Avances en la tecnología de transportadores de arrastre

16 de julio de 2019

Los transportadores de arrastre son ideales para transportar material a granel homogéneo, pero varían mucho en términos de calidad. Muchos sistemas de arrastre todavía se parecen a los modelos del siglo XIX, cuando se inventaron por primera vez, mientras que otros muestran desarrollos que han hecho que estas máquinas sean más confiables y rentables. Comprender estos desarrollos lo ayudará a identificar soluciones de manejo de materiales que permitirán que su planta opere de manera más fluida y rentable y evite la obsolescencia de la maquinaria.

Desarrollo del transportador de arrastre Fue cerca de finales del siglo XVIII cuando los ingenieros desarrollaron por primera vez el transportador. Compuestas de cinturones de cuero o lona que corrían sobre marcos de madera, estas máquinas accionadas a mano se usaban principalmente para mover productos agrícolas en el puerto. Los ingenieros desarrollaron aún más los transportadores en el siglo XIX empleando energía de vapor. En este siglo, los ingenieros también inventaron el transportador de arrastre, también llamado transportador de cadena, transportador de vuelo o transportador de paletas. Estas máquinas, que constan de poco más que una cadena con barras de acero (pasadores), eran ideales para mover materiales densos y voluminosos, como desechos de madera.

En el siglo XX, los ingenieros agregaron paletas a los vuelos. Las paletas permitieron que los transportadores de arrastre movieran cargas más grandes en pendientes más pronunciadas. También proporcionaron un punto de falla si ocurría una obstrucción. Con un diseño de solo vuelo, si el vuelo fallaba, lo siguiente que se rompía era la cadena o la rueda dentada. Al usar paletas, los equipos de mantenimiento tenían algo que observar antes de que se rompieran los vuelos: las paletas se doblaban hacia atrás cuando encontraban una obstrucción. Si los equipos de mantenimiento lo revisan regularmente, el personal podría identificar una obstrucción antes de que empeore.

Los ingenieros también desarrollaron el sistema de arrastre de doble cadena en el siglo XX. Estos sistemas empleaban dos cadenas en lugar de una para mover el material. Estos sistemas no se veían necesariamente muy diferentes a los sistemas de una sola cadena. Las cadenas corrían sobre los paneles inferiores y tenían el problema adicional de mantener las cadenas alineadas (como el material se acumulaba en uno, aumentaba la fricción allí, las piezas se desgastaban más rápido en ese lado).

Los ingenieros mejoraron aún más los sistemas de arrastre al equipar las paletas con polietileno de ultra alto peso molecular (UHMW) para disminuir la fricción y el desgaste. Pero el diseño básico de la mayoría de los sistemas siguió siendo el mismo.

Ahora, en el siglo XXI, la falta de cambios innovadores plantea un problema para los productores que quieren y necesitan máquinas con mayor confiabilidad, mayor eficiencia y costos operativos más bajos. Si bien el transportador de cadena en una caja fue innovador para el siglo XIX y satisfizo las necesidades de los fabricantes en el siglo XX, no satisface las necesidades del clima actual: los costos operativos han aumentado, la mano de obra es escasa y la supervivencia en muchos sectores depende del rendimiento máximo.

Ineficiencias en el diseño clásico del transportador de arrastre

Fricción y desgaste Las ineficiencias en el diseño tradicional de la cadena de arrastre provienen en gran medida de la fricción y el desgaste internos. En el diseño estándar, la cadena arrastra las paletas sobre los paneles inferiores del transportador. Mientras lo hace, la cadena y las paletas rozan los paneles del piso y las paredes laterales. Por lo tanto, la energía que debería mover el material se utiliza para vencer esta resistencia. El roce también desgasta los paneles, las cadenas y los remos. Como resultado, el personal generalmente debe reemplazar los paneles cada vez que se necesita reemplazar la cadena, y las paletas se vuelven menos eficientes con el tiempo.

Diseño de cadena única La vida en cadena es otro problema con el diseño tradicional. De todos los componentes de un transportador de arrastre, la cadena suele atraer la mayor atención e inversión monetaria. Esto se debe a que la cadena se lleva la peor parte de las fuerzas y porque está desgastada por el material que transporta. El hecho de que el diseño tradicional requiera una sola cadena en lugar de cadenas gemelas tampoco ayuda.

Hay varios problemas con un modelo de cadena única. La primera es que la cadena casi siempre se arrastra a través del material que transporta. Hacer esto expone la cadena en todos sus lados al desgaste ácido, corrosivo y mecánico. También permite que la cadena agarre fácilmente el material y lo tire alrededor de las ruedas dentadas. Por lo tanto, el material aumentará el desgaste mecánico en las ruedas dentadas, donde ocurre la mayor parte del desgaste de la cadena. Si una pieza de material lo suficientemente grande queda atrapada entre la cadena y la rueda dentada, la cadena puede fallar.

En segundo lugar, la cadena en un sistema de cadena simple tiende a desgastarse más rápido que en un sistema de cadena doble porque la cadena se ajusta fácilmente (al menos en transportadores de fondo plano). Los canales del transportador rara vez reciben el material de manera uniforme en todo el ancho del transportador, aunque hacerlo es lo ideal. Como resultado, la mayoría del material tiende a acumularse en un lado del transportador. Debido a que las paletas se cargan de manera desigual, la cadena se retuerce cuando tira de las paletas, lo que hace que la cadena se desgaste mecánicamente. Ajustar la cadena también disminuye la eficiencia, ya que las paletas irregulares no se mueven suavemente por el transportador.

Ventajas del transportador de cadena doble Una configuración de cadena única no es el único diseño disponible para transportadores. Los sistemas de doble cadena están disponibles. A pesar de los problemas que a veces encuentran los fabricantes con estos sistemas, ofrecen una serie de ventajas sobre los transportadores de una sola cadena, especialmente cuando están bien diseñados y mantenidos adecuadamente. Los sistemas de cadena doble distribuyen la carga en dos cadenas, lo que aumenta la vida útil de la cadena. Al distribuir la carga, los fabricantes de transportadores pueden incorporar más fácilmente cadenas estándar, lo que reduce los costos de reemplazo y facilita el abastecimiento de piezas de repuesto. Los sistemas de cadenas gemelas también tienen menos problemas con cargas irregulares. Si bien los fabricantes deben hacer todo lo posible para cargar los transportadores de manera uniforme sin importar su sistema, los transportadores cargados de manera desigual no son un problema tan grande en los sistemas de cadena doble, ya que los dos puntos que sostienen las paletas evitan que se tuerzan.

Otra ventaja de un diseño de doble cadena es que funciona mejor bajo estrés. En un sistema de cadena simple, las paletas se doblan hacia atrás si encuentran una obstrucción y ya no funcionan. En un sistema de cadena doble, las paletas tienden a doblarse cuando encuentran una obstrucción, si las cadenas mantienen las paletas lo suficientemente anchas y, por lo tanto, pueden seguir moviendo el material incluso si están deformadas.

Al igual que con los transportadores de una sola cadena, las paletas en los transportadores de dos cadenas son un punto de falla inicial: los fabricantes pueden identificar las obstrucciones observando las paletas en lugar de esperar hasta que ocurra una falla dramática (y costosa) para descubrir un problema.

Avances recientes en el diseño de transportadores de arrastre Si bien muchos transportadores de arrastre todavía emplean un diseño de cadena única, y aunque el esquema general de un transportador de arrastre no se revolucionó en el siglo XX, ha habido algunos fabricantes que han logrado avances inteligentes en la tecnología de transportadores de arrastre en los últimos años. Los principales cambios incluyen:

* Correr las cadenas en canaletas fuera de la ruta del material* Correr las cadenas en tiras de desgaste UHMW* Mantener las paletas alejadas del piso y los paneles de las paredes laterales* Dar forma a las paletas para empacar material grueso sin que se atasque debajo de las paletas

Al hacer funcionar las cadenas en canales fuera de la ruta del material, las cadenas se ahorran parte del desgaste ácido y mecánico que se produce por el contacto con el material. También reduce la cantidad de material que se acumula en la cadena y se enrolla alrededor de las ruedas dentadas. Además, mantiene las cadenas fuera de los paneles inferiores, donde se desgastarán. Otra ventaja de este diseño es que evita mejor que las paletas se tuerzan si se cargan de manera desigual: en un canal, hay poco espacio para que las cadenas se tuerzan.

Hacer funcionar las cadenas sobre tiras de desgaste UHMW reduce la cantidad de fricción dentro del transportador. También reduce los costos de mantenimiento. Cuesta mucho menos reemplazar una tira de desgaste de nailon o UHMW que un panel de acero; no es que reemplazar estos componentes de desgaste en un transportador de arrastre moderno sea difícil o algo que ocurra con frecuencia. Las tiras de desgaste en secciones rectas sufren poco desgaste, ya que las fuerzas en las cadenas son principalmente horizontales. Cuando es necesario reemplazarlas, los mejores sistemas le permiten hacerlo con las cadenas bajo tensión. Las tiras de desgaste curvas en estos sistemas se pueden reemplazar desde el exterior del transportador sin abrir ningún panel, lo que reduce el tiempo de inactividad.

Otras características de los transportadores avanzados ayudan a reducir el tiempo de inactividad. Estas características incluyen ruedas dentadas divididas de tres piezas. Las ruedas dentadas divididas de dos piezas parecen permitirle reemplazar la rueda dentada sin romper la cadena, pero en realidad, los dientes en parte de cada lado de la rueda dentada de dos piezas agarrarán la cadena, por lo que el personal de mantenimiento puede tener que romper la cadena de todos modos. Las ruedas dentadas de tres piezas realmente permiten que el personal reemplace las ruedas dentadas sin romper la cadena.

En cuanto a las paletas, al mantenerlas alejadas de los pisos y las paredes laterales, los transportadores avanzados ofrecen una enorme reducción de la fricción y el desgaste. Los fabricantes inteligentes aprendieron a compensar la tendencia de algunos materiales a encajar en el espacio debajo de las paletas agregando dedos a sus paletas. Por lo tanto, el material grueso se acumula entre estos dedos en lugar de debajo de las paletas. Para material que no sea tan tosco, estos dedos se pueden modificar para que las paletas parezcan teclas de piano.

Un beneficio del diseño del dedo es que agrega otro punto de falla. El personal de mantenimiento puede observar primero una obstrucción en los dedos. Cuando un dedo golpea una obstrucción, se dobla. Solo entonces, si la obstrucción empeora, la paleta se doblará o se romperá, luego las paletas, luego la cadena o la rueda dentada.

Debido a que los transportadores de arrastre han evolucionado más lentamente que otros tipos de transportadores, muchos fabricantes no piensan en buscar mejores sistemas. Asumen que no hay mucha diferencia entre el transportador A y el transportador B; ambos tendrán un mal desempeño, piensan. Pero se han desarrollado sistemas confiables, altamente eficientes y de alto retorno de la inversión. Los productores que entiendan esto podrán escapar del pozo de dinero de un sistema transportador obsoleto y hacer una compra inteligente.

Joel Dulin es gerente de marketing digital de Biomass Engineering & Equipment (Indianapolis, IN). La empresa ofrece soluciones completas y personalizadas para el procesamiento, transporte, almacenamiento y recepción de biomasa. Para obtener más información, llame al 317-522-0864 o visite www.biomassengineeringequipment.com.

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