A principios de 2024, una planta de hormigón premezclado en Gyeonggi-do reemplazó por cuarta vez en 18 meses la cadena transportadora de recuperación de áridos. Cada reemplazo se realizó con la misma especificación: cadena de rodillos pesados ANSI #120, compatible con las ruedas dentadas de 25T ya instaladas. La cadena tenía el paso correcto, la carga de rotura correcta según las especificaciones y la longitud correcta. Sin embargo, seguía fallando en 4 o 5 meses en el mismo lugar: la sección central del tramo inferior, donde la cadena se arrastraba directamente a través del árido fino acumulado en el fondo del canal. El modo de falla era idéntico en cada ocasión: placas de eslabones exteriores desgastadas en la parte central, superficie exterior del barril desgastada en el lado de contacto y múltiples juntas atascadas por la ingestión de abrasivos. La solución correcta no era una cadena de rodillos #120 de mejor calidad, sino un cambio a una categoría de producto diseñada para esta condición de carga específica: cadena de pasadores con superficies de barril endurecidas y construcción de barril abierto que libera los abrasivos atrapados en lugar de triturarlos contra las superficies de apoyo.
Para realizar la selección correcta en aplicaciones de manipulación de materiales a granel pesados, es necesario comprender la distinción entre cadena de rodillos, cadena de pasadores y cadena de arrastre, así como las características de diseño específicas que aborda cada una.
Cadena de pasadores: Estructura y fundamentos de diseño
La cadena de pasador (ASME B29.4, ISO 1977) recibe su nombre del pasador sólido —el “pasador”— que forma la unión entre los eslabones. A diferencia de la cadena de rodillos estándar, donde el pasador está encerrado dentro de un conjunto de buje y rodillo, la unión de la cadena de pasador utiliza una barra lateral abierta, fundida o forjada (la “barra lateral”), con un gancho o ranura abierta que recibe el pasador del eslabón adyacente sin un recubrimiento completo de buje.
La característica de diseño fundamental que distingue a las cadenas de pasadores de las cadenas de rodillos en aplicaciones con materiales a granel es la geometría de su junta abierta. Cuando el material abrasivo entra en el orificio del buje de una cadena de rodillos estándar, queda atrapado entre el pasador y la superficie del buje, formando un compuesto abrasivo que desgasta continuamente con cada articulación. En una cadena de pasadores, la junta abierta permite que las partículas abrasivas caigan a través del espacio libre de la junta en lugar de quedar atrapadas; la cadena se autolimpia parcialmente durante su funcionamiento. Esta única diferencia de diseño produce una vida útil considerablemente mayor en aplicaciones donde el contacto con material fino abrasivo es inevitable.
Serie de cadenas de pasadores estándar y sus aplicaciones
| Número de cadena | Paso (mm) | Diámetro del pasador (mm) | Carga mínima de rotura (kN) | Tipo de enlace | Aplicación principal |
|---|---|---|---|---|---|
| Serie 32 | 101.6 | 25.4 | 111.0 | Barra lateral desplazada de hierro fundido | Recuperación de áridos, transportador de arena |
| Serie 42 | 101.6 | 31.8 | 156.0 | Hierro fundido, barra lateral más pesada | Grava, piedra triturada, clínker de cemento |
| Serie 51 | 152.4 | 38.1 | 178.0 | hierro fundido o acero fundido | Más comunes: cemento, minería, arrastre de áridos |
| Serie 55 (pesada) | 152.4 | 44.5 | 267.0 | Acero fundido | Áridos pesados, cantera, frente de mina |
| Serie 62 | 203.2 | 50.8 | 356.0 | Acero fundido de gran resistencia con puntos de fijación tipo orejeta. | Terminal de carga a granel, mineral en trozos grandes, chatarra de acero |
Cadena de arrastre de barra plana: Cuando se requieren rascadores y paletas
Mientras que la cadena de pasadores es un elemento autotransportador (el cuerpo de la cadena entra en contacto directo con el material), la cadena de arrastre de barras planas es un elemento de accionamiento que lleva accesorios de paletas independientes: barras o paletas de acero soldadas o atornilladas a la cadena a intervalos regulares. Las paletas empujan el material horizontalmente a lo largo de una canaleta o bandeja, sin que la cadena necesite entrar en contacto directo con el material.
Las cadenas de arrastre de barra plana utilizan uno de dos tipos de cadena como elemento de accionamiento: cadena de rodillos de alta resistencia para ingeniería (serie ASME B29.10 — véase el artículo 11 de esta serie) con placas de fijación de aletas laterales, o cadena de arrastre de acero soldada especialmente diseñada, donde las barras laterales de la cadena están fabricadas a partir de una placa de acero estructural gruesa con los puntos de fijación de las aletas integrados en la fabricación.
El paso de las paletas —la distancia entre las barras sucesivas— determina la profundidad de la capa de material en la canaleta. Para materiales finos (granos, finos de carbón, polvos), un espaciado menor entre paletas (0,5–1 × ancho de la canaleta) mantiene una profundidad uniforme del material. Para materiales más gruesos (áridos grandes, astillas de madera), un espaciado mayor entre paletas (1–2 × ancho de la canaleta) reduce la carga de tracción de la cadena por paleta, ya que permite que el material fluya de forma natural en lugar de ser empujado como un tapón sólido.
El material llena completamente la sección transversal de la tolva. La cadena y las paletas se mueven lentamente (0,05–0,2 m/s) a través de la masa del material. Ofrece una capacidad muy alta por unidad de fuerza de la cadena. Se utiliza para: granos, pellets, polvos y carbón fino. La fuerza de tracción de la cadena se calcula a partir de la densidad aparente del material × sección transversal de la tolva × longitud × coeficiente de fricción.
El material se deposita en capas entre las barras de la paleta en una bandeja abierta. Las paletas empujan el material hacia adelante. Es posible alcanzar una mayor velocidad de cadena (hasta 0,5 m/s). Se utiliza para: áridos, astillas de madera, residuos de demolición y materiales a granel. La cadena está expuesta al impacto de los grandes terrones.
La cadena arrastra placas rascadoras directamente sobre la canaleta o la superficie del suelo. Tanto la cadena como las placas rascadoras son elementos de desgaste. La alta fuerza de tracción de la cadena se debe a la fricción del material. Se utiliza en el transporte subterráneo de carbón, áridos y minerales donde la altura libre impide el uso de cintas transportadoras.
Cálculo de la fuerza de tracción de la cadena en transportadores de arrastre: Metodología de carga de diseño
El cálculo de diseño principal para cualquier cadena transportadora de arrastre es la fuerza de tracción: la fuerza que la cadena debe transmitir entre la rueda motriz y la de retorno. Esta fuerza de tracción determina la carga de rotura requerida (mediante el factor de seguridad de diseño), que a su vez determina la selección de la serie de cadenas.
F_material = ρ × A × L × g × μ_m
Cadena_F = m_c × L × g × (μ_c + pecado θ)
F_vuelos = m_f × N_f × g × μ_f
F_gradiente = (ρ × A × L + m_c × L) × g × sen θ
L = longitud de la cinta transportadora (m) · gramo = 9,81 m/s²
μ_m = coeficiente de fricción del material sobre la cubeta
m_f = masa de vuelo (kg) · N_f = número de vuelos
θ = ángulo de inclinación
Coeficientes de fricción típicos para el diseño de transportadores de arrastre de cadena: material sobre canaleta de acero: 0,4–0,6 para agregado seco, 0,5–0,7 para arena húmeda, 0,25–0,35 para grano. Cadena sobre canaleta de acero: 0,1–0,2 con lubricación, 0,25–0,35 sin lubricación. Cadena sobre revestimiento de plástico resistente al desgaste: 0,08–0,15. Estos coeficientes son variables dominantes en el cálculo de la fuerza de tracción de la cadena: un cambio de canaleta de acero a revestimiento de UHMW reduce la fuerza de tracción de la cadena en 35–45%, lo que permite una serie de cadenas significativamente más pequeña (y más barata).
La carga de rotura de cadena requerida se calcula a partir de la fuerza de tracción: Carga de rotura ≥ F_total × Factor de seguridad. CEMA (Conveyor Equipment Manufacturers Association) recomienda un factor de seguridad de 6 a 8 para transportadores de arrastre de material a granel, significativamente superior a los factores de 3 a 5 utilizados para cadenas de rodillos de transmisión de potencia estándar. Este factor más alto tiene en cuenta las cargas de choque e impacto del material en terrones que entra en el transportador, las cuales pueden producir fuerzas máximas instantáneas de 2 a 4 veces la fuerza de tracción de la cadena en estado estacionario. Para agregados con un tamaño máximo de terrón superior a 50 mm, se debe aplicar un factor de impacto de 1,5 a 2,0 a F_material antes de multiplicarlo por el factor de seguridad.
Evaluación del desgaste y gestión de la vida útil de las cadenas de arrastre y de pasador.
La evaluación estándar del desgaste de las cadenas de rodillos (medición de la elongación del pasador-buje) se aplica a las cadenas de clase de ingeniería utilizadas como elementos de accionamiento de transportadores de arrastre. Para las cadenas de pasadores, la medición principal del desgaste es diferente: debido a que el pasador (pin) presiona directamente sobre la barra lateral del eslabón fundido, la medición del desgaste es la reducción del diámetro del pasador en lugar de la elongación del paso del eslabón. La norma ASME B29.4 recomienda reemplazar la cadena de pasadores cuando el diámetro del pasador se haya reducido en más de 10% del diámetro original en cualquier punto medido a lo largo de la cadena.
Mida el diámetro del pasador con un calibrador externo en tres puntos a lo largo de cada pasador: en el centro y en ambos extremos, a menos de 10 mm del orificio de la barra lateral. El desgaste en el centro indica contacto con el orificio de la barra lateral durante el funcionamiento. El desgaste en los extremos indica desalineación entre los dos orificios de las barras laterales en eslabones adyacentes, lo que indica torsión o carga lateral en la cadena. Si el desgaste en los extremos supera el desgaste en el centro, la cadena está sometida a cargas laterales que no forman parte del diseño; verifique la desalineación de la canaleta, la inclinación de la rueda dentada y el bloqueo de las espiras en las paredes de la canaleta.
En las cadenas transportadoras de arrastre con accesorios de paletas, el desgaste de las paletas se evalúa por separado del desgaste de la cadena. Las paletas rozan directamente sobre los revestimientos de la canaleta y se desgastan desde abajo; el desgaste de la cara inferior es visible y medible. Reemplace las paletas cuando la cara inferior se haya desgastado más del 50% de la altura original de la barra, o cuando el perfil del borde posterior se haya erosionado hasta el punto en que el material ruede sobre la barra en lugar de ser empujado hacia adelante. Clase de ingeniero y cadena portacables de alta resistencia para aplicaciones con materiales a granel. Está disponible con especificaciones de fijación de vuelo compatibles.
Selección de materiales para el pasador y la cadena portacables: acero al carbono frente a acero aleado frente a hierro fundido.
| Material de enlace | Dureza (HB) | Resistencia a la abrasión | Resistencia al impacto | Costo relativo | Mejor aplicación |
|---|---|---|---|---|---|
| Hierro fundido estándar | 170–220 | Moderado | Bajo: fractura frágil bajo impacto | Más bajo | Materiales finos, baja resistencia al impacto, cemento (cribado) |
| Hierro fundido maleable | 180–240 | Bien | Moderado | Bajo-moderado | Granos, carbón, agregados de tamaño moderado |
| Acero fundido (tratado térmicamente) | 280–360 | Alto | Alto | Moderado | Áridos, piedra triturada, mineral en trozos grandes |
| Hierro fundido con alto contenido de cromo | 450–600 | Muy alto | Bajo: utilizar únicamente con cargas de bajo impacto. | Alto | Agregado fino de alto contenido de sílice, vidrio reciclado, polvo abrasivo |
| Acero aleado (forjado) | 300–400 | Alto | Muy alto | Alto | Minería pesada, chatarra de acero, escombros de demolición |
Aplicaciones específicas del sector en Corea y el sudeste asiático.
Plantas de hormigón premezclado y áridos. El ejemplo inicial de este artículo representa la aplicación más común de cadenas de pasadores en la industria manufacturera coreana: transportadores de recuperación de áridos bajo almacenes que trasladan piedra triturada, arena y áridos mixtos desde el almacenamiento hasta el sistema de dosificación. La especificación correcta para aplicaciones de piedra triturada es una cadena de pasadores de acero fundido de la serie 42 o 51 (tamaño máximo de terrón de 40 a 60 mm, densidad aparente de 1600 a 1800 kg/m³). Para la recuperación de arena fina, la cadena de hierro fundido maleable de la serie 42 es adecuada y menos costosa. Piñones de cadena de pasador en acero fundido con caras dentadas endurecidas Se especifican junto con la cadena para estas aplicaciones; la dureza de los dientes del piñón debe coincidir con la dureza del material de la cadena para evitar el desgaste preferencial del componente más blando.
Fabricación de cemento. Las plantas cementeras coreanas (operaciones de Ssangyong, Asia y Hanil) utilizan múltiples etapas de transportadores de arrastre para el manejo de materia prima, transportadores de entrada al horno y cadenas de enfriamiento de clínker. El transportador de entrada al horno de cemento soporta las condiciones más severas: clínker a 100–200 °C, grandes grumos irregulares de hasta 80 mm y polvo de silicato abrasivo. La especificación estándar para esta posición es una cadena de pasadores de acero fundido serie 55 con una aleación de pasadores resistente al calor. La cadena de entrada al horno opera normalmente a 0,05–0,15 m/s y se reemplaza en un ciclo de mantenimiento planificado de 2 años en plantas bien mantenidas, en comparación con los 6–9 meses de la cadena de rodillos estándar de clase de ingeniería que se especificaba anteriormente en equipos más antiguos.
Elevadores de cangilones para cooperativas de grano. La infraestructura de almacenamiento de grano de las cooperativas agrícolas de Corea utiliza transportadores de arrastre masivos para el transporte horizontal de grano entre los silos de almacenamiento y las plantas de procesamiento. El material es grano (densidad aparente de 700–800 kg/m³, prácticamente no abrasivo en comparación con aplicaciones minerales) a bajas velocidades de cadena (0,05–0,12 m/s). Para estas aplicaciones, la cadena de pasadores de hierro fundido maleable o la cadena de rodillos de alta resistencia con placas de fijación de acero inoxidable es el estándar; el requisito de resistencia a la abrasión es bajo y la protección contra la corrosión (debido a la humedad del grano y al lavado posterior a la cosecha) es el requisito de especificación principal.
Minería y extracción de canteras en Vietnam e Indonesia. Los clientes exportadores de las operaciones de procesamiento de áridos y minerales del sudeste asiático representan una parte importante del suministro de cadenas de pasadores de Korea Ever-Power. Las plantas de procesamiento de laterita de níquel de Filipinas, los alimentadores de cintas transportadoras de terminales de carbón de Indonesia y las cintas transportadoras de recuperación de plantas de cemento de Vietnam utilizan cadenas de pasadores con especificaciones de las series 51 y 55. El plazo de entrega requerido para las operaciones de mantenimiento en el sudeste asiático (normalmente de 3 a 6 semanas para artículos que no están en stock) significa que estos clientes se benefician significativamente del stock en almacén coreano de tamaños y pasos de las series comunes, en comparación con el plazo de entrega de 12 a 20 semanas que supone la adquisición directa al fabricante.
Preguntas frecuentes
Disponemos de cadenas de pasadores, cadenas de arrastre de clase industrial y cadenas transportadoras de alta resistencia.
Indíquenos la longitud de la cinta transportadora, el ancho de la tolva, el tipo de material, el tamaño de los grumos y la velocidad de la cadena; nuestros ingenieros confirmarán la serie, el material y la configuración de fijación de las paletas correctos antes de la fabricación.
Editor: Cxm
