Abordar las ineficiencias de la cadena transportadora de arrastre y la vida útil

18 de febrero de 2020

En los transportadores de cadena de arrastre, la cadena suele constituir la mayor parte de los gastos de mantenimiento en mano de obra y piezas. Esto es cierto para los mejores transportadores y especialmente para sistemas mal diseñados y mal mantenidos. Pero hay formas de aumentar la eficiencia y la vida útil de la cadena para reducir los costos operativos y proporcionar un mejor retorno de su inversión. Estos van desde lo obvio (realizar mantenimiento) hasta lo extremo (reemplazo completo del sistema). Vale la pena investigarlos: el tiempo de inactividad no planificado debido a fallas en la cadena a menudo cuesta más que la mano de obra y las piezas combinadas, y es un dolor de cabeza que no desea ni necesita.

No hace falta decir que la forma más sencilla de maximizar la vida útil de una cadena transportadora es realizar un mantenimiento preventivo regular según el programa del fabricante. Si bien es probable que comprenda la importancia del mantenimiento preventivo, debe tener en cuenta que, en realidad, el personal de mantenimiento a menudo ignora los transportadores hasta que tienen rabietas como un niño descuidado. Ignorar los transportadores aumentará el costo de mano de obra y mantenimiento, y reducirá su eficiencia. Su equipo de mantenimiento necesita realizar el mantenimiento si desea mejorar los costos operativos relacionados con sus transportadores. Incluso actualizar su transportador a una unidad mejor diseñada no servirá de mucho si se descuida.

Reemplazo Por supuesto, no importa cuánto mantenimiento preventivo se lleve a cabo, eventualmente deberá reemplazar la cadena transportadora. El personal de mantenimiento debe saber cuándo debe ocurrir esto para que su operación no experimente tiempos de inactividad no planificados. Los técnicos pueden saber cuándo es necesario reemplazar una cadena al medir la cantidad de estiramiento (desgaste) en la cadena, lo que logran al tomar el paso promedio en varias longitudes de cadena. Generalmente, si el paso promedio es tres por ciento o más del paso nominal, deben reemplazar la cadena.

Haga clic aquí para obtener información sobre la próxima Conferencia/Exposición Internacional de Polvos y Sólidos a Granel Es posible que sienta la tentación de continuar operando una cadena cuando se ha estirado un tres por ciento más allá de su paso nominal para "extender" su vida útil, pero no obtendrá un kilometraje "extra" de ella. Piense en ello como hacer funcionar un vehículo cuando el combustible está casi vacío: hacerlo funcionar por más tiempo no cambia la distancia que recorrerá antes de que se agote. Simplemente aumenta la probabilidad de que te quedes varado en la autopista. Sin embargo, la diferencia entre su cadena transportadora y un automóvil es que su cadena no se agotará. Se romperá e incurrirá en un tiempo de inactividad no planificado. Peor aún, si espera hasta que la cadena se rompa para reemplazarla, corre el riesgo de dañar las paletas, los marcos de las paletas, las ruedas dentadas, los ejes, el motor y otros componentes. Es mejor reemplazar una cadena durante el tiempo de inactividad programado que durante una emergencia.

Desgaste de la cadena Una clave para prolongar la vida útil de la cadena entre reemplazos es abordar el desgaste de la cadena. En condiciones normales de funcionamiento, las cadenas fallan en el pasador. Esto ocurre a pesar de que el punto más débil de una nueva cadena es la barra lateral. La razón por la que fallan los pasadores en lugar de la barra lateral es que el desgaste debilita el pasador con el tiempo, de modo que finalmente se convierte en el punto más débil de la cadena. Debido a que su fuerza disminuye continuamente, la carga operativa normal eventualmente excede la fuerza del pasador y se rompe. Dado que los pasadores están endurecidos para permitir la resistencia al impacto, el indicador del tres por ciento está diseñado para evitar que supere el endurecimiento. Tratar de superar el tres por ciento puede llevarlo al acero blando dentro del endurecimiento y luego el desgaste se vuelve exponencial. Es una bomba de tiempo que espera explotar en ese punto. No hay forma de correr más allá del tres por ciento y estar seguro. Por lo general, solo cuando un transportador encuentra una obstrucción o está sobrecargado, la barra lateral se rompe. Si encuentra este tipo de rotura en condiciones normales, puede indicar que está utilizando una cadena demasiado ligera.

En general, cuanto mayor sea la resistencia máxima de la cadena en comparación con la carga real, mejor en términos de vida útil de la cadena. Para aumentar aún más la vida útil de la cadena, también ayuda tener pasadores más grandes debido al proceso de desgaste descrito anteriormente. Cuanto más grande sea el pasador, más tiempo pasará antes de que el pasador se debilite hasta el punto de fallar.

El tamaño del pasador es especialmente importante cuando se transportan materiales corrosivos y abrasivos. Los abrasivos finos eliminan el metal oxidado alrededor del pasador para exponer el material no oxidado a los elementos corrosivos, lo que acelera el proceso corrosivo. El proceso se acelera aún más a medida que el óxido desprendido se convierte en arena que aumenta el desgaste del pasador.

La desventaja de comprar cadenas con pasadores grandes es que costarán más por adelantado que las cadenas estándar. Sin embargo, el ROI de dicha cadena hace que valga la pena considerarlos: puede permitirse una cadena que cueste el doble si dura dos años en lugar de uno.

Haga clic aquí para ver más artículos sobre equipos de transporte mecánico Un gasto que generalmente no ayudará a su ROI es la cadena de acero inoxidable. Según nuestra experiencia, cualquier vida útil prolongada que proporcione una cadena de acero inoxidable no compensa su costo adicional. Descubrimos que las cadenas de acero inoxidable no duran mucho más que las cadenas de acero dulce, ya que, nuevamente, fallan en el pasador, que no está hecho de material inoxidable. Esto no quiere decir que no haya aplicaciones para las cuales la cadena de acero inoxidable sea apropiada, pero es probable que no reduzcan los costos. El tamaño del pin es la consideración más grande.

Otros cambios para reducir los efectos de la corrosión en las cadenas requerirán que invierta en un sistema transportador diferente. Un sistema que hace funcionar sus cadenas en canaletas fuera de la ruta del material, por ejemplo, tiene una ventaja sobre un sistema que las hace funcionar en el piso del transportador, que las sumerge en el material y les permite jalar y moler material sobre las ruedas dentadas (no mencionar dejarlo caer en la parte inferior del transportador).

Fricción Otro enemigo de la vida de la cadena es la fricción. La fricción funciona para disminuir no solo la eficiencia de la cadena, sino también la eficiencia de todo el sistema transportador. En los transportadores de cadena de arrastre, las cargas de fricción suelen ser bastante altas, ya que muchos transportadores de cadena simple y doble pasan las cadenas y las paletas a lo largo del piso y las paredes laterales del transportador (de ahí el nombre alternativo de "transportadores raspadores"). Esta alta carga significa que el sistema usa más potencia para superar su propia fricción interna y menos para mover material, por lo que es menos eficiente. La cadena también funciona de manera menos eficiente en esta situación, ya que una mayor parte de su carga de trabajo se aplica para arrastrarse a sí misma y a las paletas a través del canal. Como resultado, el transportador puede requerir una cadena más fuerte y costosa.

Abordar los problemas de fricción interna requerirá que cambie su transportador existente por uno mejor, ya que reducir la fricción requiere en gran medida un cambio en el diseño. Por ejemplo, sacar la cadena del camino del material ayudará a prolongar la vida útil de la cadena, ya que reducirá la cantidad de material a la que está expuesta.

Argumentamos que los cambios de diseño son necesarios para disminuir la fricción porque las soluciones improvisadas no suelen funcionar bien. Por ejemplo, sabemos de una operación que intentó disminuir la fricción y el desgaste en su transportador de cadena colocando láminas UHMW debajo de la cadena. Al principio, parecía funcionar bien. Entonces la temperatura cambió. Debido a que UHMW tiene un alto coeficiente de expansión térmica, las láminas se deformaron. Era imposible evitar que el material se metiera debajo del revestimiento y causara más problemas. Al final, la operación eliminó las sábanas.

El punto aquí no es que UHMW no funcione en transportadores. Lo hace: utilizamos tiras de desgaste UHMW espaciadas en los canales a través de los cuales corren las cadenas en nuestros transportadores. Más bien, el punto es que los cambios en el diseño de un transportador deben ser pensados. No hay "arreglos simples" para disminuir la fricción en un transportador una vez que se fabrica e instala.

cargas La forma en que se carga un transportador y cómo transporta la carga también afecta la vida útil de la cadena, especialmente en transportadores con una sola cadena de arrastre y un canal plano. Al cargar un transportador, es importante distribuir la carga uniformemente a lo largo del canal. Un transportador con una sola cadena que se carga de manera desigual tirará hacia un lado y retorcerá la cadena, lo que provocará un desgaste adicional. Esto sucede en los transportadores de paletas de una sola cadena, independientemente de cómo se cargue el canal, ya que la carga nunca se distribuye perfectamente entre las paletas. Pero cuando la distribución de la carga es desigual hasta el extremo, se exagera este problema. La carga desigual no es una preocupación en los transportadores de paletas de cadena doble, ya que las cadenas sostienen las paletas a ambos lados y, por lo tanto, resisten mejor la torsión y, según el material, la carga puede distribuirse sobre las paletas de manera más uniforme a medida que viaja. los transportadores Aún así, las cargas desiguales pueden hacer que una cadena en los sistemas de cadena doble se estire más rápido que la otra, lo que resultará en paletas torcidas y un desgaste desigual.

En términos de densidad de carga y volumen, obtendrá más de sus cadenas cuando mantenga la carga de trabajo lo más baja posible en comparación con la resistencia máxima de la cadena. Las cargas ligeras en volúmenes bajos desgastarán la cadena más lentamente que las cargas pesadas en un volumen alto. Es lo mismo que con el ejercicio: así como puedes viajar más lejos trotando que corriendo, una cadena durará más si está funcionando al 40 por ciento de su capacidad que al 90 por ciento. Cuando ejecuta una cadena en su capacidad de trabajo alta, también aumenta el riesgo de que la cadena se rompa cuando ocurre una situación de sobrecarga.

Además de especificar las cadenas transportadoras para una carga de trabajo baja, también debe hacer funcionar sus transportadores lo más lento posible. Las ruedas dentadas son una fuente constante de desgaste mecánico en las cadenas, por lo que cuantas menos veces deba pasar una cadena sobre ellas, mejor. Y hacer funcionar la cadena más lentamente tiene otras ventajas. Los paneles, las paletas y los cojinetes se desgastan menos.

Sin embargo, hacer funcionar las cadenas lentamente aumentará la carga en las cadenas, ya que habrá más material en el transportador en un momento dado que si las cadenas estuvieran funcionando rápidamente. Ciertamente existe un equilibrio entre la velocidad y el mantenimiento de una carga de trabajo baja. De los dos, sugerimos que es más importante mantener la carga de trabajo baja que hacer funcionar el transportador lento, pero con un transportador bien diseñado, generalmente es posible lograr ambos.

Diseño En términos de diseño, primero debe asegurarse de que su transportador tenga las especificaciones adecuadas antes de firmar el acuerdo de compra. Esto parece obvio, pero nos hemos encontrado con sistemas que funcionan al 90 por ciento de su capacidad cuando están vacíos. Puedes imaginar lo que sucedió cuando se cargaron los transportadores. Las cadenas se rompieron y el molino con estos transportadores pronto cerró porque nunca pudo llevar la producción a un nivel rentable.

Tenga esto en cuenta también cuando compre cadenas. Puede sentirse tentado a comprar una cadena más económica (o un sistema de transporte más económico en su conjunto), pero si resulta en un rendimiento deficiente y pérdida de producción, no vale la pena los ahorros a corto plazo.

Otra cosa a tener en cuenta durante la fase de diseño es que es mejor minimizar o eliminar la cantidad de curvas en el transportador. Ya sea que busque un sistema de arrastre tubular o un transportador de paletas tradicional, las curvas son un punto de desgaste y tensión. Al operar un transportador en un ángulo de 45° o menos, puede eliminar la necesidad de una curva en la descarga.

Conclusión Imagine por un momento un transportador de cadena que utiliza una cadena de arrastre de acero soldado, un sistema que llamamos transportador de "cadena en una caja". Se ve un poco diferente a sus predecesores del siglo XIX. No se ve diferente a sus predecesores hace un siglo. Este transportador destaca todos los temas discutidos en este artículo. La cadena recorre los materiales y los arrastra sobre las ruedas dentadas. La fricción de acero contra acero entre la cadena y el canal reduce la eficiencia. El mantenimiento ayudará a prolongar la vida útil de su cadena, pero no hará que el transportador sea más eficiente que cuando se instaló.

Para grandes mejoras en el rendimiento, tendrá un diseño más inteligente que reduce la fricción, reduce el desgaste y maximiza la carga de trabajo de las cadenas. Es posible reducir los costos operativos de sus transportadores. Solo se necesita algo de inversión y tiempo por adelantado.

Joel Dulin es gerente de mercadeo, Ingeniería y Equipos de Biomasa (Indianapolis, IN). Para obtener más información, llame al 317-522-0864 o visite www.biomassengineeringequipment.com.

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