Seguimiento de cinta transportadora
Las cintas transportadoras desalineadas tienen el potencial de causar muchos problemas asociados con el transporte de materiales a granel. Esto incluye derrames de material y reducción de la vida útil de las bandas transportadoras y la estructura del transportador.
Los derrames plantean riesgos para la seguridad en forma de tropezones, resbalones, caídas y enredos, así como daños potenciales a las ruedas guía y agarrotamiento de los rodillos. Cuando la cinta transportadora se desvía del centro, existe un mayor riesgo de que se produzcan daños en los bordes de la cinta transportadora y en su estructura, todo lo cual es costoso en términos de reemplazo y tiempo de inactividad de la producción para facilitar la instalación.
Una cinta transportadora debe funcionar en 'Verdadero' para evitar derrames de material en los puntos de transferencia y una cinta transportadora debe funcionar en 'Verdadero' para evitar daños en el borde de la cinta transportadora y en los componentes del transportador.
La desalineación de la banda transportadora puede ser el resultado de una serie de condiciones: estructura transportadora dañada o componentes mal ajustados, empalmes deficientes de la banda, factores ambientales y de carga de materiales.
Cómo prevenir el desalineamiento de la banda transportadora
Primero es necesario auditar la banda e identificar las áreas problemáticas. A continuación, se deben alinear las ruedas guía y las poleas, de modo que se pueda lograr la carga correcta en el centro de la correa. Se deben instalar dispositivos de seguimiento de la correa para garantizar que la correa permanezca nivelada y 'verdadera' en todas las condiciones de funcionamiento. Lo ideal sería instalar un sistema de guía de correa pivotante y autocentralizado, que gire libremente cuando la correa experimenta un comportamiento desalineado. Otras opciones incluyen soluciones de seguimiento fijas sin estructura giratoria, además de un mecanismo de soporte de alerta temprana para indicar una desalineación de la deriva de seguridad.
Seguimiento de cinta transportadora
Incluso el enfoque más holístico del diseño y construcción de un sistema de cinta transportadora rara vez da como resultado una buena alineación de la cinta. ¿La estructura es rígida y está instalada a nivel?
¡Controlar! ¿Las poleas y los tensores son concéntricos y están instalados en escuadra? ¡Controlar! Entonces no te preocupes, ¿verdad? ¡Equivocado!
Se considera ampliamente que la cinta transportadora es el componente más costoso del sistema de cinta transportadora durante la vida útil del equipo y, dado que los daños por mal seguimiento pueden ser fatales para la cinta, mantener una alineación suficiente debe ser una alta prioridad.
Las condiciones del sitio cambian, por lo que incluso los planes mejor diseñados arruinan las mejores intenciones de buscar una alineación suficiente del cinturón. Todas las condiciones fuera del control del personal del sitio, como las condiciones climáticas (por ejemplo, temperatura y lluvia), movimiento del suelo y cambios en el material transportado, contribuyen a un cambio en la trayectoria de la correa y la forma en que la carga interactúa con la correa. Estos cambios a menudo contribuyen a una mala alineación de la correa en un sistema que funcionó bien el día anterior.
Ahora hay muchas maneras de lograr la alineación de la correa; sin embargo, solo se debe buscar un dispositivo de alineación para contrarrestar las condiciones cambiantes o cuando no existe una solución de causa raíz más simple. Por ejemplo, las fuerzas del viento a menudo hacen que las cintas transportadoras se desvíen; esto se puede contrarrestar simplemente cubriendo la cinta con cubiertas o protectores contra el viento. Otro ejemplo es la acumulación en los rodillos que provoca que la correa se desvíe, debido a la variación de diámetros y factores de fricción. Esto se debe contrarrestar utilizando una solución de limpieza de correas o reducción de derrames, como un zócalo mejor.
Figura 1 – Desalineación inducida por vientos fuertes
Figura 2: Las protecciones contra el viento evitan el desvío inducido por el viento
Figura 3: Error de seguimiento inducido por acumulación de rodillos
Los diseñadores de maquinaria llevan mucho tiempo implementando equipos que naturalmente ayudan a un buen seguimiento de la correa. Dicho equipo incluye el coronado de poleas y poleas desplazadas. Estas soluciones simples pueden ser todo lo que se necesita para rastrear sistemas simples. Incluso el paso de una cinta permitirá una mejor alineación de la misma, en comparación con un sistema transportador de cinta de transporte plano.
Los tambores coronados funcionan colocando más tensión en el lado que se dirige hacia el centro. Esto crea una curva en la correa que le permite 'trepar' el cono del tambor de la polea, centrándose. Este principio se ha utilizado durante muchos años en la transmisión de potencia y en los sistemas de cintas transportadoras.
Los rodillos desplazados generalmente tienen una ventaja en los rodillos de ala (alrededor de 2° como máximo) y también se pueden crear usando rodillos en línea inclinándolos hacia adelante sobre cuñas cónicas. Si la correa se desplaza hacia un lado, una mayor parte de la correa está en contacto con un rodillo de ala que con el otro. Este desequilibrio de fuerzas permite que el cinturón se autocentre. Como no se trata de un diseño simétrico, no se puede implementar en correas reversibles. Hacerlo empeoraría el error de seguimiento de una correa mal rastreada.
Figura 4 – Inducción de 'plomo' en los rodillos laterales de un marco en línea
Figura 5: El mal estado de los bordes de la correa es común en la industria
Rastreadores activos y pasivos
Cuando todas las soluciones simples no funcionan, se deben utilizar dispositivos de seguimiento de correa. La solución más antigua es el marco de seguimiento con pivote central y existen algunas opciones en lo que respecta a la activación del pivote. Por lo general, se utiliza un rodillo guía lateral de arrastre, de modo que cuando la correa se desplaza, la presión desplazada sobre el marco crea un par alrededor del pivote central, lo que permite que los rodillos dirijan la correa de regreso al centro. Se trata de un elemento confiable y bien entendido, sin embargo, las desventajas son que no son para cinturones reversibles y requieren contacto con el borde del cinturón para activarse. Algunas cintas transportadoras en el campo tienen un borde de cinta que no es perfecto, generalmente debido a un incidente previo de error de seguimiento, y por lo tanto es posible que no se resuelvan adecuadamente utilizando el rastreador de pivote central activado por guía lateral.
El seguidor activado por guía lateral también se considera un seguidor pasivo; espera a que se produzca algún nivel de error de seguimiento antes de actuar. Esto puede ser adecuado para determinadas aplicaciones que se desvían dentro de los límites de forma natural y utilizan el rastreador rara vez cuando las condiciones cambian. En algunas aplicaciones más pesadas o donde las condiciones cambian constantemente, puede que no sea adecuado utilizar este rastreador.
Figura 6 – Seguidor de pivote central activado con guía lateral
Como los tres rodillos (para un diseño del lado del canal) en este tipo de seguidor realizan la realineación de la correa, se benefician de la fricción y la presión. Estos seguidores deben suministrarse al menos 6 mm más altos que los marcos tensores anteriores y posteriores para garantizar que se mantenga la presión adecuada. Se puede aplicar más fricción a la correa calzando el marco hasta 18 mm más alto o usando rodillos revestidos de caucho, que aumentan significativamente la fuerza de fricción entre la correa y el rodillo. Dado que los rodillos en los bastidores de seguimiento tienden a desgastarse más rápido que los juegos de rodillos simples debido al constante 'desgaste' de la cara del rodillo, los rodillos revestidos de caucho también tienen una vida útil más larga. Debido a la presión adicional y la falta de fricción adicional, los rodillos de HDPE de baja fricción no deben usarse en este tipo de marcos. En general, un rodillo RDRT tampoco debe usarse en un marco de entrenamiento de retorno, ya que hay menos contacto con el cinturón, incluso si se produce un aumento marginal en la fricción debido al uso de goma.
La alternativa a los seguidores activados por guía lateral es el rodillo cónico. Estos utilizan la variación en la velocidad tangencial a lo largo de la cara del rodillo para incitar un efecto de 'frenado', que arrastra el seguidor hacia adelante en el lado hacia el que la correa se desvía. La ventaja es que el diseño es inherentemente adecuado para correas reversibles, no hay contacto con el borde de la correa y es un rastreador activo, es decir, siempre está siguiendo a diferencia del rastreador activado por guía lateral que depende del contacto con el rodillo guía lateral antes de reaccionar.
Figura 7 – Rodillo cónico
El hecho de que el seguidor de rodillos cónicos sea un seguidor activo es un arma de doble filo. Sí, tendrá una respuesta más rápida antes de que una situación de desvío se convierta en un problema importante; sin embargo, el revestimiento está constantemente en estado de desgaste, incluso durante la perfecta alineación de la correa. Esto puede llevar a que la forma cónica retrasada se desgaste hasta un punto de ineficacia. El equipo de servicio de campo de Kinder ha visto en múltiples ocasiones a clientes a los que se les reemplazó el revestimiento sin la función cónica y se preguntaron por qué el rastreador ya no funcionó después de esto, por lo que es común que se malinterprete este rastreador.
En las aplicaciones laterales del rodillo cónico, el rodillo central es menos importante, por lo que son de acero simple en lugar de caucho de alta fricción o poliuretano ranurado. La intención de los rodillos centrales dobles es desplazarlos del centro, abriendo espacio para colocar el extremo grande del rodillo de ala cónica, si es necesario para sistemas de ángulo pronunciado. El ajuste del ángulo del rodillo de ala depende del ángulo del canal del transportador y es en parte la razón por la que es ajustable; sin embargo, la razón más importante para el ajuste es que se puede aumentar la respuesta de entrenamiento. Por lo general, los rodillos laterales deben colocarse entre 2 y 3° más altos que los marcos de transporte estándar del sistema; sin embargo, esto puede aumentarse aún más en situaciones en las que el entrenador responde con lentitud. Colocar cuñas debajo de estos entrenadores para aumentar la presión en realidad hace que el entrenador responda menos, ya que esto ejerce más presión sobre los rodillos centrales, quitando una presión vital a los rodillos laterales.
Figura 8: Hay rodillos cónicos disponibles para el lado de depresión y de retorno de la banda.
Otras unidades de seguimiento que existen son principalmente para el lado de retorno de la cinta. Estos utilizan una diferencia de masa de la correa a lo largo de la cara de un rodillo soportado por un cojinete central para hacer girar el entrenador y corregir la correa. La mayoría utiliza un eje de pivote que corre a 45° hacia la dirección de la correa a través del eje de soporte estacionario hasta un tambor de rodamiento interior. Cuando la correa se desplaza, un desequilibrio de masa alrededor del centro del rodillo hace que el tambor exterior se mueva hacia abajo y hacia adelante. Esto dirige el cinturón hacia el centro. Este diseño no es adecuado para correas reversibles, aunque la adición de cojinetes externos puede hacer girar el eje cuando la correa se mueve en la dirección opuesta. Los cojinetes externos son más pequeños y tienen menos fricción que los cojinetes internos, lo que permite que el eje gire y se detenga usando una palanca de posicionamiento antes de que el tambor externo comience a girar.
Figura 9 – Rastreador de retorno activado por desequilibrio de masa
Figura 10 – Rastreador de retorno activado por desequilibrio de masa de diseño reversible
Las nuevas tecnologías desarrolladas han permitido un ejemplo mucho más simple de rastreador activado por desequilibrio de masa. Este diseño utiliza un acoplamiento flexible en el pivote central, en lugar de un eje fijo a 45°. Esto permite un movimiento completamente libre de 360° alrededor del centro del rastreador, lo que ha creado un diseño inherentemente reversible. La dirección del rodillo se activa mediante masa y fricción adicionales en un lado del rodillo, lo que arrastra el tambor del rodillo hacia adelante y dirige la correa hacia el centro. Los resultados en el campo han demostrado que este diseño no tiene desventajas en comparación con el diseño de eje fijo, y se ha descubierto que el acoplamiento de caucho es una unidad más confiable, debido a su simplicidad y dado que no se ve afectado por la contaminación como un rodamiento engrasado convencional.
Figura 11 – Rastreador de retorno del pivote central del acoplamiento de caucho
Todos los seguidores pivotantes mencionados anteriormente limitan el ángulo de giro para evitar perder fricción estática con la correa. Esto puede compararse con el subviraje en un vehículo, donde un mayor ángulo de dirección más allá del límite de adherencia no produce una mayor capacidad de direccionamiento y probablemente un mayor desgaste de los neumáticos. El ángulo límite real es cuando la fuerza teórica que empuja la correa excede la fricción estática disponible entre las dos superficies. Esta fuerza de empuje de la correa depende de la tensión de la correa, y la fricción disponible depende de la masa de la correa, del producto y de cualquier fuerza de tensión adicional que se induzca mediante la presión adicional de la instalación. Obviamente, esto depende mucho de las especificaciones del sistema y de las condiciones de funcionamiento en cada momento; sin embargo, se ha demostrado que no se deben permitir más de 6° de giro en cualquier dirección. Los sistemas de mayor tensión deberían limitarse aún más, ya que la fuerza de empuje generada por un ángulo dado es mucho mayor, por lo que se alcanza antes el límite de fricción.
Colocación del rastreador
La colocación de un rastreador es para resolver un problema en el área donde se produce un seguimiento incorrecto. También hay ubicaciones recomendadas para la colocación del rastreador como medida de prevención de riesgos, como antes de las poleas, donde la ocurrencia de un mal seguimiento tendría consecuencias nefastas para la correa. Un sistema libre de riesgos es aquel que tiene instalados los siguientes rastreadores:
Antes de cada polea
Después de la polea principal (y la polea motriz cuando están separadas)
Después de la recogida por gravedad (o cualquier otra serie de poleas no motrices, como un disparador)
Después del punto de carga para contrarrestar la posibilidad de carga descentrada
Cada 30-50 metros de cinta continua
Figura 12: Ubicación ideal del rastreador
Obviamente, los aspectos prácticos de capital y los costos de mantenimiento continuo pueden no permitir la instalación de tantos seguidores, especialmente para sistemas más cortos. Sin embargo, especialmente en sistemas terrestres largos y sistemas críticos de una sola línea con redundancia cero, puede ser un seguro muy barato y algo que sólo se realiza después de que se hayan destruido kilómetros de cinturón.
La distancia mínima de 3,5 veces el ancho de la correa entre las poleas y el seguidor es para permitir que el seguidor tenga un efecto sobre la correa, disminuyendo la necesidad de 'luchar' con la polea con su mayor envoltura y por lo tanto mayor sujeción de la correa. Un seguidor está limitado por la cantidad de fricción que puede aplicar y, por lo tanto, por la cantidad de fuerza lateral que puede transmitir para corregir la correa. Colocar el seguidor lo suficientemente lejos de las poleas permite aplicar un mayor torque alrededor del centro de la correa en la polea para una fuerza aplicada del seguidor dada, lo que induce una mayor diferencia de ángulo, permitiendo que la correa suba al tambor después de algunas revoluciones de la polea, de manera muy similar a como funciona un tambor coronado.
Figura 13 – Explicación de la regla de 3,5 x ancho de banda
Se debe buscar un equilibrio entre la practicidad de la instalación y la ubicación perfecta para el seguimiento del rendimiento. Un seguidor de 2 veces el ancho de la correa desde una polea es mejor que ningún seguidor. Los transportadores alimentadores cortos tienen seguidores colocados en el centro del hilo de retorno a aproximadamente 1 ancho de banda de cada polea y para que tengan un efecto suficiente, la presión sobre el seguidor debe ser mucho mayor, que justifique una verificación del diseño de las capacidades de los seguidores. Otras opciones para correas centrales cortas son los rodillos guía en V invertida o los rodillos guía laterales fijos. Estos son un último recurso burdo. Los rodillos en V invertida guían la correa mediante una presión constante y van en contra de las preocupaciones de los fabricantes de correas en cuanto a la transición de los perfiles de la correa de acanalados a planos a lo largo de una distancia determinada. Los rodillos guía laterales son un tope brusco en el borde de la correa que puede ser inconsistente y, a veces, la situación de desvío es tan grave que la correa se dobla contra el rodillo guía lateral.
Figura 14 – Entrenador en V invertida forzando el entrenamiento del cinturón
Figura 15: Los rodillos guía laterales no detendrán todas las correas
Los rastreadores de retorno ofrecen más libertad de instalación, ya que se pueden colocar encima o debajo de la cinta. Por encima de la correa está el lado limpio de la correa, por lo que se puede ver más fricción, lo que resulta en una mayor respuesta del rastreador; sin embargo, puede ser más fácil reemplazar un rodillo de retorno con un rastreador de retorno de una manera más convencional, debido a limitaciones de espacio. Un rastreador de retorno es beneficioso en comparación con un rastreador de canal ya que solo necesita corregir la correa, no la correa y la carga. Los seguidores de retorno también suelen mantener un área de contacto mayor con la correa a medida que el perfil acanalado se eleva en las uniones locas.
Otras opciones de seguimiento
Pronto se descubrió que los rodillos en espiral generaban una fuerza de seguimiento cuando los clientes comenzaron a colocarlos en la dirección que limpia hacia el exterior de la banda con hilos que se alejaban del centro. Esto puede tener sentido desde una perspectiva de limpieza, pero tuvo una respuesta adversa al seguimiento de la correa. Por lo tanto, ahora se utilizan por su capacidad de seguimiento y limpieza. Además son de fácil instalación, sustituyendo cualquier rodillo de acero convencional sin necesidad de cambiar soportes.
Los seguidores de discos también están disponibles y se recomiendan para transportadores de servicio liviano a mediano. Están hechos de poliuretano para reducir la gravedad del contacto con los bordes de la correa. También son una solución de instalación sencilla que se puede instalar tanto en el lado de entrada como en el de retorno de la cinta.
Este artículo no es de ninguna manera una lista exhaustiva de opciones de diseño de rastreadores. Se encuentran disponibles funciones como pivote e inclinación, e incluso unidades con dirección hidráulica. Independientemente de las adiciones que se ofrezcan, normalmente son las soluciones más simples que cuidan la correa las que ofrecen el mejor resultado a largo plazo.
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