CAP_4_5

Ingeniería Mecánica – Máquinas de Elevación y Transporte

CAPITULO 4.5

TRANSPORTADORES AÉREOS

Los transportadores Aéreos se utilizan para el traslado o almacenamiento de

cargas suspendidas, por un transportador que sigue una sola trayectoria fija.

Suelen tener aplicación en donde se requiere una producción continua y

equilibrada. Transportan el material necesario a la velocidad adecuada a cada

operario y, luego, al siguiente operario, por ejemplo en la secuencia de ensamble.

En la figura 4.5-1 se ilustra la forma de empleo en el montaje de automóviles.

Fig. 4.5-1 Transportadores Aéreos en una planta de montaje de AutomóvilesFuente: www.conveyorspacheco.com

Los transportadores aéreos están determinados para el transporte de

materiales en piezas pequeñas y regulares cantidades de dosificación , los

tamaños y la periodicidad están reguladas por los procesos tecnológicos. Los

transportadores aéreos son los aparatos (equipos) básicos de transporte, los

Transportadores Aéreos IV - 133

http://www.conveyorspacheco.com/


cuales cumplen las exigencias de los sistemas modernos de transporte de

materiales. Representan una de las principales directrices de la mecanización y

automatización de los transportes Inter.-operacionales. Se pueden emplear no

sólo para transporte normal, sino, también para la completa automatización de las

operaciones de almacenaje

Durante el transporte pueden efectuarse diversas operaciones

tecnológicas como: pintado, secado, calentado, chapeado, mojado, etc.

4.5.1 DESCRIPCIÓN DE SUS COMPONENTES

Fig.4.5-2 Esquema de un transportador de cadena colganteFuente: Apuntes de clases (MEC – 340)

1.- Trayectoria

2.- Cadena

3.- Montante conductor

4.- Montante cargador



Fig.4.5-3 Esquema de un transportador de cadena colgante de dos trayectoriasFuente: Apuntes de clases (MEC – 340)

1.- Trayectoria de la cadena

2.- Trayectoria del carrito

3.- Cadena

4.- Montante conductor

5.- Montante con arrastrador

6.- Carrito

7.- Colgador de material

8.- Palpador

La inclinación de la trayectoria de los transportadores aéreos no

sobrepasa los 450 ; en los transportadores espaciales puede haber también

sectores verticales. Para que la carga no se enganche en la trayectoria, el carro

está equipado con un palpador ver figura4.5-3



Fig. 4.5 -4 Esquema de transportador con cadena tipo cruz broche

Fuente: Apuntes de clases (MEC – 340)

Fig.4.5-5 Transportador con la cadena ubicada en el interior de la trayectoriaFuente: Apuntes de clases (MEC – 340)


2.- Trayectoria del carrito

3.- cadena

4.- Palpador con arrastrador



5.- Carrito

6.- Selector

7.- Soporte

8.- Agujero para colgar

Cadena.-

Sirve como medio traccional

Cadena articulada soldada.-

Se usa en menor proporción, por que es pesada.

Cadena forjada.-

Posibilita la oscilación de las articulaciones vecinas en el plano

vertical, en la cadena WEBB de 100 hasta 120 y en la cadena Transporta 150

Los parámetros de la cadena de la firma Transporta están en la tabla 4.5-1

Fig.4.5-6 Ejemplo de trayectoria Fig.4.5-7 cadena forjadade un transportador aéreo Apuntes de clases (MEC – 340)Fuente: Apuntes de clases (MEC – 340)


2.- Trayectoria de los carritos



3.- Accionamiento

4.- Desvíos ( carriles)

5.- Desviadores

Tabla 4.5-1 Parámetros de la cadena transporta

Paso de la cadena [ mm ]

80 100 125 160

Tracción admisible de la cadena [ KN ]

1,0 1,6 2,5 4,0 6,3

Radio de curvatura de la trayectoria horizontal

[ mm ]400 450 500 600

Cantidad mínima de dientes de la rueda de accionamiento

16 14 13 12

Radio de la curvatura mínima de la trayectoria vertical [ mm ]

1600 2200 2500 3200


Cadena tipo - Cruz – Broche.-

Está determinada para los transportadores

espaciales (Fig.4.5-4). Una articulación está constituida (contiene) por dos pares

de broches perpendiculares entre si, o sea que la articulación se puede mover u

oscilar sobre dos planos perpendiculares. En las cadenas con paso t = 400 [ mm ],

el radio mínimo de curvatura de la trayectoria en el sentido horizontal y vertical es

de 300 [ mm ]. En las cadenas tipo Cruz – Broche, es necesario cumplir con las

normas de tracción admisible (permisible), de la carga radial admisible de las

poleas (ruedas) y las cargas axiales que se originan al traspasar las curvas

horizontales. La fuerza axial es producida por la perpendicularidad de los ejes en



cruz de la cadena – rueda (polea) y no son tangenciales en las curvas, sino

oblicuos, con lo cual aumenta la resistencia al movimiento en la componente de la

fricción tangencial.

Cadena de alambre transporta.-

Esta determinado para los transportadores

espaciales (pequeños) de paso t = 60 [ mm ], diámetro de alambre d = 3 [ mm ]

(Fig.4.5-8)

Montante (jinete) .-

Es el medio de transporte de un transportador colgante unido

firmemente a la cadena. En los transportadores de una sola trayectoria se

diferencian los montantes conductores ( Fig.4.5-2 posición 3 ) los cuales conducen

la cadena por la trayectoria y los montantes cargadores que conducen la cadena y

al mismo tiempo llevan los colgadores con la carga ( Fig.4.5-2 posición 4 ) . En los

transportadores de doble trayectoria se diferencian el montante conductor y el

montante con arrastrador ( fig. 4.5-3 posición 4 , 5)

Fig.4.5-8 Cadena tipo cruz – broche


Un dispositivo sensor que hace las veces de un palpador ( Fig.4.5-5 ); los

arrastradores con los palpadores sirven para arrastrar el carrito con la carga.



Fig.4.5-9 .........


Fig.4.5-10 poleas de desvío




Fig.4.5-11 Guías de desvió (de rodillos) Fig.4.5-12 Guías de desvió (fijos)

Fuente: Apuntes de clases (MEC – 340) Fuente: Apuntes de clases (MEC

– 340)

Carga máxima en el montante

El montante en la curva vertical, esta sometido a

esfuerzos, por una parte, por la masa del material con el colgador, por otra por los

componentes traccionales de la cadena. Los máximos esfuerzos en el montante

no deben sobrepasar su capacidad máxima de carga.

La máxima fuerza que actúa en el montante, se alcanza cuando la

fuerza por efecto de la carga y la resultante de la tracción en la cadena tengan el

mismo sentido ( Fig.4.5-13 )

Fig.4.5-13 diagrama de fuerzas que actúan sobre el montante




Carrito .-

Es el medio de transporte de un transportador colgante de doble

trayectoria, que se deslizan por la trayectoria del carrito y si fuera necesario por la

trayectoria de desvío; esta diseñado para un movimiento independiente de la

cadena ( Fig. 4.5-3 posición 6 y Fig.4.5-5 posición 5 ). El número necesario de

carritos, en el circuito del transportador de dos trayectorias esta dado por las

exigencias (demanda) de transporte y es variado a lo largo de la longitud del

transportador

Colgadores de material.-

Sirven para colgar la carga del material al montante

(jinete) o al carrito. La forma geométrica esta adecuada al tipo de material

transportado. En la Fig.4.5-14 se muestra el gancho sencillo para piezas huecas

o cortas. El colgado y descolgado es manual. En la Fig.4.5-15 se ve el gancho

tipo árbol, en la Fig.4.5-16 se tiene el gancho tipo Peine. Los ganchos de los tipos

árbol y peine sirven para colgar varios materiales cortos y huecos.

Fig.4.5-14 Gancho sencillo Fig.4.5-15 Gancho tipo árbol Fig.4.5-16 Gancho tipo peine

Fuente: Apuntes (MEC – 340) Fuente: Apuntes (MEC – 340) Fuente: Apuntes

(MEC – 340)



En la Fig.4.5-17 un colgador plano, sobre el cual se coloca una o

mas piezas, la manipulación es manual. El la Fig.4.5-18 se observa un colgador

con varias superficies planas, el manipuleo también es manual.

Fig.4.5-17 Colgador Plano Fig.4.5-18 Colgador con varias superficies planas

Fuente: Apuntes (MEC – 340) Fuente: Apuntes de clases (MEC – 340)

Para el carguio y descarguio automático se tiene el gancho de la

Fig.4.5-19 , se carga en el sector ascendente del transportador, se descarga

volcando el gancho, luego de chocar en un tope de volteo (la pieza resbala). Tiene

aplicación en el tratamiento térmico, de maceración , etc.

Para mayores cantidades de piezas pequeñas, está determinado el

gancho con cestos ( Fig. 4.5-20 ).



Fig.4.5-19 Gancho para uso Automático Fig.4.5-20 Gancho con cestos

Fuente: Apuntes (MEC – 340) Fuente: Apuntes (MEC – 340)

El colgador rotacional (Fig.4.5-21 ) se utiliza en el montaje, en las

cabinas de aspersión, en las fosas de pintado, etc. La rotación puede ser

accionado en conjunción con el gancho para el carguio y descarguio automáticos

se utiliza el gancho con rotación accionada ( Fig.4.5-22 ). La rotación en 900 o

180 0 se efectúa chocando en el tope de rotación.

Fig.4.5-21 Colgador rotacional Fig.4.5-22 Gancho con rotación accionada

Fuente: Apuntes (MEC – 340) Fuente: Apuntes (MEC – 340)

Trayectoria.-



Lleva y conduce el medio traccional , el medio de transporte o

ambos. Esta constituido de partes o elementos constructivos tanto de tramos

rectos, curvos horizontales y verticales y juntas de dilatación. Se diferencia

trayectorias de cadenas (en transportadores de una trayectoria se tiene tan sólo

ésta trayectoria) y la trayectoria de carritos. Las trayectorias de cadenas y carritos

están unidas por medio de soportes (Fig.4.5-5 posición 7). La sección de la

trayectoria tiene diferentes formas geométricas según el tipo de montante y carrito

utilizados. Se puede dimensionar la trayectoria aproximadamente de la flecha.

Yad. ≤ sobre el mayor intervalo de distancia y sobre la máxima esbeltez

admisible, la cual es λ ≤ 250 para acero de la norma alemana St 37,

respectivamente λ ≤ 200 para acero de la norma alemana St 52, para el cálculo

de los esfuerzos de la trayectoria se considera como una viga sobre cuatro

apoyos con carga uniformemente distribuida. Luego la flecha máxima en extremo

es igual a:

ymax. = , 4.5-1

donde: q = (qc + qd )

qc = Masa por metro lineal de las partes o elementos del

transportador en movimiento

qd = Es el peso propio por metro lineal de la trayectoria

Fig.4.5-23 Secciones de los transportadores colgantes de una trayectoria




En las trayectorias curvas verticales es necesario equiparlas con

guiadores tal como se puede observar en la Fig. 4.5-24

Fig.4.5-24 Trayectoria Curva


Secciones de los transportadores de doble trayectoria



Fig.4.5-25 Secciones


Desviadores .-

Los transportadores colgantes de doble trayectoria se pueden

comunicar entre si por un sistema de desvíos, tal como se indica a continuación .

Fig.4.5-26 Esquema de sistemas de desvíos


Equipo tensor .-

Sirve para tensar ininterrumpidamente la cadena. La fuerza mínima

en la cadena, para evitar la flexión debe ser de 250 [ N ] a 500 [ N ] ( Fr ) . El

tensado se realiza con la ayuda de un carro tensor equipado de contrapesos o



resortes. El carro tensor lleva una rueda deslizante telescópica y una rueda

dentada y una batería de poleas. La fuerza tensora se calcula aproximadamente

Fn = 2.4 Frmin. 4.5-2

donde:

Fr = fuerza de la cadena

Frmin. = fuerza de la cadena mínima

El carro tensor con la rueda dentada se observa en la figura 4.5-27.

Fig.4.5-27 Esquema de un equipo tensor




1. Trayectoria fija de la cadena

2. Trayectoria fija del carro

3. Cubierta de plancha

4. Rueda deslizante unida al carro tensor

5. Carro tensor

6. Trayectoria del carro

Estación de accionamiento.-

Sirve para el accionamiento del medio traccional. El accionamiento

directo se realiza en la trayectoria horizontal curvilínea de 900 ó 1800 ; El

accionamiento indirecto en el sector horizontal. Los componentes de la unidad de

accionamiento son variados según las exigencias en el cambio de velocidades

Para velocidad constante se utiliza un motor asíncrono con caja reductora. Las

velocidades variables se alcanzan utilizando diversos sistemas tales como la

transmisión por correas o cambiando el número de polos del motor (este último

solamente tiene dos velocidades). Para el cambio fluido de velocidades se emplea

reguladores eléctricos, variadores e hidromotores. Habitualmente las velocidades

dependen de los procesos tecnológicos o de la capacidad de transporte exigidos.

4.5.2 .- CLASIFICACIÓN

Los transportadores aéreos están constituidos por una serie de

carritos que se deslizan por una trayectoria colgante, los cuales son traccionados

por cadenas.

Pueden ser:

Transportadores aéreos de una trayectoria

Transportadores aéreos de dos trayectorias

El transportador aéreo de una sola trayectoria, soporta (lleva) la

cadena de tracción y el gancho de Suspensión con la carga



Fig.4.5-28 Transportador Aéreo

Fuente: www.conveyorspacheco.com

De dos trayectorias, en los cuales la cadena equipada con ruedas

(poleas) y arrastrador, transita por una trayectoria separada ubicada por encima

del carrito con la carga.

Por la posición de la cadena se clasifican en:

Transportadores aéreos colgantes

Transportadores aéreos espaciales

En los transportadores aéreos colgantes la cadena esta ubicada por

debajo de la trayectoria de la cadena ( Fig.4.5-2 y Fig.4.5-3 )

En los transportadores espaciales la cadena esta ubicada en el

interior de la trayectoria (Fig.4.5-4 y Fig.4.5-5 )

Ventajas de los transportadores colgantes




Fig. 4.5-29 Transportador aéreo en la fabricación de automóviles

Fuente: www.conveyorspacheco.com

1.- Libera la superficie (espacio) del piso.

2.- Garantiza un flujo continuo del material con la necesaria frecuencia

3.- Establece la posibilidad de la automatización en los procesos de carguio y

descarguio, principalmente, en algunas operaciones tecnológicas, imposible de

realizar por otros medios de transporte.

4.- Cargan 5 veces mas que su propio peso

5.- Son convenientes en los servicios de montaje gradual .

6.- En los transportadores de doble trayectoria, facilita el transporte de varios

lugares a un solo lugar, eventualmente a la inversa los transportadores de

doble trayectoria pueden servir para manipular los materiales de los depósitos

o formar en los carriles de desvío depósitos con recepción y descargue

automáticos.




7.- Consume poca energía, no exige mucho mantenimiento, manejo sencillo,

servicio seguro, suficiente durabilidad.

8.- Los gastos de instalación son relativamente bajos y gracias a la adaptabilidad

espacial del transportador, son también bajos los gastos de las construcciones

civiles, la rentabilidad de la inversión es en aproximadamente dos años.

9.- Aumenta la productividad de trabajo de 20% a 35 %

Bases económicas para el uso de transportadores colgantes

1) Mínima longitud del transportador: 50 [ m ] máxima longitud por unidad de

accionamiento de 350 hasta 500 [ m ]

2) Aprovechamiento de la capacidad de carga nominal del montante o carrito

en 50% para el transporte normal y 20% para el transporte Interoperacional

Principios económicos para el uso de transportadores espaciales

1) Para trayectorias predominantes en el plano horizontal, debe contar con un

mínimo de 10 curvas horizontales.

2) Mayor cantidad de curvas verticales o por lo menos un sector o curva con

inclinación mayor a 450

3) En sectores verticales, por lo menos una curva con un radio menor a 600

[mm]

4) Mínima longitud de transportador 50 [ m ]

5) Capacidad mínima de aprovechamiento del colgador, por lo menos 20%



4.5.3 CALCULO Y DIMENSINAMIENTO

Parámetros técnicos de los transportadores de cadena colgantes

1) Capacidad del montante en los transportadores de una trayectoria, o de

los carritos en los de doble trayectoria

2) Paso de la cadena

3) Tracción admisible en la cadena

4) Radios de las trayectorias curvas horizontales y sus ángulos

5) Radios de las trayectorias curvas verticales y sus ángulos

6) Ángulos de las trayectorias inclinadas

7) Carga útil de la trayectoria

La potencia del motor se calcula con la siguiente relación

....................... [ KW ] 4.5-3

donde:

Fo = Es la fuerza circunferencial en la rueda dentada de la unidad

de accionamiento [ N ]

Fo = 1.05 ( Tmax – Tmin ).........[ N ] 4.5-4

vmax = Velocidad máxima de transporte [ m / s ]

η = Rendimiento de la estación de accionamiento

Tmax = Tracción máxima en la cadena de la rueda dentada

Tmin = Tracción mínima en la cadena de la rueda dentada

Coeficiente 1.05 resistencia de la unidad de accionamiento



Capacidad del transportador

Número de piezas transportadas por hora

QK = 3600 4.5-5

Donde:

i = Número de piezas en un colgador

v = Velocidad del transportador

tb = Dimensión del paso de carga (esto en los jinetes conductores o

carritos)

La dimensión teórica del paso se determina en función de la

capacidad del transportador

tb (teórico) = ...................[ m ] 4.5-6

La dimensión real del paso debe cumplir la condición

tb > tb min.

La dimensión mínima de los jinetes conductores (carritos) tb min. está

dada por las dimensiones de la carga y la forma geométrica de la trayectoria. Por

ejemplo en las trayectorias ascendentes ( descendentes ) la distancia mínima

entre las cargas tb min. esta determinada por la tolerancia mínima entre las dos

cargas contiguas.



Fig.4.5-30 Esquema de jinetes conductores en trayectoria inclinada


tb min. * cos α máx. ≥ b máx. + 0.1 [m] 4.5-7

b máx. es la mayor dimensión de la carga en la dirección de transporte.

En forma similar en la curva horizontal .

Fig.4.5-31 Esquema de jinetes en trayectoria de curva horizontal




4.5-8

β = ? 4.5-9

0.1 = 2 ρ sen α = ? 4.5-10

= α + 2 β 4.5-11

tb min. = ? 4.5-12

Tracción en la cadena

Se calcula de la misma forma como en otros transportadores

calculando gradualmente las resistencias y los componentes de las fuerzas de sus

propios pesos; de la cadena, montante (jinetes), y materiales transportados.

La máxima tracción en la cadena se calcula aproximadamente de la siguiente

relación .

................[N]

4.5-13

qc = Masa por metro lineal de las partes o elementos del

transportador en movimiento.

L = Longitud del transportador [ m ]

g = Aceleración de la gravedad [ ]

Li = Longitud de i sectores ascendentes de la trayectoria en donde

se encuentra la carga uniformemente distribuida.



Carga no equilibrada en el sector descendente

hj = Diferencia de altura en j curvas verticales.

qc = ................ [ ] 4.5-14

Donde:

mz = Masa del colgador en Kg

mj = Masa del montante (jinete) en Kg.

qr = Masa de un metro lineal de cadena [ Kg / m ]

mp = Masa de una pieza en Kg.

i = Número de piezas en un colgador

tb = Paso o distancia entre piezas [m ]

tj = Paso de los montantes (jinetes) [ m ]

f ´ = Coeficiente de resistencia Fig.4.5-32 , tabla 4.5-2 y 4.5-3

El coeficiente de resistencia f ´ para una trayectoria se determina del

diagrama de la figura 4.5-32 f ´ = fj , para transportadores de doble trayectoria :

f ´ = (1.1~1.2) fj

La dimensión de los coeficientes de resistencia depende de las

articulaciones de la trayectoria ; diámetro y ubicación de las poleas (ruedas),

limpieza del medio en los cuales trabaja la trayectoria (carriles). Para un cálculo

aproximado se utiliza la articulación absoluta de la trayectoria n. La absoluta

articulación de la trayectoria n esta dada por la expresión:

n = a k + b vr + c s 4.5-15

donde:

a,b,c = son coeficientes que se toman de las tablas 4.8-2 y 4.8-3



k = número de unidades de arcos (curvas)

vr = número de unidades de rodillos

s = número de arcos (curvas) verticales

Según las fuerzas Fmáx. se elige la cadena y se ejecuta el control

minucioso. La cadena dimensionada según la trayectoria absoluta de articulación

es de 10 hasta 30 % sobredimensionado.

El control detallado de la tracción en la cadena se basa en la determinación.

1) Tracción para vencer la altura, esto es, para elevar cargas no

pesadas en los sectores verticales de la trayectoria según la

disposición mas adecuada.

2) Resistencia rotacional y resistencia traccional en los ejes de las

ruedas del montante (jinete), respectivamente de la cadena.

3) Resistencia de la cadena contra el enrrollamiento y

desenrrollamiento en los arcos de las ruedas y las unidades

tensoras.

4) Resistencia friccional en los ejes de los arcos de las ruedas y

de las unidades tensoras

En los transportadores de doble trayectoria es necesario

todavía determinar.

5) Resistencia rotacional y resistencia friccional en el gorrón del

eje de los carritos

6) Resistencia en los desviadores de carril.



Tabla 4,5-2 Coeficientes a,b para unidades de arcos k,v en función de radio de curvatura y el ángulo de abrace

Coeficientes a bPara unidades de arcos k v

Ra

dio

de

cu

rva

tura

h

ori

zon

tal [

mm

]

405

Án

gu

lo d

e a

bra

ce

45 0,5 3

90 1,0 5

610

45 0,4 2

90 0,7 4

Fuente: Catálogo – Texto de J. Jezek

Tabla 4,5-3 Coeficientes C, para sectores inclinados S en función del radio de curvatura y el ángulo de inclinación



Coeficiente C

Para sectores inclinados S

Ra

dio

de

cu

rva

tura

ve

rtic

al

[ m

m ]

1250

Án

gu

lo d

e in

clin

ació

n

15 4

30 8

45 12

1650

15 3

30 7

45 10

2000

15 3

30 6

45 9

2500

15 2

30 5

45 7Fuente: Catálogo – Texto de J. Jezek

Fig. 4.5-32 Grafica para determinar el coeficiente de resistencia fj

Fuente: Catálogo – Texto de J. Jezek


CAP_4_5

Documents

Transcript of CAP_4_5