Eliminación de estiércol con transportadores de ángulo alto de banda sándwich

El desarrollo del concepto de transportador de ángulo alto Sandwich Belt ha recorrido un largo camino desde su primera introducción a principios de la década de 1950. Durante el período aproximado de 30 años hasta 1979, los avances significativos fueron escasos y solo se produjeron a borbotones. Estos avances no se basaron en desarrollos anteriores. Más bien, fueron desarrollos independientes que pronto alcanzaron sus limitaciones técnicas. El éxito a largo plazo del transportador de ángulo alto Sandwich Belt siguió al desarrollo de Joseph A. Dos Santos en el período de 1979 a 1981.

Los transportadores de ángulo alto Dos Santos Sandwich Belt ahora están bien establecidos en la industria con la primera unidad comercial que comenzó a operar en 1984. Desde entonces, más de 200 unidades han entrado en operación en todo el mundo.

El primer transportador comercial de ángulo alto Sandwich Belt para túneles también fue la primera instalación vertical. El sistema fue parte de la expansión del metro de Los Ángeles a fines de la década de 1980. La excavación en esta área fue un corte abierto con vigas de acero revestidas de madera para soportar la concurrida calle de la ciudad arriba mientras la excavación continuaba abajo. El movimiento del material se realizaba mediante carga y transporte con cargadores frontales a una tolva cubierta con grizzly. La tolva cargó la cola del transportador de ángulo alto a través de un alimentador vibratorio. El transportador de ángulo alto elevó la tierra excavada continuamente desde debajo de la calle hasta un contenedor de carga de camiones arriba.

Aunque fue diseñado para cargar directamente en el contenedor, por razones de acceso de camiones y flujo de tráfico, se agregó un transportador de conexión para ubicar el contenedor más lejos de la intersección de las dos calles concurridas. Las capacidades de compensación de la tolva debajo y el contenedor arriba permitieron la excavación discontinua independiente y la carga de camiones sin interrumpir la elevación continua del transportador de ángulo alto. El sistema fue diseñado para comenzar a operar durante la excavación inicial, requiriendo solo 25 metros de elevación. Luego se fue extendiendo hacia abajo a medida que aumentaba la profundidad, en incrementos de 1.219 metros, hasta alcanzar la profundidad máxima de diseño y la elevación de diseño correspondiente de 32,3 metros.

Las valiosas lecciones aprendidas durante este proyecto inicial incluyeron:

Aunque el sistema completó su tarea con éxito, se decidió que los futuros transportadores de ángulo alto Sandwich Belt para tales proyectos utilizarían bandas más anchas (no menos de 1200 mm de ancho de banda), cubiertas de desgaste resistentes a daños más gruesas y rodillos centrales de disco de goma en los rodillos para suavizar las hendiduras. de los bultos grandes a medida que viajan a lo largo de las curvas de transición.

En 1993, se instaló la primera instalación de Sandwich Belt para elevar el lodo del túnel desde una tuneladora (tuneladora). Esto fue parte del proyecto Chicago TARP (Tunnel and Reservoir Plan). Todo el sistema de excavación y acarreo de estiércol constaba de la tuneladora, una cinta transportadora de arrastre bajo tierra, el sistema de cinta transportadora vertical Sandwich Belt para elevar el material a la superficie y, finalmente, un sistema de transferencia y apilamiento compuesto por una cinta transportadora tipo saltamontes y un apilador radial. Al igual que con los sistemas posteriores, el equipo principal (accionamientos y sistemas de recogida) estaba ubicado en la superficie, en la cabecera, de modo que se pudiera acceder y reparar fácilmente. Solo la estructura intermedia y las poleas de cola se ubicaron bajo tierra. Además, la estructura intermedia sirvió como soporte y guía para los tramos de correa de retorno del transportador de arrastre que se elevaron a su unidad de almacenamiento de correa ubicada en la superficie, a 70 metros de altura.

Esta fue la predecesora de las unidades de París que utilizaban un ancho de banda similar y un equipo similar, aunque el material y las condiciones de operación no eran tan duras. Al igual que los demás, demostró un transporte vertical exitoso.

Transportadores de ángulo alto tipo sándwich: la solución elegida en la ampliación del metro de París

Desde la primera aplicación de Sandwich Belt en una tuneladora en 1993, pasaron muchos años antes de la siguiente instalación. Aunque se instalaron unas pocas unidades sándwich, los sistemas de correas de bolsillo dominaron las tareas de elevar el lodo del túnel desde las tuneladoras hasta la superficie, aunque las ventajas de los transportadores de ángulo alto Sandwich Belt habían sido bien demostradas.

Esa ventaja es la capacidad de manejar y descargar completamente material muy húmedo y pegajoso porque las bandas de caucho de superficie lisa se pueden raspar continuamente. Esta ventaja se ha demostrado durante mucho tiempo en las muchas instalaciones de Sandwich Belt en otras industrias, particularmente en desechos municipales donde muchas unidades elevaban lodo municipal, mezcla de lodo y aserrín, y algunos lodos industriales. Casi todas estas instalaciones transportaron el material pegajoso verticalmente. Por el contrario, la industria de la construcción de túneles había seguido luchando con el manejo del lodo de los túneles en sus sistemas de elevación con correa de bolsillo. La correa de bolsas requería en su extremo de descarga una larga distancia de superposición con el transportador receptor de superficie y una serie de rodillos excéntricos que golpeaban la parte posterior de la correa de bolsas para desalojar el material apelmazado de las bolsas y hacia el transportador de salida debajo.

El proyecto de expansión del metro de París finalmente reconoció la clara ventaja de los transportadores de ángulo alto Sandwich Belt y los especificó exclusivamente. Las figuras proporcionan una descripción y un resumen técnico de cada una de las dos unidades de Dos Santos International suministradas hasta el momento en la expansión del metro de París. Estas unidades comparten un diseño básico común, pero existen pequeñas diferencias. Para la tasa de diseño común de 800 t/h, el ancho de la correa es de 1400 mm y la velocidad de la correa es de 3 m/s. Este ancho de banda también es compatible con el tamaño de material especificado que se ha manejado muy bien.

Al seguir la ruta de transporte desde la carga en la parte inferior hasta la descarga en la parte superior, se puede ver que el material a granel se carga en la banda inferior en artesa antes de ingresar al sándwich. Desde el punto de carga, la banda inferior con el material a granel viaja al sándwich que se forma cuando se une a la banda superior. En este punto y más allá, la banda inferior, ahora en suspensión, se impulsa a sí misma y al material contra la banda superior que está sostenida por rodillos de canal invertido muy próximos entre sí. La banda inferior y el material son empujados hacia arriba por una carga radial que se debe a la tensión de la banda y al perfil curvo de acuerdo con la ecuación P radial=Tensión/Radio de la curva. Esta carga radial debe superar el peso lineal de la banda inferior y el material transportado y, además, debe proporcionar la presión de sujeción necesaria para desarrollar la fricción interna que resistirá las fuerzas de retroceso gravitacionales.

De esta forma, el granel se desplaza desde la entrada del sándwich por la curva de transición inferior hasta el inicio del perfil vertical. A lo largo del perfil vertical recto, las secciones de GPS (sándwich suavemente presionado) proporcionan la presión de abrazo necesaria. Cada sección de GPS consta de dos conjuntos ecualizados similares a rodillos de cuatro rodillos ecualizados, de modo que los ocho rodillos estén ecualizados. Los ensambles tipo polea ecualizada a lo largo del lado derecho están ubicados entre las poleas guía acanaladas a la izquierda y empujan la correa exterior (lado derecho) con material contra la correa interior (lado izquierdo) con una presión calculada que es proporcionada por un resorte de compresión. . La continuidad del abrazo sin fallas se logra mediante la separación cercana de los rodillos locos totalmente ecualizados que no tienen una orientación preferida y siguen perfectamente la topografía arbitraria de la superficie del material en la banda exterior (lado derecho). Al igual que con la carga radial, la presión de abrazo debe ser suficiente para desarrollar la fricción interna necesaria que resistirá las fuerzas de retroceso gravitacionales.

Más allá del perfil recto, el emparedado de la banda con el material viaja a través de una curva de transición corta, un punto de inversión de la curvatura, luego a través de otra curva de transición para descargar. A través de las curvas de transición, al igual que con la curva inferior, la correa exterior se impulsa radialmente con el material a granel contra la curva interior que está soportada por rodillos de canal muy próximos entre sí. En el punto de descarga, la correa inferior se desvía sobre su cabeza/polea de transmisión y el material se libera en el conducto de descarga. La correa superior viaja un poco más hacia su cabeza/polea de transmisión. Ambas correas regresan independientemente a través de sus caminos de recogida y luego a sus respectivas poleas de cola.

Anticipándose al material más grande, las correas están blindadas con cubiertas de transporte de caucho de grado 1 de 10 mm de espesor, el mejor grado resistente al desgaste, impacto y corte. Además, a lo largo de las curvas de transición, todos los rodillos CEMA D6 tienen rodillos centrales de discos de goma y rodillos laterales de acero. Los rodillos centrales del disco de goma suavizan el desplazamiento de los bultos más grandes a medida que la banda exterior los empuja radialmente contra la banda interior. Todas las poleas están recubiertas de caucho: lisas en las poleas no motrices y con ranuras de diamante para tracción en las poleas motrices principales. Las poleas no motrices también están coronadas. La combinación de revestimiento y coronamiento promueve una buena alineación de la banda. El revestimiento también es más suave y tolerante en aquellas ocasiones en que el material entra en contacto entre la correa y la cara de la polea.

Ambas correas son impulsadas por igual por impulsores montados en ejes en las poleas de cabeza/descarga. El accionamiento de ambas correas comparte la tensión de transmisión por igual y facilita una mejor alineación de las correas que el accionamiento de una sola correa mientras la otra simplemente sigue. El control de frecuencia variable en ambas transmisiones facilita el reparto equitativo de la carga, proporciona arranques suaves y permite la variación de la velocidad de la correa según se considere apropiado en respuesta a las características reales del material y el flujo. El control de la tensión se realiza mediante un sistema hidráulico de presión casi constante. Un cilindro tensor en cada correa tira del carro de la polea tensora y opera dentro de una banda estrecha de presión hidráulica, bombeando en el límite operativo inferior y deteniéndose en el límite operativo superior.

El diseño común de los dos transportadores en París es para los requisitos actuales y para el largo plazo. Debido a que los proyectos de túneles y construcción tienden a ser de corta duración, con una duración máxima de varios años y, por lo general, de menos de dos años, es difícil justificar el costo de equipos dedicados y personalizados. Por lo tanto, era importante que ofreciéramos un diseño común que abordara los requisitos actuales y los requisitos de proyectos futuros. En consecuencia, DSI diseñó el sistema para disminuir o aumentar fácilmente la elevación vertical, hasta un mínimo posible de 19,6 metros y un máximo posible de 43 metros. Esto se puede hacer restando o sumando la estructura vertical (y la longitud de la correa) en longitudes que son múltiplos de 1676 mm, la cobertura de longitud de cada módulo de presión de abrazamiento del GPS.

Por lo tanto, el sistema y el equipo deben diseñarse para la elevación máxima. Para facilitar la extensión y contracción, el sistema es modular con la mayoría de los equipos en la superficie para facilitar el acceso y el servicio. La estructura intermedia es de secciones de canales paralelos simples y cuelga hacia abajo, suspendida del extremo de cabeza. En la parte inferior, la estación de carga y la estructura de aproximación están soportadas en el extremo de carga (lado izquierdo) sobre la pendiente y en la vertical (lado derecho) por la estructura intermedia suspendida. Los puntos de empalme atornillados estratégicos a lo largo de la vertical facilitan la adición y sustracción de estructura vertical según sea necesario para cada instalación posterior. Con esta disposición y estructura, la sección de carga inferior y las secciones intermedias verticales se mantienen simples con la mayoría de los equipos vitales ubicados en la cabecera.

Aunque tienen el mismo diseño común, las unidades difieren ligeramente en la adaptación a sus respectivos requisitos. Una unidad requirió menos elevación vertical por 1676 mm, la longitud de una sección de GPS.

La otra unidad tenía un requisito diferente relacionado con el desarrollo inicial de la tuneladora. Durante la excavación inicial, se utilizó un transportador de arrastre temporal. Se alineó a lo largo del centro del túnel para que la descarga de este transportador se ubicara sobre el retorno de la correa superior. Para ello se diseñó una mesa de carga con polines de impacto y faldones de carga para el retorno de la banda superior. De este modo, el estiércol podría transportarse de vuelta al área de carga de la cinta inferior. Una vez en la banda inferior, el lodo cambia de dirección y se desplaza hacia el sándwich de la banda y luego hacia la descarga en la parte superior. El croquis muestra la carga de la correa de retorno superior durante el desarrollo inicial del túnel. Es especialmente conveniente que con el control VFD de las unidades durante este desarrollo inicial, el transportador de cinta tipo sándwich Dos Santos pueda funcionar a una velocidad reducida, mitigando los efectos de la inversión repentina del flujo de material. Esta característica solo se usó en una de las unidades, pero está disponible en cualquiera de las unidades cuando se necesite en una instalación futura.

La expansión del metro de París está bien reivindicada en su especificación exclusiva de los transportadores de ángulo alto Sandwich Belt para las tareas de elevación de estiércol. Debido a las unidades anteriores, se sabía que el lodo sería pegajoso, pero nadie anticipó cuán húmedo y pegajoso sería.

Las especificaciones del proyecto no proporcionaron pautas suficientes para hacer frente al material encontrado. Nadie estaba preparado, incluidos los que suministraron transportadores convencionales para el proyecto. El lodo podría describirse mejor como pegote o pegajoso muy húmedo. Cuando se apila en los contenedores de superficie, el lodo se sumerge bajo el agua que se transporta con él. El estiércol arrojado a la parte inferior de la base de transmisión por correa superior se quedó allí.

Flujo a través del conducto arrastrado u obstruido. Irónicamente, se roció más agua sobre el material para mantenerlo en movimiento. Se quitaron las cubiertas de los conductos para permitir el rociado de agua con mangueras. El suministro original incluía una placa deflectora perfilada como es común para guiar la descarga. Esto también se convirtió en un obstáculo y fue reemplazado por una cortina de cadena colgante. El movimiento de agitación de este último lo hizo autolimpiante.

Aunque elevar el estiércol nunca fue el problema, raspar las bandas resultó ser un desafío. Los ajustes de campo, incluidos los realizados por el representante del fabricante del raspador, no mejoraron suficientemente su rendimiento. Finalmente, estos fueron reemplazados por mejores raspadores que limpiaban las correas. Los exitosos raspadores tienen cuchillas suspendidas individualmente con ángulo de ataque positivo. Tienen suficiente rango de movimiento para seguir la superficie sucia de la banda. Esto es especialmente importante en la banda superior, ya que su superficie se desvía hacia arriba en el medio por la carga del material.

Los cambios y ajustes mencionados mejoraron en gran medida la operación de Sandwich Belt y continúa operando sin interrupción. Los problemas de producción y flujo de materiales continuaron en la tuneladora, especialmente en la sección inclinada del transportador de descarga donde los grumos de arcilla húmeda tendían a deslizarse y estancarse. Junto con el cliente, DSI observó que la capacidad de diseño de las unidades verticales de banda sándwich no estaba siendo desafiada. Por lo tanto, aprovecharon el control de velocidad VFD y redujeron la velocidad de funcionamiento de 3 m/s a 2,4 m/s (de 50 Hz a 40 Hz). Esto demostró manejar muy bien la producción al mismo tiempo que reduce el desgaste asociado con la velocidad de la correa.

De acuerdo con el éxito de las dos unidades para el proyecto del Metro de París, Dos Santos International obtuvo un contrato para proporcionar su transportador de ángulo alto Sandwich Belt para la Terminal 1 del Aeropuerto Internacional Changi. La expansión de la T1 se inició para hacer frente al aumento del tráfico de pasajeros al tiempo que garantiza un mayor crecimiento en la T1. El plan es ampliar la huella de la terminal con la remodelación del estacionamiento al aire libre ubicado frente al edificio de la terminal.

A pesar de la larga tradición de las correas de bolsillo para el transporte vertical de estiércol de las tuneladoras, se reconoció la clara ventaja de los transportadores de ángulo alto Sandwich Belt y se especificaron en la expansión del metro de París y la expansión del aeropuerto internacional de Changi. Este escrito documentaba el éxito frente a un material de lo más adverso. Ha habido otros proyectos que han seguido el ejemplo y han especificado transportadores de ángulo alto Sandwich Belt para las tareas de elevación cuando el material es especialmente pegajoso. Con el trabajo en la Expansión del Metro de París y los otros que han seguido su ejemplo, ahora se presenta la oportunidad de un salto cuántico en los transportadores de ángulo alto Sandwich Belt en proyectos de construcción y túneles, especialmente para los grandes volúmenes producidos por las tuneladoras más grandes.

Este artículo fue una contribución de Dos Santos International. Para obtener información, visite www.dossantosintl.com.