Informe_Taller_de_Diseno_-_Correa_Transportadora.

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ME56B - Taller de Diseno Mecanico.

Informe de Diseno de la

Correa Tranportadora de Alimentacion del Molino SAG.

Planta de Molienda El Soldado.

Anglo American Chile S.A.

Elaborado por:

Fabrizio Gomez L.

Ociel Gutierrez G.

Prof. Alejandro Font F.

Ayud. Marco Ruiz H.

Santiago, 6 de julio de 2009.



Indice

1 Introduccion 1

2 Objetivos 2

3 Antecedentes 3

3.1 Planta de Molienda El Soldado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3.2 Sistema de Correas Transportadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.2.1 Correa Transportadora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3.2.2 Polines y Soporte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.2.3 Motor y Reductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.2.4 Poleas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4 Definicion de Parametros de Diseno 11

5 Diseno Mecanico 145.1 Correa Transportadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

5.1.1 Geometrıa y Condiciones de Trabajo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

5.1.2 Tensiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

5.1.3 Polines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

5.1.4 Poleas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

5.1.5 Seleccion del tipo de correa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

5.1.6 Motor y Reductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

5.1.7 Rapadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Bibliografıa 28

A Anexos 29

A.1 Memorıa de Calculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

A.1.1 Tension Efectiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

A.1.2 Tensiones Resultantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

i



A.1.3 Polines de Carga y Retorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

A.1.4 Polines de Impacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

A.1.5 Calculos para Seleccion de Poleas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

A.1.6 Motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

A.1.7 Reductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

ii



Capıtulo 1

Introduccion

En es te informe se presentara los resultados obtenidos para el diseno y seleccion de la correa transporta-

dora de mineral de cobre para alimentacion del molino semiautogeno (SAG) de la planta de molienda

de la mina EL Soldado de propiedad de Anglo American Chile S.A.

Los puntos contenidos en este informe son objetivos, antecedentes en los se presentaran tanto los

recopilados en la visita a terreno de la mina antes mencionada como los recopilados a lo largo del procesode diseno y seleccion, ademas se presentaran los parametros de diseno definiendo las capacidades y

dimensiones requeridas, los resultados obtenidos especificando tensiones de trabajo, potencias requeridas,

velocidades, correa seleccionada, sistema motriz, polines, accesorios. etc.,por otra parte se presentara la

menoria de caculo que respada los resultados obtenidos, junto con la inclusion de la bibliografıa utilizada

y anexos complementarios.

Se incluira ademas un diseno preliminal de los chutes de traspaso y tensor gravitacional, los cuales

por problemas duracion del curso no se pudieron realizar a cavalidad.

1



Capıtulo 2

Objetivos

• Familiarizarse con el funcionamiento de una planta de molienda de mineral, en cuanto a las

distintas etepas, procesos y equipos involucrados.

• Conocer en terreno las distintas instalaciones de una planta de molienda de mineral con el fin de

dimensionar los equipos de produccion.

• Conocer los flujos de mineral involucrados en cada etapa del proceso de molienda.

• Conocer y comprender los sistemas de transporte de material al interior de una planta de molienda.

• Analizar y estudiar las variables involucradas en los sistemas de correas de transporte.

• Profundizar sobre la correcta utlizacion de normas vigentes para el diseno de elementos mecanicos.

• Disenar y selecionar un sistema de correas transportadoras considerando los accesorios que estos

sistemas poseen.

2



Capıtulo 3

Antecedentes

3.1 Planta de Molienda El Soldado

La planta de molienda de la Mina El Soldado, la cual cuenta adem as de una mina a rajo abierto y otra

subterranea que abastecen dicha planta, es propiedad de Anglo American Chile S.A. y es una de sus

cinco divisiones productivas en el paıs. Esta planta se encuentra ubicada en la V Region, en la comunade Nogales, a 132 kilometros de Santiago y a 600 metros sobre el nivel del mar (Ver imagen 3.1).

Figura 3.1: Imagen satelital de las instalaciones de la Mina El Soldado.

La planta de molienda en la actualidad funciona en dos turnos de 8[hrs] por dıa y recibe de la mina

aproximadamente 7,6 [Mton/ano]. La planta esta compuesta principalmente por las siguientes estaciones

de trabajo:

• Chancador Primario.

3



• Molino SAG.

• Chancador secundario y terciario.

• Molienda Convencional.

• Seccion de Flotacion.

• Seccion de Filtrado.

• Harneros.

• Estanques de decantacion.

• Pilas de acopio de concentrado de cobre.

• Tranque de relabes.

En la siguientes imagen se muestra la distribucion fısica de algunas de las estaciones mencionadas.

Figura 3.2: Layout Planta de Molienda Mina El Soldado.

3.2 Sistema de Correas Transportadoras

Los sistemas de correas transportadoras son un mecanismo ampliamente utilizado en procesos industri-

ales para el movimiento de materiales particulados tanto a cortas como a largas distancias, aprovechando

que se trata de un mecanismos de movimiento continuo.

4



Las correas transportadoras, representan una gran inversion de capital, por lo tanto un correcto

diseno de todo el equipo involucrado en este sistema de transporte es de vital importancia para las

empresas, ademas de realizar adecuados periodos y labores de mantencion.

La correa selecionada para el diseno por el grupo de trabajo es la correa alimetadora del SAG de la

planta visitada. Esta es una correa que transporta material desde la stockpile del SAG (ver imagen 3.2)

hacia dicho molino. En la siguiente imagen se puedea apreciar un tramo de dicha correa.

Figura 3.3: Correa alimentadora SAG

Esta correa tiene una capacidad maxima de transporte de 900[ton/hr], un largo aproximado de

50[m] medidos desde la polea de retorno hasta la polea motriz, en ella se transporta parte del material

proveniente del chancador primario que tiene una granulometrıa maxima de 7[in], la sucuencia dedescarga es:

1. Se acopia material proveniente del chancador primario en la stockpile del SAG.

2. El material cae por un buzon al fider de alimentacion de la correa, el cual esta encargado de

regular el flujo de material que transporta la correa.

5



3. Desde el fider el material cae por un chute de carga hacia la correa.

4. La correa lleva el material hasta el chute de descarga que esta en la boca de entrada del molino

SAG

Un sistema de transporte de correas, involucra el funcionamiento de un conjunto de un importante

numero de lementos mecanicos, a continuacion se daran a conocer algunos de estos. La siguiente imagen

muestra el esquema de algunos de los componentes mecanicos de una correa transportadora.

Figura 3.4: Esquema de componentes mecanicos.

3.2.1 Correa Transportadora.

Como es de esperar, este es el elementos principal de este tipo de sistemas.En el mercado existe una

amplia gama de correas transportadora, variando en su geometrıa, materiales de fabricacion y aplica-

ciones.

En este informe se analizara el diseno de una correa polimerica destinada al servicio de la gran

mineria, estas correas generan grandes esfuerzos dinamicos durante las partidas, que pueden llegar

en algunos casos a ocasionar fallas catastroficas. Los importantes costos de falla asociados obligan a

sobredimensionar las correas lo que implica una importante inversion de capital. Lo anterior obliga a

considerar los efectos dinamicos a nivel de diseno, cosa que es usualmente manejada con altos factores

de seguridad.

Dentro de la correas transportadoras de caucho planas, se distenguen dos grupos principales:

• Las reforzadas en su interior con fibras o telas no metalicas, estas varian tanto en los componentes

de las capaz exterioer, como en el tipo de fibras utilizadas.

6



Figura 3.5: Correa reforzada con fibras no metalicas

• Las reforzadas con cables de aceros longitudinalmante (Ver figura 3.6), ademas pueden poseer un

segundo reforzamiento de tela sobre los cables por el lado de carga(Ver figura 3.7).

Figura 3.6: correa reforzada con cables de acero longitudinales.

Figura 3.7: correa reforzada con cables de acero longitudinales.

7



3.2.2 Polines y Soporte

Los polines corresponden a dispositivos mecanicos que tienen como funcion el guiar la carrera que siguen

las correas transportadoras. De esta forma los polines son piezas giratorias de forma cilindrica que giran

en funcion del movimiento de la correa. Para la eleccion del polın se utiliza la norma internacional CEMA

[2]. En su diseno intervienen las cargas presentes sobre la correa, ademas de otros parametros como la

velocidad de giro de la correa y la densidad del material. Se debe hacer la diferencia entre los polines

guıa y los de retorno.Para los polines guıa se disenara con el soporte tipo trapezoidal con inclinacion

35o, mostrado en 3.8. Para los polines de retorno en cambio, es posible utilizar tanto soporte plano de

un solo polin 3.9, como el soporte triple de los polines de carga, esto dependiendo de la carga que act ua

sobre el polin de retorno.

Figura 3.8: Soporte de Polines de Carga

Figura 3.9: Soporte de Retorno Planos

3.2.3 Motor y ReductorLa eleccion del motor se realiza en funcion de la potencia necesaria para mover la carga, la polea,

ademas de las perdidas adicionales que aparecen sobre el sistema. Para este fin se utilizo el catalogo del

proveedor de motores VELA [5] , y el catalogo del proveedor de reductores BONFIGLIOLI [6]. Segun los

requerimientos se escoge un motor y reductor que mas se asemeje a lo necesario y luego se itera para

ver como queda estructurado el sistema con los parametros finales.

8



3.2.4 Poleas

Las poleas son un importante componente de los isistemas de correas transportadoras, estas se clasifican

segun su geometrıa y tipos de recubrimientos.

Los diametros de las poleas dependen del diseno, tension y tipo de empalme de la correa. General-

mente se establecen tres grupos de poleas.

• Grupo A: Poleas motrices y otras poleas en el rango de tensiones altas.

• Grupo B: poleas deflectoras en el rango de tensiones bajas.

• Grupo C: poleas deflectoras que cambian la direccion de la correa en menos de 30◦

Figura 3.10: Grupos de poleas. Fuente Catalogo Phoenix [3]

Los tipos de recubrimiento van desde poleas concarcasa de acero desnudo, hasta carcasa con re-

cubrimeinto de caucho de diversos espesores y grabados.

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Figura 3.11: distintos tipos de recubrimiento. Fuente CEMA [2]

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Capıtulo 4

Definicion de Parametros de Diseno

En esta parte del informe se daran a conocer la variables que intervienen en el diseno de una correa

transportadora. El sistema de correas que selecciono el grupo es el sisitema de abastecimiento del molino

SAG, por lo tanto sera este el que definira el flujo de transporte de la correa, la granulometrıa del mineral

estara dado por el mineral procesado en el molino primario. Estos datos definiran las dimensiones y

caracterısticas principales de la correa.La primera etapa de la planta es el chancador primario, este en una chancador de cono, el cual es

abastecido por camiones que tienen una capacidad de carga maxima de 40[ton], pero que en promedio

transportan alrededor de 23[ton] por vuelta. El flujo de alimentacion del chancador varıa normalmente

entre 800 a 950[ton/hr] y descarga el material en dos stockpiles, una para la molienda convecional y

la otra que alimenta el SAG, el chancador reduce el mineral proveniente de la mina, dejandolo en un

diametro aproximado de 5[in] cuando el cono se encuentra en buen estado y de 7[in] cuando el cono

ya se encuentra desgastado.

El flujo maximo de material que puede entrar en el SAG es de 900[ton/h], con un flujo promedio

cercano a las 800[ton/h], la dimensiones de molino son 17[in] x 34[in] y 11,380[kW ] de potencia. En

el instante en que se realizo la visita a este molino, el flujo de material de entrada era de 759[ton/h] y

generaba 551[ton/h] de material para flotacion y 208[ton/h] de pebbles, despues de pasar por el harnero

(ver figura 4.1)y el hidrociclon. Estos datos se pueden apreciar en la imagen 4.2.

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Figura 4.1: Harnero del molino SAG

Figura 4.2: Monitor Controlador SAG

Para realizar el diseno del sistema de la correa transportadora, se utilizara un factor de diseno de

f = 1,25 para poder cubrir posibles aumentos de la produccion a futuro.

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Tabla 4.1: Datos de Entrada.

Flujo max de material Qmax 900 [tph]

Factor de diseno (CEMA) f 1,25 -

Flujo de diseno Qd 1125 [tph]

Velocidad correa v 750 [fpm]

Densidad del material ρ 2,15 [ton/m3]

Largo L 50 [m]

La densidad del material se obtuvo del manual de diseno de correas transportadoras de la empresa

Phoenix [3].

Ademas se utilizara un relacion de 25 % de finos y un 75 % de gruesos. Este dato no fue registrado

durante la visita a la planta pero se obtuvo de diversos datos registrados en la web.

13



Capıtulo 5

Diseno Mecanico

En este capıtulo se procedera a definir los elementos a utilizar tanto como el estado de tensiones al cual

esta sometido el sistema de correa de transporte dise nada. Para esto fue necesario utilizar el manual

de diseno de correas transportadoras de la CEMA [2] (por sus siglas en ingles de “Conveyor Equipment

Manufacturers Association”’ ) y los catalogos de Sseleccion de correas transportadoras de Phoenix S.A.[3]

y Goodyear S.A.[4]

Figura 5.1: Configuracion de la Correa a disenar.

En esta figura se aprecia el contrapeso, el cual por razones e tiempo no fue posible dise nar, sin

embargo se deja constancia de una seleccion para un diseno futuro.

5.1 Correa Transportadora

A continuacion se entrega los resultados obtenidos y los datos recopilados para el dise no de la correa.

5.1.1 Geometrıa y Condiciones de Trabajo.

Primero es necesario determinar el comportamiento del material transportado, esto es determinar elangulo de reposo (φr) y de sobrecarga (φs) del material y el angulo de inclinacion de los polienes (β )

recomendado.

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Figura 5.2: Corte transversal de una correa para definir los angulos del material. Fuente CEMA[2].

Para determinar el angulo de sobrecarga (φs) se utilizo la siguiente tabla.

Figura 5.3: Caracterısticas de los materiales. Fuente CEMA[2].

Para determinar el angulo de reposo (φr) se utilizo la siguiente tabla.

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Figura 5.4: Clasificacion y definicion de materiales. Fuente CEMA[2].

El angulo de inclinacion utlizado sera de β =35◦ ya que es el mas ampliamente utilizado en este tipo

de aplicacines.

La geometrıa de la correa ademas esta definida por su largo (L), ancho (BW ) y altura de elevacion(h). El largo esta dado por los parametros de diseno ( ver capıtulo 4) con L = 50[m], la altura de

elevacion en este es h = 0 yae que la no se necesita elevar la carga. La selecci on del ancho de la correa

(BW) se realizo siguiendo los pasos sugeridos en el CEMA[2]. Los datos de entrada son:

1. Tamano maximo del material transportado 7[in], ver capıtulo 4.

2. Granulometria del material: 25 % de finos y un 75 % de gruesos.

3. Angulo de sobrecarga, φs =20◦

Estos datos se introducen en el siguinete grafico para determinar el ancho recomendado.

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Figura 5.5: Ancho de la correa para una granulometrıa y tamano maximo de material dado. Fuente CEMA[2].

Como este grafico no contiene la linea de granulometrıa correspoendiente, se estima como si todo

el material transportado es grueso, con cual se obtiene un ancho aproximado de 40[in], como este no es

una ancho estandar se selecciona el inmediatamente superior, el cual resulta ser BW = 42[in], segun

CEMA[2].

Para determinar la velocidad de operacion se utilizaron los criterios expuestos segun CEMA [2],

basados en el material de transporte y datos recopilidados durante la visita.

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Tabla 5.1: Velocidades recomendadas segun CEMA

De aquı se tiene una velocidad maxima de operacion de 800[fpm], para cubrir posibles problemas

de operacion se fija la velocidad de operacion en 750[fpm] (3,8[m/s])

Tambien es de vital importancia determinar el peso por unidad de largo tanto del meterial trans-

portado (W m) como de la correa (W b, sin carga). El W m es funcion de la velocidad y el flujo del material

(flujo de diseno), es este caso el W b = 42[lbs/ft] (VEr anexo A.1). El W b se obtiene segun el material

transportado y el ancho de la correa, CEMA da la siguiente relacion de estos factores.

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Tabla 5.2: Peso de correas promedios segun CEMA.

Estos datos presentados en la tabla anterior 5.2 estan basados en una correa reforzada por fibras.

Segun CEMA se debe considerar un aumento de un 50 % del valor selecionado (en este caso 14[lbs/ft]),

si se desea utilizar correas reforzadas con cables de acero. El grupo de trabajo determino que la mejoreleccion del tipo de reforzamiento para esta aplicacion es en refuerzo con cables de acero debido a las

caracterısticas del material, que amenudo es en forma de lajuela la cual puede rajar la correa de forma

parcial o completa probocando problemas tanto de mantencion como de seguridad operacional. Por lo

tanto el peso final obtenido es W b = 21[lbs/ft]

Por lo tanto las caracterısticas geometricas de la correa son:

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Tabla 5.3: Datos Geometricos.

Angulo de Sobrecarga φs 20◦

Angulo de Reposo φr 30◦ - 35◦

Angulo de inclinacion β 35◦

Largo L 50[m]

Ancho de la correa BW 42[in]

Velocidad V 750[fpm]

Peso del material W m 42[lbs/ft]

Peso de la correa W b 21[lbs/ft]

5.1.2 Tensiones

Para continuar con el diseno y seleccion de componenetes es necesario determinar el estado de tensiones

al cual esta sometida la correa transporte. Las tensiones resultantes que caraterızan el sistema son

principalmente por:

• T 1 que es la tension de la correa en el lado de carga (lado apretado).

• T 2 es la tension de la correa en el lado de retormo de la correa (lado suelto).

• T e es la tension efectiva de la correa que la diferencia de las tensiones anteriores.

Figura 5.6: Tensiones en la polea motriz. Fuente CEMA [2]

20



Donde

• θ es el angulo de envoltura de la correa en la polea motriz.

• Snub Polley es la polea que determina el angulo de envoltura.

Se determino utilizar este tipo de configuracion con Snub Polley ya que el uso de esta disminuye

las tensiones sobre la correa, esto se puede verificar en los calculos realizados en el Anexo A.1, seccion

A.1.2

El angulo de envoltura utilizado es de θ = 220◦, que es el recomendado para este tipo de servicios

segun la bibliografıa consultada [2].

Tambien se determino utilizar poleas con recubrimiento de caucho ya que tambien contribuyen a la

disminucion de tensiones en la correa, como tambien a disminuir las perdidas por deslizamiento de la

correa sobre la polea.Ademas, con la velocidad ya definida y la tension efectiva de la correa se puede determinara la

potencia requerida1 para el sistema de transporte, esta resulta ser de 62[HP ]

A continuacion se observa una tabla con las tensiones del resultantes del sistema.

Tabla 5.4: Tensiones.

Tension lado de carga T 1 3475, 1 [Lbs] 4, 0 [kN]

Tension lado de retorno T 2 900, 9 [Lbs] 15, 4 [kN]

Tension efectiva T e 1924, 2 [Lbs] 8, 5 [kN]

Potencia requerida P r 62 [HP] 47 [kW]

Cabe senalar que para obterne las tensiones antes senalas fue necesario determinar y calcular un

importante numero de variables que determinan las tensiones aportadas por el equipo incorporado en

la correa, ademas de factores de servicio que tambien influyen en los resultados obtenidos, todo estos

calculos estan respaldados en el anexo A.1, seccion A.1.1.

5.1.3 Polines

Para la seleccion de los polines se tomo en cuenta que a la correa ingresa material a una tasa Q =1125[tph]. Ademas se considero un espaciamiento S i = 4[ft] entre los polines. Luego se empieza

calculando la carga sobre los polines guıa que resulta ser C il = 391,5[lb] y mas tarde, la carga sobre los

polines de retorno C ir = 283,8[lb]. De esta forma con el catalogo [2] es posible elegir el tipo de polın de

carga y de retorno a utilizar, tal que su carga admisible sea mayor a la calculada del problema. Para el

1Considerando un 5 % por perdidas mecanicas

21



polın de impacto (recubierto), se procede de manera distinta. Se calcula la energıa de impacto asociada

a las rocas que caen, y luego con ese parametro mas el tamano de las rocas que caen se encuentra el tipo

de polın recubierto necesario. Tambien se utiliza la norma CEMA. Para mayor detalles en los calculos

revisar la memoria de calculo seccion Polines. Los polines seleccionandos se muestran en la tabla 5.5

Clase Polin Polin CEMA Tipo Soporte

Polın de Carga Tipo Cema C Soporte triple 35o

Polın de Retorno Tipo Cema D Soporte Plano

Polın de Impacto Tipo Cema D Soporte Triple 35o

Tabla 5.5: Seleccion de Polines

5.1.4 Poleas

Para seleccionar las poleas se necesita del espesor del recubrimiento y el tipo refuerzo de la correa lo cual

determina el parametro DTr que se define como el diametro mınimo de la polea sin carga (en [mm]),

que en este caso es DTr = 1000[mm](ver Anexo A.1). Ademas se requiere la tension por unidad de

ancho de la correa K max (ver seccion 5.1.5 ) y de la tension de operacion de la correa (K N = 120, ver

tabla 5.8)y un factor de seguridad para seleccion de poleas (f p = 8, dado por el catalogo Phoenix [3]),

con esto se define el factor de carga FC dado por:

FC =

K max ∗ f p

K N ∗

100% = 171%

Con estos datos se selecciona de la siguiente tabla los diametros de las poleas del sistema.

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Tabla 5.6: Diametros de las poleas necesarias. Fuente Catalogo Phoenix

Con los se tienen los siguientes diametros y velocidades de las poleas(dada por la velocidad de la

correa definida en la tabla 5.3):

Tabla 5.7: Diametros y velocidades de las poleas selecionadas

PM (A) PR (B) PD (C )

Diametros Seleccionados 1250 1000 800 mm

Velocidad de giro de las poleas 58,2 228,6 285,8 RPM

Donde:

• PM (A) es la polea motriz, grupo A (Ver seccion 5.1.4).

• PR (B) es la polea de retorno, grupo B.

• PD (C) es la polea deflectora, grupo C.

5.1.5 Seleccion del tipo de correa

Para poder determinar el tipo de correa a utilizar en es aplicaci on se utlizaron de manera conjunta los

catalogos de seleccion tanto de Goodyear[4], como de Phoenix[3], con el objetivo de obtener la mayor

cantidad de parametros para poder realaizar la seleccion de manera mas precisa, el cruce de informacion

entre los dos catalogos fue posible debido a quq ambos trabajan bajos normas de CEMA [2].

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El parametro que determina la seleccion de correas es la tension del lado de carga (T 1) que es la

tension maxima a la cual esta sometida la correa, tambien es necesario considerar un factor de seguridad

(f ), que en este caso se considero f = 5, 5 segun el catalogo goodyear [4]

Ademas se definen la tension por unidad de ancho de la correa PIW (pound per inches width), para

unidades inglesas y K max para unidades SI, ambos parametros se pueden utilizar indistintamente en el

catalogo de goodyear [4] y para el catalogo Phoenix [3] se utiliza K max.

Para este caso se tiene que :

PIW = 455[lbs/in]

K max = 80[N/mm]

Tabla 5.8: Correa selecionada. Fuente: Catalogo Goodyear [4]

De la figura anterior se puede apreciar que la correa seleciona es la Goodyear Flexsteel ST 800, ya

que esta correa presenta una tension de operasion mayor al obtenido por las condisiones de trabajo.

Tabla 5.9: Datos Tecnicos Correa Seleccionada.

Tension ultima Tension de Operacion Espesor (dGk) Es Ei Dc

PIW N/mm PIW N/mm mm mm mm mm

ST800 4568 800 685 120 13,5 5,94 3,96 3,6

La tabla anterior muestra las caracterısticas de la correa selecciona. Donde:

• Es es el espesor de la cubierta superior de la correa.

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• Ei es el espesor de la cubierta inferior de la correa.

• Dc es el espesor del cable de refuerzo.

5.1.6 Motor y Reductor

Primero se hicieron todos los calculos referidos al motor. Para ello se calculo la potencia efectiva para

mover la correa P e = 2574[hp], ademas de la potencia para mover la polea P p = 4,5[hp] y la potencia

referida a perdidas por reduccion de velocidad P v = 3,3[hp] . Se llego con esto a una potencia total

requerida para el motor de P m = 69, 4[hp]. Luego se escoge un motor del proveedor VELA, mostrado

en la tabla 5.10. Para mayor detalle revisar la memoria de calculo seccion Motor.

Marca Motor Modelo Potencia[HP] Velocidad[rpm] Torque Nominal [Nm]

VELA 280M6K 75 980 536

Tabla 5.10: Motor Seleccionado

Para el caso del reductor se utiliza como parametro de diseno la potencia que entrega el motor,

junto con las velocidades de salida y entrada del sistema, de donde se obtiene una reducci on requerida

de i = 16, 9. Con el torque que entrega el motor se calcula la potencia requerida que debe soportar

el reductor, P n1 = 197[KW ]. Luego se elige aquel reductor con un potencia admisible superior a este

valor y con una reduccion lo mas parecido al valor requerido. Para mayor detalle de los calculos revisar

la memoria de calculos seccion Reductor. El reductor seleccionado se muestra en la tabla 5.11:

Marca Reductor Modelo Potencia Entrada Admisible[KW] Reduccion [Nm]

BONFIGLIOLI HDO 120 3 17.3 259 17.3

Tabla 5.11: Reductor Seleccionado

La configuracion del el acoplamiento entre el motor y el reductor sera en serie y estos a su vez

estara en paraleo con la correa como lo muestra la siguiente figura. Ademas el acople entre la correa y el

reductor sera por medio de un sistema de transmision por correas (por razones de tiempo no fue posible

determinar dischos elemntos, pero se considera su futura incorporacion), estos sera los flexibles delsistema en caso de une detencion repentina de la correa o del motor, tambien fue escogido para ajustar

la diferencias de veloscidades entre el reductor y la polea motriz.

25



Figura 5.7: Configuracion motor/reductor/polea motriz

5.1.7 Rapadores.

Para alargar la vida de los componenetes se incorporaran elementos de limpiza de la correa, estos son :

Figura 5.8: Raspador en V para polea de retorno

Figura 5.9: Ubicacion raspador en V para polea de retorno

26



Es raspador se utiliza para remover material que quede sobre el lado interior de la correa en la zona

de retorno.

Figura 5.10: Raspador zona de descarga

Figura 5.11: Raspador zona de descarga

Es tipo de raspadores se utiliza para remover el materal que queda incrustado en la correa por el

lado de carga, se ubica en la zona inferior de la polea motriz como lo muestra la imagen 5.11.

Estos elementos fueron seleccionados de la guıa de productos de ARCH Equipment INC. [7], en cuyo

catalogo se encuentran las dimensiones especıficas para el ancho de correa seleccionado.

27



Bibliografıa

[1] http://www. anglochile. cl

[2] CEMA: Belt Conveyor for Bulks Materials , Conveyor Equipment Manufacturers Association , 5ta

Edicion, USA, 1997.

[3] Fundamentos de Dise˜ no de Correas Transportadoras Phoenix., Phoenix Conveyor Belt Systems

GMBH,http: //www.phoenix-conveyor-belts.com , Alemania.

[4] Bandas Transportadors Flexsteel , Goodyear S.A.,http://www.goodyear.cl , Chile.

[5] Catalogo de Motores Electricos Vela, VELA S.A.,http: //www.mservice.cl/ , Chile.

[6] Catalogo de Selecci´ on de Reductores BONFIGLIOLI , BONFIGLIOLI RIDUTTORI S.A.,http: //

www.imatesa. cl/reductores.htm , Chile.

[7] Product Guide ARCH , ARCH INC.,http://www.aeec.com/ , USA.

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http://www.anglochile.cl/

http://www.phoenix-conveyor-belts.com/


http://www.goodyear.cl/



http://www.mservice.cl/



http://www.imatesa.cl/reductores.htm



http://www.aeec.com/








http://www.anglochile.cl/



Apendice A

Anexos

A.1 Memorıa de Calculo

En este anexo se podra observar los calculos realizados y datos recopilas que influyen en la determinacion

de la seleccion de los elementos vistos en la capıtulo 5

A.1.1 Tension Efectiva

A continuacion se procedera a calcular las diferentes variables que influyen en el calculo de la tension

efectiva T e.

Peso por unidad de largo que soporta la correa (W m), utilizando el metodo de calculo que

presenta CEMA [2], se tiene que:

W m =33,33 ∗Qd

V = 42[lbs/ft]

donde

• Qd es el flujo masico de diseno a transportar en [tph], ver seccion 5.

• V es la velocidad de la correa, 750[fpm]

La tension efectiva esta dada por la siguinete expresion:

T e = LK t(K x + K yW b + 0,015W b) + W m(LK y ±H ) + T p + T am + T ac (A.1)

Donde:

• L es el largo de la correa.

• K t es el factor de correcion de temperatura.

• K x es el factor de resistencia a la friccion y el deslizamiento de los polines con la correa.Esta dada

por:

K x = 0,00068(W b + W m) +Ai

S i

29



con S i el espaciamiento de polines, 4[ft], segun CEMA determinada or la velodidad de la correa.

Ai es la tension necesaria para vencer el roce de los polines, 1,5[lbs/in] para polines de CEMA C6.

• K y

es el factor de carga que representa la resistensi a la flexion de la correa y el material al pasar

sobre los polines. Esta dada por:

K y = (W b + W m) ∗A ∗ 10−4 + B ∗ 10−2

donde A=0,7 y B= 1,2 constantes adimencionales dadas por el spaciamiento entre poline, tabla

6-4 de el catalogo CEMA [2]

• T ac es la tension total de los accesorios de la correa.

T ac = T sb + T pl + T tr + T bc

donde :

Tension ejercida por el faldon del chute Tsb

Tension ejercida por los raspadores Tpl

Tension ejercida por friccion adicional de las poleas y los ”trippers” Ttr

Tension ejercida por los limpiadores Tbc

• T am es la tension necesaria para acelerar el material contuamente en la direccion de la correa.Dada por :

T am = 2, 8755 ∗ 1−4∗Qd ∗ (V − V 0)

• T p es la tension resultante que representa la resistensia a la flexi on de la correa al pasar por cada

una de las poleas. DEpende del numeros de poleas y los datos presentados en la siguiente tabla

30



Tabla A.1: Tension de la correa para rotar las poleas.

En la siguiente tabla se aprecian los valores de los factores y tensiones calculados y obtenidos

siguiendo el procedimiento establecido en el catalogo de CEMA.

Tabla A.2: Resultados

Flujo max de material [tph] Qmax 900 [tph]

Factor de diseno (CEMA) f 1,25 -

Flujo de diseno [tph] Qd 1125 [tph]

Velocidad correa [fpm] v 750 [fpm]

Ancho de la correa (tabla 4.5) BW 42 [in]

Largo correa [m] L 75 [m]

Altura de elevacion H 0 [ft]

Espaciamiento de los polines de carga (tabla 5.19) Si 4 [ft]

Velocidad inicial del material que cae en la correa Vo 0 fpm

Largo correa [m] L 75,0 [m]

Altura de elevacion H 0,0 [ft]

Espaciamiento de los polines de carga (tabla 5.19) Si 4,0 [ft]

Temperatura ambiente Ta 77,0 ◦F

Diametro recomendado de polın (Tabla 5.20) Dp 6,0 [in]

Constante para calcula Ky A (ky) 0,7 -

Constante para calcula Ky B(Ky) 1,2 -

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Tabla A.3: Resultadoscontinuacion.

Velocidad inicial del material que cae en la correa Vo 0,0 fpm

Tension para vencer roce y rotacion de polines Ai 2,8 lbs/in

factor correccion de temperatura Kt 1,2 -

factor resistencia al friccion de los polines y desliz correa-polin Kx 0,7 lbs/ft

factor comb de resis.de la correa y de la carga Ky 0,0 -

Tension ejercida por los accesorios de la correa Tac 1207,8 lbs

Tension ejercida por el faldon del chute Tsb 18,8 lbs/in

Tension ejercida por los raspadores Tpl 5,0 lbs/in

Tension ejercida por friccion adicional de las poleas Ttr - lbs/in

Tension ejercida por los limpiadores Tbc 5,0 lbs/in

Tension requerida para las poleas (no concidera PM) Tp 550,0 lbs

Tension necesaria para acelerar el material Tam 242,6 lbs

A.1.2 Tensiones Resultantes

Se define factor de apriete C w como:

T 2T e

=1

efθ−1

Ademas,

T e = T 1 − T 2

donde T i son las tensiones definidas en la seccion 5.1.2, f es el coeficiente de friccion entre la polea y la

correa (f = 0,35)

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Figura A.1: Factor de Apriete

Se realizo una iteracion considerando polea deflectora (single with snub) y otra sın polea deflectora.

Los resultados se aprecian en la siguiente tabla

Tabla A.4: Resultados Tensiones Resultantes.

Factor de apriete (single, no snub) Cw 0,500 -

Factor de apriete (single with snub, angulo de aprite 220◦) Cw 0,35 -

Tension en el lado suelto (single, no snub) T2 1287,06 lbs

Tension en el lado suelto (single with snub) T2 900,94 lbs

Tension en el lado apretado (single, no snub) T1 3861,18 lbs

Tension en el lado apretado (single with snub) T1 3475,06 lbs

De aquı es claro ver que considerar la incorpoarcion de poleas deflectoras disminuyen las tensiones

sobre la correa

A.1.3 Polines de Carga y Retorno

Para el calculo de este item se utilizo el catalogo CEMA, el cual sugiere una serie de pasos que son

mostrados a continuacion. El primer paso es encontrar la carga sobre el polin C il = ((W b+ (W m∗K 1))∗

S i) + IML donde

• W b es la carga de la correa : W b=21 [ lbft

]

• W m es el peso del material : W m = 41,7 [ lbft

]

33



• K 1 es el factor de ajuste de tamano de roca, sacado de la tabla A.2 → K 1=1,15

• S i es el espaciamiento de los polines calculado en 4[in]

• IML es la carga de desalineamiento del polın, debida a la tension de la correa y la desviacion de

altura del polın. De esta forma IML =(D∗T )6∗S i

, donde D = 1(in) (Desalineamiento), y T= 2128

(lbs) (Tension efectiva de la correa). Luego se llega a que IML= 110, 8[lb]

De esta manera se obtiene una carga sobre los polines de C il = 391,5[lb]. Teniendo este numero se

puede ver cuales son los tipos de polines que se pueden utilizar, lo cual es mostrado en A.3. De esta

manera bastarıa con elegir polines de carga tipo CEMA C que soportan una carga de hasta 791[lbs].

El paso 2 corresponde a repetir lo anterior pero para el caso de los polines de retorno, donde la

carga de los polines de retorno es C ir = ((W b ∗ (W b ∗ S i) + IML. Se obtiene que C ir = 283,8[lb].

Procediendo analogamente al caso anterior segun la tabla A.4, donde se ve que es necesario utilizar

polines de retorno CEMA D de soporte plano pues su C ir admisible es de 500[lb].

En la segunda parte del diseno de los polines, se procede a calcular la vida util esperada de las piezas,

esto es, cuando duraran segun las condiciones del problema. La vida de un polın esta delimitada por

la vida del rodamiento que contiene, por ello es que los factores son referidos a los rodamientos. Cada

condicion de trabajo se ve valorada en un factor correspondiente :

• K 2 efecto de la carga en la vida del rodamiento, se calcula de A.5, con CIL y CIR factores

que contrastan la carga real sobre los polines de carga y retorno versus las respectivabas cargas

admisibles de los polines elegidos. K 2 = 10,1

• K 3B efecto del diametro del polın en la vida del rodamiento, sale de A.6. Dada la velocidad de

giro del polın se recomienda segun la tabla 5.20 del [2] utilizar polines con diametro d = 6[in].

Para ese valor de la tabla mostrada en la figura A.6 se obtiene un K 3B = 1, 5.

Por otro lada la vida asegurada sin considerar los factores para los polines tipo C es de L10 =

30000[h], al ponderar este valor por los factores antes mencionados mas un factor de seguridad de 6 por

las duras condiciones de trabajo y en especial por la gran cantidad de polvo en suspension presenta en

faena, se obtiene que la vida esperada de los polines es L = 5[anos]. Este valor resulta ser alto segunlo esperado, sin embargo se explica porque los polines elegidos resisten bastante mas que la carga real

a la cual estan expuestos, aun asi en faena existen muchos inconvenientes que llevan a utilizar el factor

de seguridad antes mencionado.

34



A.1.4 Polines de Impacto

Son los ubicados bajo el chute de descarga, por lo cual estan expuestos a cargas muy criticas y deben

ser de un tipo especial. En particular estos polines son recubiertos y poseen la misma configuraci on

que los polines de carga normal. Para su diseno se calcula la energıa de carga WH que sale de: F =

W + (2 ∗ k + WH )0,5. En esa formula W = 4, 44[lb], es el peso de las roca; H = 3, 33[ft], es la altura

que cae la roca; F = 285[lb], es la carga de impacto y k = 0, 7, es la costante del tipo de polın. Ası es

como WH = 35 y de la tabla de la figura A.7 los polines a utilizar son polines recubiertos en caucho

tipo CEMA D.

Figura A.2: Calculo de Constante K 1

Figura A.3: Eleccion Polines de Carga

35



Figura A.4: Eleccion Polines de Retorno

Figura A.5: Factor de Carga sobre Polın K 2

Figura A.6: Factor Diametro de Polın K 3B

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Figura A.7: Eleccion Polines de Impacto

A.1.5 Calculos para Seleccion de Poleas

Para seleccionar poleas es necesario determirar el parametro DTr que se define como el diametro mınimo

de la polea sin carga (en [mm]), y esta dado por:

DTr = cTr ∗ dGk

Donde

• cTr es un coeficiente que esta determinado por el elemento tensor de la correa, segun el catalogo

de Phoenix, correspnde a :

Figura A.8: Coeficiente CTr. Fuente Phoenix [?]

• dGk es espesor de la correa seleccionada, este valor esta dado en la tabla 5.9

Con estos valores se obtiene que DTr= 863[mm], luego se seleccionael dıametro inmediatamente

superior de la tabla 5.6, con lo cual se obtiene que DTr= 1000[mm]

37



A.1.6 Motor

De la parte anterior se obtuvo que la tension efectiva sobre la correa es de T e = 2574, 12[lb]. Luego

teniendo v = vel.correa,la potencia efectiva corregida por un 5 % de perdidas y expresada en [hp] es

P e = (T e ∗ v)/(33000 ∗ 0,95) → Pe = 61, 58[hp]. Por otro lado la potencia para mover la polea motriz

esta expresada segun catalogo [2]por P m = (200∗v)/33000 → P m = 4,5[hp]. Ademas existe un 5 % por

perdidas por reduccion de velocidad, P v = 0,05 ∗ (P e + P m) → P v = 3,3[hp]. Finalmente la potencia

requerida para el motor es de P w = P e + P m + P v → P w = 69,4[hp]. Luego se recurre al catalogo de

motores VELA, teniendo en cuenta la potencia necesaria para mover el sistema completo y elegir un

motor con la mayor cantidad de polos posible para no tener que encontrar una reducci on tan grande.

De esta manera se selecciona un motor VELA [5] cuyas caracteristicas se muestran en la figura A.9.

Figura A.9: Motor Seleccionado. Fuente [5]

A.1.7 Reductor

Una vez que se tiene el motor, el paso siguiente es encontrar una reducci on que permita entregarle

la velocidad pertinente a la correa, que es mucho menor que la del motor. Para este fin, se utiliza el

catalogo de reductores BONFIGLIOLI [6]. La relacion de reduccion de la velocidad de la polea versus la

del motor es de i = 58, 21/985 → i = 16,92.

Luego, la potencia necesaria en eje entrada del reductor es P r1 = M r2∗n29550∗η , con M r2 = 2,3∗536∗16,92 →

M r2 = 20754[Nm] [Torque maximo] y η = 0,96. Por ello, P r1 = 131,7[KW ]. Sin embargo falta

considerar los factores de correcion f m = 1, 5 y f p = 1,3, obteniendo P n1 = P r1 ∗ f m ∗ f p → P n1 =

197,66[KW ]. A continuacion se debe elegir el reductor con un P n1 admisible mayor al calculado y con

la reduccion mas parecida a la requerida. De esta forma se elige el reductor mostrado en A.10

38



Figura A.10: Reductor Seleccionado

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Informe_Taller_de_Diseno_-_Correa_Transportadora.

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