Tensión del limpiador de cinta transportadora: las claves para un rendimiento óptimo

Nov 14, 2023

Si bien está claro que no existe una solución única o ideal para la limpieza de la cinta transportadora y la selección del tensor, Todd Swinderman* de Martin Engineering cree que las empresas deben dedicar horas de diligencia debida para tomar la decisión óptima.

Los limpiadores de cintas transportadoras han evolucionado en los últimos 50 años desde diseños en su mayoría hechos en casa hasta una amplia variedad de soluciones de ingeniería que se adaptan prácticamente a todas las aplicaciones. Las expectativas han cambiado con el tiempo a medida que la relación entre salud, seguridad, productividad y correas limpias se ha vuelto más aceptada. A medida que continúa el desarrollo, es poco probable que se encuentre una solución única al problema de la limpieza de la correa y el diseño del tensor debido a las numerosas variables y condiciones que afectan la eficacia del limpiador de la correa.

Una discusión sobre los tensores limpiadores de correas debe incluir los enfoques básicos para la limpieza de correas, ya que el enfoque más efectivo se logra mediante una combinación de diseños de limpiadores y tensores. La industria se ha inclinado hacia los limpiadores y tensores mecánicos porque son simples y económicos. Los diseños de limpiadores de banda mecánicos más comunes presentan una cuchilla o cepillo en varios ángulos con respecto a la banda. Dependiendo del tipo de limpiador y de los materiales de construcción, pueden acercarse a la banda con una inclinación positiva, negativa o cero (Figura 1).

Independientemente del enfoque de limpieza básico, mantener el rango óptimo de presión de contacto dará como resultado el mejor equilibrio entre el rendimiento de la limpieza, el desgaste de los elementos de limpieza, el desgaste de la correa y los requisitos de potencia. La norma CEMA 576, 'Clasificación de aplicaciones para la limpieza de bandas transportadoras de materiales a granel', proporciona un sistema de clasificación basado en el rendimiento para usar en la especificación de limpiadores de bandas.

Hay dos enfoques básicos para aplicar tensión al limpiador de correa: lineal y rotativo (Figura 2). El ángulo de aproximación de la hoja a la correa a menudo dicta si se aplica un tensor lineal o giratorio. La energía almacenada que crea la fuerza tensora suele provenir de la gravedad, resortes o actuadores. CEMA define los puestos de limpieza como Primario, Secundario y Terciario (Figura 3). La mayoría de los limpiadores de correa montados en la posición primaria utilizan un tensor de estilo giratorio, mientras que la mayoría de los limpiadores de correa montados en las posiciones secundaria o terciaria utilizan tensores de estilo lineal.

Los tensores lineales se aplican con mayor frecuencia cuando se requiere compensación del desgaste en pequeños incrementos, como con limpiadores con punta de metal duro ubicados en la posición de limpieza secundaria o con limpiadores de cepillo. El enfoque de diseño básico del tensor es típicamente un carro que limita el marco de soporte pero permite el movimiento lineal a lo largo de una guía o guías aproximadamente perpendiculares a la superficie de la correa, con el marco de soporte y el diseño de la hoja proporcionando el ángulo de limpieza. Algunos diseños incorporan una capacidad de alivio del impacto por empalmes o defectos de la correa.

Las ventajas de los tensores lineales incluyen: 1) diseño simple; 2) se puede diseñar con una configuración para un desgaste total de la hoja; 3) las ventanas de acceso se incorporan fácilmente dentro del espacio de montaje; 4) puede acomodar escalas de desviación del actuador para un ajuste preciso de la presión de limpieza y; 5) ofrece la capacidad de ajustarse a posiciones de montaje desiguales o desgaste asimétrico de la hoja.

Las desventajas de los tensores lineales incluyen: 1) la huella del tensor puede ser grande, lo que restringe las opciones para una instalación ideal del limpiador de correas; 2) debe haber acceso al otro lado para realizar ajustes; 3) los mecanismos de guía están sujetos a suciedad debido al polvo y la corrosión; y 4) cambiar del ajuste inferior al ajuste superior o prever el ajuste desde un lado complica el diseño del tensor.

Los tensores rotativos que utilizan un actuador están diseñados principalmente usando un brazo de palanca o un elemento elastomérico que es concéntrico con el eje de soporte del limpiador de correa. Aplican una superficie de contacto entre la hoja y la correa determinada por la fuerza de accionamiento y la geometría del varillaje. La fuente de energía aplica una fuerza al brazo de palanca que hace girar el eje y fuerza las cuchillas limpiadoras de la correa contra la superficie de la correa. Los diseños rotativos tienden a ser compactos y, en la mayoría de los casos, los actuadores se pueden montar en cualquier orientación, lo que brinda opciones para instalar el limpiador de banda en la posición óptima.

Tensor de contrapeso

Hubo un tiempo en que el tensor giratorio más común era un brazo de palanca con contrapeso, con su posición ajustada para aplicar la fuerza de limpieza de diseño a una cuchilla o cuchillas que hacían contacto con la correa. Se puede montar un contrapeso en un extremo del eje o en ambos. Por lo general, la instalación inicial tendría el ángulo del brazo configurado de modo que en el punto medio del desgaste de la hoja el brazo quede horizontal, promediando así aproximadamente la fuerza de limpieza de diseño durante la vida útil de la hoja (Figura 4).

La principal ventaja del diseño de contrapeso es que se ajusta automáticamente por gravedad. Las desventajas del diseño de contrapeso son: 1) la falta de amortiguación que permite que la pala y por tanto el peso reboten al ser golpeados por un empalme, material fuertemente adherido, como hielo o un defecto en la correa. El movimiento inesperado del contrapeso puede representar un peligro para la seguridad y el rebote incontrolado puede provocar daños en la cubierta superior de la correa; 2) el tensor del contrapeso ocupa una cantidad significativa de espacio; y 3) si el brazo de contrapeso no se puede montar horizontalmente hay una reducción en la fuerza aplicada a la hoja, porque el brazo de palanca efectivo se acorta.

Tensores de brazo de palanca giratoria y actuador.

El ajuste giratorio de la cuchilla de limpieza de la correa se puede realizar de varias maneras. El marco de soporte casi siempre está en una ubicación fija pero puede girar libremente. Las fuerzas de tensión requeridas pueden ser aplicadas por muchos tipos de actuadores, tales como: resortes, cilindros de fluido, actuadores eléctricos o por par almacenado en un elemento elastomérico. Los tensores rotativos se utilizan a menudo con hojas elastoméricas, donde el cambio en la altura y el grosor de la hoja a medida que se desgasta es significativo (Figura 5).

Las ventajas de los tensores rotativos son: 1) diseño compacto; 2) a menudo se puede utilizar un único tensor montado en un lado del transportador para una variedad de estilos de cuchillas y anchos de correa; 3) pueden diseñarse para minimizar el número de veces que es necesario ajustar el tensor durante la vida útil de la hoja; y 4) se pueden utilizar muchos tipos de actuadores.

Las desventajas de los tensores rotativos son: 1) puede haber un peligro para la seguridad si el marco de soporte se monta demasiado lejos de la polea y el limpiador sale; 2) la ubicación de montaje del eje de rotación es fundamental para lograr un ángulo de limpieza de la hoja adecuado; 3) la fuerza constante generada por algunos actuadores puede dar lugar a una amplia variación en la presión de limpieza y la vida útil de la hoja a lo largo del tiempo; y 4) cuando se requiere un tensor en ambos extremos del marco de soporte, a menudo es difícil acceder al lado motriz del transportador para su montaje y ajuste.

Otros factores

No se debe pasar por alto la importancia de una instalación adecuada para el correcto funcionamiento del limpiador de correa. Ligeras variaciones en la ubicación del marco de soporte con respecto a la correa pueden causar problemas importantes con la efectividad de las hojas y pueden provocar que el marco de soporte se doble. La mayoría de los fabricantes proporcionan instrucciones detalladas para la ubicación de los marcos de soporte y tensores, que deben seguirse para un funcionamiento óptimo.

Para que sean eficaces, los limpiadores de correas deben inspeccionarse y mantenerse con frecuencia. En la práctica, el diseño de la estructura del transportador y la ubicación del accionamiento y otros equipos dificultan el servicio. La consideración en la etapa de diseño del fácil acceso y la ubicación ergonómica de los limpiadores para inspección y servicio dará dividendos al reducir el material devuelto, el tiempo de mantenimiento y la posible exposición a lesiones.

Para maximizar la efectividad de la hoja y minimizar el desgaste rápido, se deben seguir los protocolos de ajuste recomendados. Los estudios han demostrado que existe un rango de presión de limpieza crítico para varios tipos de limpiadores y tipos de cuchillas. Estos estudios demuestran que tensar demasiado el limpiador de banda no necesariamente mejora el efecto de limpieza, pero a menudo resulta en un mayor desgaste de la banda y las cuchillas, así como un mayor consumo de energía.

A medida que la tecnología continúa avanzando, los proveedores están comenzando a integrar un nivel cada vez mayor de funcionalidad en los diseños de limpiadores de banda. Una de esas innovaciones es un indicador de posición del limpiador de la correa que puede monitorear la hoja y estimar la vida útil restante en función de la tasa de desgaste por hora actual. Capaz de adaptarse directamente a las computadoras centrales existentes, el dispositivo es capaz de enviar una notificación al personal de mantenimiento o a los contratistas de servicio cuando un limpiador requiere volver a tensarse o reemplazarse.

Esta capacidad aporta una serie de beneficios. El tiempo de inspección y servicio se reduce, ya que el personal de mantenimiento ya no necesita ver físicamente el limpiador para determinar el estado de tensión o desgaste. También reduce el tiempo que los trabajadores deben pasar cerca del transportador en movimiento, lo que ayuda a minimizar la posibilidad de accidentes. Al confiar en los datos (no en el juicio humano) para mantener la tensión adecuada para un rendimiento de limpieza óptimo y monitorear el desgaste de la hoja, el indicador maximiza la vida útil e informa con certeza cuando una hoja se acerca al final de su vida útil, brindando un mayor retorno del limpiador. inversión. Los pedidos de reemplazo se pueden programar para entrega justo a tiempo, lo que reduce la necesidad de almacenar inventario de piezas, y la instalación se puede programar para un tiempo de inactividad planificado en lugar de una emergencia.

Llevar la tecnología un paso más allá es otro dispositivo pendiente de patente que combina el indicador de posición con un tensor automático. Este novedoso conjunto motorizado incorpora sensores que monitorean constantemente la presión de la hoja y ajustan su posición para mantener una tensión de limpieza óptima. El personal de mantenimiento ya no necesita visitar cada limpiador y volver a tensarlo manualmente. En cambio, las tareas se realizan automáticamente, lo que reduce el tiempo de mantenimiento y maximiza el área utilizable de cada limpiador. Los análisis brindan una visión y comprensión sin precedentes del rendimiento del limpiador de bandas, con datos en tiempo real disponibles de forma remota a través de una aplicación especialmente diseñada.

Si bien los fabricantes continúan mejorando la eficacia de los limpiadores de correas, ha quedado claro que no existe una solución única o ideal para la limpieza de correas y la selección de tensores. La seguridad del personal y de la propia correa es una consideración importante a la hora de seleccionar un tensor. La facilidad de inspección y mantenimiento es fundamental para la eficacia del limpiador de correas, por lo que el tensor debe permitir un servicio rápido y seguro.

La selección de un limpiador de banda debe basarse en la clasificación de servicio del limpiador según lo dispuesto en la norma CEMA 576 y luego en el sistema de limpieza apropiado seleccionado. El sistema debe seleccionarse en función del coste del ciclo de vida y no sólo del precio inicial. La inversión para una limpieza eficaz de la banda se justifica por la reducción de costos directos (costos de limpieza), la vida útil prolongada de los componentes (a menudo entre un 25% y un 40%) y una menor exposición a lesiones, lo que está directamente relacionado con una menor frecuencia de limpieza.

*R Todd Swinderman es director ejecutivo emérito de Martin Engineering