubiera.

� La potencia necesaria para vencer la fricción del material a lo largo de lo bordesdel alimentador.

� La potencia requerida para extraer el material de la tolva.

Frecuentemente, dentro de los cálculos de la potencia requerida, se incluye unfactor por características especiales del material. Adicionalmente, la potencia dearranque, la cual es mayor que la potencia de operación, es definidaarbitrariamente en la mayor parte de los casos.

Consecuentemente, cualquier fórmula reportada en los catálogos de losfabricantes o en otro tipo de texto, debe ser cuidadosamente analizada para laaplicación específica.

La selección de un alimentador se hace particularmente complicada dado que esposible encontrar una gran variedad de construcciones para cada tipo, y sedeberán considerar una multiplicidad de factores para asegurar un servicioconfiable y duradero al menor costo posible.

Tal como se ha enfatizado a lo largo de este tema, la gran cantidad de factoresinvolucrados en la selección de un alimentador sólo permite establecer guíasgenerales. En la Tabla 2 se presentan algunos de los elementos más relevantesque afectan la selección de los alimentadores más comunes. En esta tabla, elasterisco (*) significa una aplicación ideal. Sin embargo, esto no significa que unalimentador individual no pueda ser adaptado para trabajar satisfactoriamentebajo otras condiciones.




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TABLA 2. MATRIZ DE SELECCIÓN DE LOS ALIMENTADORES DE MATERIALESSÓLIDOS A GRANEL.

Tipo de alimentador

Banda Correa Aletas Plato Mesa Paletas Tornillo Vibratorio

Parámetro articulada reciprocante rotatoria rotatorias

Características del material

Tamaño

Excesivamente grueso (< 48 ”) *

Grueso (< 12 ”) * *

Mediano (< 3 ”) * * * * * * *

Fino (< 3/4 ”) * * * * * * * *

Muy fino (< 10 mallas) * * * *

Fluencia

Libre * * * * * * * *

Fluidizable * *

Cohesivo y/o adhesivo * * *

Otros

Alta temperatura Bueno Pobre Bueno Bueno Bueno Bueno Bueno Bueno

Abrasivo Bueno Pobre Pobre Promedio Pobre Pobre Pobre Bueno

Características del alimentador

Requerimientos de alimentación

Descarga uniforme Bueno Bueno Promedio Promedio Bueno Bueno Promedio Bueno

Exactitud en el pesaje Promedio Promedio Pobre Promedio Promedio Promedio Promedio Promedio

Regulación dentro de un rango Bueno Bueno Pobre Promedio Bueno Promedio Promedio Bueno

Costo

Costo de inversión Alto Promedio Promedio Bajo Alto Bajo Promedio Alto

Mantenimiento Alto Bajo Alto Bajo Bajo Promedio AltoBajo

Servicios (electricidad) Alto Bajo Alto Promedio Promedio Bajo Promedio Bajo




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6 REFERENCIAS1. KULWIEC, R. “Materials Handling Handbook”. 2nd Edition.

Wiley–Interscience Publication.New York, 1985.

2. “Screw Conveyors”. CEMA Book N°: 350. Conveyor EquipmentManufacturers Association. Second Edition. Washington,D.C.. 1980.

7 APENDICE




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