El cálculo de la tensión de la correa de un elevador de cangilones finaliza cuando tiene cuatro números: la fuerza periférica Fu en la polea principal, la tensión del lado flojo T2, la tensión del lado tenso T1 = T2 Fu y la tensión nominal de la correa por milímetro de ancho.

Fu es la fuerza total que debe superar el accionamiento para levantar el material y arrastrar la correa, los cangilones y los ejes. T2 es la tensión que el tensor pone en la correa del maletero; sin él, la correa simplemente se desliza sobre la polea principal. Los dos están unidos por la fricción de la polea, porque la relación T1 ÷ T2 nunca puede exceder e ^(μθ) , donde μ es el coeficiente de fricción entre la correa y la polea y θ es el ángulo de envoltura en radianes.

El ejemplo práctico utilizado a lo largo de este artículo es un elevador de fertilizantes de 60 t/h que eleva 30 m a 1,4 m/s, un tamaño que aparece en la mayoría de las líneas de fertilizantes compuestos.

Entradas para recopilar antes de tocar una fórmula

La falta de uno de estos nueve valores suele ser lo que convierte un cálculo ordenado en un error del 20-30%.

Utilice el servicio nominal, no el máximo que los cucharones puedan soportar físicamente. Los elevadores de correa normalmente tienen un tamaño entre un 10 % y un 20 % superior a su punto de trabajo, de modo que los cangilones se descargan limpiamente en lugar de transportar el material por el tramo de retorno.

Paso 1: convertir la capacidad en masa por metro de cinta

La carga de elevación depende de kilogramos por metro, no de toneladas por hora, así que primero convierta: qm = Q ÷ (3,6 × v). Para 60 t/h a 1,4 m/s, es decir, 60 ÷ (3,6 × 1,4) = 11,9 kg/m.

La fuerza de elevación pura es entonces 9,81 × 11,9 × 30 = 3 500 N, o 3,5 kN. Esa es la parte útil de la carga y por sí sola nunca es suficiente para dimensionar una unidad.

El comportamiento material decide cuánto margen tienes encima. El fertilizante compuesto seco se descarga casi por completo, mientras que el alimento pegajoso y con alto contenido de humedad se adhiere a los cubos y regresa por la cadena de retorno como peso muerto. Líneas de producción de fertilizantes orgánicos. maneje esto con espacios libres más amplios para el cucharón y velocidades más bajas, y ambos factores cambian el coeficiente de pérdida que debe aplicar.

Paso 2: construye la fuerza periférica

Responda primero: para la mayoría de los elevadores de cinta, Fu = 9,81 × qm × H × k, con k entre 1,15 y 1,35.

El factor k absorbe todo lo que no se adapta perfectamente a la altura: la resistencia al paladar cuando los cangilones se clavan en el maletero, la correa y el cangilón se flexionan alrededor de las poleas, la fricción de los cojinetes en el cabezal y los ejes del maletero, y los residuos transportados por el hilo de retorno.

Con k = 1,25, el ejemplo da Fu = 9,81 × 11,9 × 30 × 1,25 = 4 380 N, o 4,4 kN.

Un atajo útil al comprobar cotizaciones: Fu ≈ 3,4 × Q × H ÷ v, que aquí devuelve 4 371 N.

Paso 3: la fricción de la polea establece la tensión del lado flojo

Responda primero: T2 debe ser al menos Fu ÷ (e ^(μθ) - 1), y T1 es entonces T2 Fu.

Una polea revestida limpia con una envoltura de 180° da μθ ≈ 1,10 y e ^1.10 ≈ 3,0, entonces T2 ≥ 4,4 ÷ 2,0 = 2,2 kN y T1 = 6,6 kN.

Trate ese valor de Euler como un piso en lugar de un objetivo. Una película de polvo, neblina de aceite o revestimiento vidriado reduce μ a 0,20-0,25 y vuelve a elevar el T2 requerido a la mitad. Al agregar un 20-30% de margen se obtiene un diseño T2 de aproximadamente 2,8 kN y un diseño T1 de aproximadamente 7,2 kN.

Paso 4: los cuatro controles que detectan una mala respuesta

Ejecútelos antes de que el cálculo salga de la oficina, porque cada uno ha cancelado un proyecto en algún momento.

• Fuerza del cinturón. Divida T1 por el ancho de la correa en milímetros y compárelo con la tensión nominal de la correa. Mantenga un factor de seguridad de al menos 10 para una correa de tela con empalmes mecánicos y 8 para una junta vulcanizada. En los elevadores de fertilizantes, la correa generalmente se selecciona según el ancho del cucharón, por lo que esta verificación confirma el margen en lugar de dimensionar la correa.
• Potencia motriz. La potencia del eje es Fu × v ÷ 1000 = 4,4 × 1,4 = 6,1 kW. Divida por la eficiencia del variador (6,1 ÷ 0,92 = 6,7 kW) y aplique un factor de servicio de 1,15-1,25. Si el elevador se reinicia completamente cargado, tome el siguiente tamaño de motor estándar.
• Par de arranque y carga del eje. El par del eje del cabezal es Fu × diámetro de la polea ÷ 2. Con una polea de 630 mm, eso es 1,4 kN·m, y esta cifra, no la clasificación de la correa, a menudo decide la caja de cambios.
• Viajes de recogida. Deje al menos el 1% de la elevación más 150 mm. Un nuevo cinturón ocupa entre el 0,5% y el 1,5% de los centros en su primer mes, y una toma de tornillo que toca fondo pone fin a la discusión.

Correa o cadena: donde cambia el cálculo

Los elevadores de cadena no tienen límite de Euler. Una cadena solo necesita suficiente tensión para permanecer asentada en la rueda dentada, por lo que T2 puede ser una pequeña fracción de Fu, y el peso propio de la cadena se convierte en la carga individual más grande y la razón principal por la que las cadenas y las ruedas dentadas se desgastan.

Las máquinas de cinta funcionan más rápido, normalmente entre 1,0 y 1,6 m/s, frente a 0,4-0,8 m/s para las de cadena, y manipulan gránulos de fertilizante frágiles con menos roturas. Las unidades de cadena toleran temperaturas más altas y materiales más pegajosos, pero requieren más mantenimiento. Para trabajos con cinta sobre fertilizantes, la serie TH es la opción habitual con descarga centrífuga.

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Verificación de campo y tolerancias que vale la pena escribir en la especificación.

La forma más limpia de comprobar la aritmética es medir T2 directamente: en un tensor por gravedad, T2 es igual a la masa de tensado × 9,81, ignorando la fricción en las guías.

Si la correa se desliza mientras el tensado parece correcto, inspeccione el revestimiento antes de agregar tensión. El caucho desgastado o vidriado puede reducir a la mitad μ, y ningún aumento razonable en la fuerza de tracción restaurará el agarre que la superficie de la polea ya no proporciona.

Errores que silenciosamente añaden entre un 20 y un 30% a la tensión real

• Utilizar la capacidad máxima del cucharón en lugar del servicio nominal, lo que sobredimensiona todos los componentes posteriores.
• Suponiendo μ = 0,35 en una polea que nunca se ha limpiado y se encuentra debajo de una cubierta antipolvo.
• Ignorando los arranques en frío, donde el aceite espeso para engranajes más una funda llena de material empujan el par de arranque a 1,3-1,5 veces el valor de funcionamiento.
• Dimensionado del recorrido de recogida de una correa ya rodada y estirada.
• Tratar el hilo de retorno como vacío cuando el material no se descarga y regresa como peso muerto.

Preguntas frecuentes

¿Puedo estimar la tensión de la correa únicamente a partir de la capacidad y la altura?

Sí, dentro de aproximadamente el 20%. Utilice Fu ≈ 3,4 × Q × H ÷ v, luego T2 ≈ Fu ÷ 2 para una polea revestida limpia con una envoltura de 180°, y T1 = T2 Fu. Esto es suficiente para cuestionar una cotización, no para comprar un cinturón.

¿Por qué la correa patina cuando la tensión es la correcta?

Porque μ ha cambiado en lugar de la tensión. La grasa, el polvo, un revestimiento vidriado o desgastado, o una corona de polea que ya no coincide con el perfil de la correa reducen el coeficiente de fricción, por lo que el T2 requerido aumenta en un 50% o más. Inspeccione primero la superficie de la polea.

¿Gravedad o tornillo?

La absorción de gravedad mantiene constante T2 a medida que la correa se estira, lo que es importante en torres de más de 20 m. La tensión del tornillo es más barata y perfectamente adecuada en ascensores cortos, siempre que alguien esté programado para volver a tensarlo después del primer mes y periódicamente después.

¿Necesito una polea de seguridad?

Sólo cuando una simple envoltura de 180° no puede entregar el T2 requerido sin sobretensionar la correa. Una polea de presión a 210° reduce el T2 requerido en aproximadamente una cuarta parte, a costa de una curvatura adicional y un punto de desgaste más para inspeccionar.

Un cálculo de tensión es un ejercicio de veinte minutos una vez que los datos están sobre la mesa y el valor está en las comprobaciones en lugar de en la aritmética. Verifique T1 con respecto al ancho de la correa, verifique el motor y la caja de cambios con respecto al par de arranque y verifique T2 con una tensión que realmente pueda medir.

En una línea de fertilizantes completa, el elevador se ubica entre el enfriador y la criba, por lo que su punto de trabajo lo fija todo lo que lo rodea, razón por la cual vale la pena acertar con el número en lugar de agregar otro 20 % a cada componente. Para comparar su resultado con máquinas que ya están funcionando, el Catálogo de equipos Alisen enumera capacidades, alturas de elevación y clasificaciones de transmisión para elevadores de correa y cadena.

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