La mejor guía sobre el funcionamiento de la polea de cola en las cintas transportadoras

Una cinta transportadora puede parecer una simple pieza de maquinaria industrial, pero su estructura mecánica se basa en varios componentes altamente especializados que funcionan de forma sincronizada. Al observar una cinta transportadora en una fábrica o una mina, puede resultar complicado identificar con precisión cada una de sus partes estructurales.

A continuación se ofrece una descripción técnica clara y detallada, paso a paso, de los componentes principales que conforman un sistema de transporte por cinta industrial.

1. Materiales de las cintas transportadoras y entorno de trabajo

El cinta transportadora es la superficie principal que soporta la carga. La elección de la matriz de cinta adecuada depende directamente de las temperaturas de trabajo, las características del material y la tensión mecánica.

• Cintas transportadoras de caucho: Las correas de goma estándar ofrecen un rendimiento óptimo en temperaturas de trabajo que oscilan entre los -15 °C y los 40 °C. Son resistentes a la abrasión, a los aceites, a los ácidos y al frío. Para materiales que superen los 50 °C, es necesario especificar correas resistentes a altas temperaturas.
• Cintas transportadoras con cordón de acero: Fabricadas con cables de acero longitudinales, estas cintas ofrecen una elevada resistencia a la tracción y una elongación mínima. Son aptas para largas distancias y para el transporte de mercancías a granel en condiciones de trabajo intensivo, con un arranque suave.
• Cinturones de nailon y lona: Fabricadas con capas de carcasa sintéticas, estas cintas transportadoras ofrecen una excelente elasticidad y capacidad de formación de canal. Recubiertas con una capa resistente a los productos químicos, se utilizan ampliamente en plantas de fertilizantes, papel y procesamiento químico.

2. Conjuntos de poleas tensoras y rodillos de apoyo

Los rodillos de apoyo sostienen la cinta y la carga a lo largo del bastidor de la cinta transportadora, lo que permite mantener la forma y el alineamiento correctos de la cinta.

• Rodillos de canal: Consta de un conjunto de tres rodillos que dan a la cinta la forma de una artesa para maximizar el volumen de material a granel.
• Rodillos autoalineables: Corrige automáticamente la desviación lateral de la correa (desviación de la trayectoria) para evitar el desgaste de los bordes.
• Ruedas locas de impacto: Se instala directamente debajo de la rampa de carga y cuenta con anillos de goma amortiguadores para amortiguar el impacto del material.
• Rodillos de retorno planos: Sujeta la cinta vacía mientras recorre la parte inferior del bastidor de la cinta transportadora.

3. Conjuntos de polea motriz y polea de cola

Las poleas transmiten el par mecánico y cambian la dirección de la correa.

• Polea motriz: Se conecta directamente al conjunto formado por el motor eléctrico y la caja de cambios para proporcionar tracción. Las medidas estándar habituales para aplicaciones ligeras son 38,1 mm, 50,8 mm y 60 mm, mientras que los sistemas para aplicaciones pesadas utilizan tambores de acero fabricados de mayor tamaño.
• Polea de cola (curva): Se colocan en el extremo de carga o en el extremo final de la cinta transportadora para cambiar el sentido de la cinta. Las unidades pequeñas están fabricadas en hierro fundido, mientras que los sistemas industriales de mayor tamaño se fabrican con chapas de acero soldadas.

4. Dispositivos de tensado

Los tensores mantienen la correa tensa para evitar que se deslice por la superficie de la polea motriz y limitan la holgura entre los conjuntos de poleas tensoras.

• Tensores de tornillo: Ajuste manual mediante rosca, utilizado principalmente en cintas transportadoras cortas y de carga ligera.
• Unidades de recogida por gravedad: Utiliza una caja de contrapeso montada en un bastidor vertical para proporcionar una tensión continua a lo largo de grandes distancias.
• Tensor del cabrestante y del carro: Los cabrestantes mecánicos arrastran un carro tensor a lo largo de un carril en sistemas de larga distancia y gran capacidad.

5. Limpiadores y rascadores de cintas transportadoras

Los limpiadores eliminan los residuos adheridos a la cinta de retorno y a los rodillos, evitando así la acumulación de residuos arrastrados.

• Rascadores primarios: Paletas de poliuretano (PUR) montadas en la polea principal, justo por debajo de la trayectoria de descarga.
• Rascadores secundarios: Cuchillas con punta de aleación situadas a lo largo del tramo plano de retorno para una limpieza minuciosa.
• Limpiadores V-Plow: Se instala en el interior del bucle de la correa de retorno, delante de la polea de cola, para eliminar el material suelto.

6. Potencia del motor y cálculos técnicos

El motor de accionamiento constituye el elemento central del sistema de transmisión. El dimensionamiento requiere cálculos de ingeniería precisos basados en la anchura de la correa, la longitud, el ángulo de inclinación, el rendimiento y la fricción del material.

Según el ISO 5048 / DIN 22101 Según las normas para equipos de manipulación mecánica continua, la potencia de accionamiento necesaria ($P$) en el eje del motor se calcula a partir de la fuerza de tracción efectiva total ($F_U$) y la velocidad de la correa ($v$):

$$P = \frac{F_U \cdot v}{1000 \cdot \eta}$$

Dónde:

• $P$ = Potencia necesaria del motor ($\text{kW}$)
• $F_U$ = Fuerza motriz periférica efectiva total ($\text{N}$)
• $v$ = Velocidad de la cinta ($\text{m/s}$)
• $\eta$ = Eficiencia de la transmisión mecánica (normalmente entre $0,85 y 0,92$)

La fuerza periférica efectiva $F_U$ comprende la resistencia principal ($F_M$), la resistencia secundaria ($F_S$) y la resistencia de sustentación ($F_{St}$):

$$F_U = f \cdot L \cdot g \cdot \left[ q_B + q_R + (2 \cdot q_G + q_B) \cdot \cos(\delta) \right] + (q_G \cdot g \cdot H)$$

Dónde:

• $f$ = Factor de fricción artificial (normalmente entre $0,020 y 0,030$)
• $L$ = Longitud de centro a centro de la cinta transportadora ($\text{m}$)
• $g$ = Aceleración de la gravedad ($9,81\ \text{m/s}^2$)
• $q_B$ = Masa de la correa por metro ($\text{kg/m}$)
• $q_R$ = Masa giratoria de las ruedas locas por metro ($\text{kg/m}$)
• $q_G$ = Carga de material por metro ($\text{kg/m}$)
• $\delta$ = Ángulo de inclinación ($\text{grados}$)
• $H$ = Altura de elevación vertical ($\text{m}$)

Referencias de ingeniería

1. DIN 22101:2011-12 — Transportadores continuos: transportadores de cinta para materiales a granel sueltos. Fundamentos para el cálculo y el dimensionamiento. Instituto Alemán de Normalización.
2. ISO 5048:1989 — Equipos de manipulación mecánica continua — Transportadores de cinta con rodillos portantes — Cálculo de la potencia de funcionamiento y de las fuerzas de tracción. Organización Internacional de Normalización.
3. CEMA (Asociación de Fabricantes de Equipos de Transporte) — Cintas transportadoras para materiales a granel, 7.ª edición.