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Jul 24, 2023

Eliminación de lodo con transportadores de ángulo alto con correa tipo sándwich — TBM: Tunnel Business Magazine

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, importantes

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 pocos y sólo se produjeron a borbotones. Estos avances no se basaron en acontecimientos 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 y la primera unidad comercial 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 fue también la primera instalación vertical. El sistema fue parte de la expansión del metro de Los Ángeles de finales de los años 1980. La excavación en esta área fue un corte abierto con revestimiento de madera sobre vigas de acero para sostener la concurrida calle de la ciudad arriba mientras la excavación continuaba abajo. El movimiento del material se realizó mediante carga y transporte con cargadores frontales hasta una tolva cubierta con rejilla. La tolva cargaba la cola del transportador de alto ángulo a través de un alimentador vibratorio. El transportador de ángulo elevado elevaba continuamente la tierra excavada desde debajo de la calle hasta un contenedor de carga de camiones situado 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 aumento de la tolva de abajo y del contenedor de arriba permitieron la excavación discontinua independiente y la carga de camiones sin interrumpir la elevación continua del transportador de alto ángulo. El sistema fue diseñado para comenzar a funcionar durante las primeras excavaciones, requiriendo sólo 25 metros de elevación. Luego se fue ampliando hacia abajo a medida que aumentaba la profundidad, en incrementos de 1.219 metros, hasta alcanzar la profundidad máxima de diseño y la correspondiente elevación de diseño 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 correas más anchas (no menos de 1200 mm de ancho), cubiertas de desgaste más gruesas y resistentes a daños y rodillos centrales de discos de goma en las ruedas guía 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 estiércol del túnel desde una TBM (máquina perforadora de túneles). Esto fue parte del proyecto TARP (Plan de Túneles y Embalses) de Chicago. Todo el sistema de excavación y transporte de estiércol constaba de la TBM, un transportador de arrastre subterráneo, el sistema transportador vertical Sandwich Belt para elevar el material a la superficie y finalmente un sistema de transferencia y apilamiento que consta de un transportador tipo saltamontes y un apilador radial. Al igual que con los sistemas posteriores, el equipo principal (accionamientos y sistemas de recogida) se ubicó en la superficie, en la cabecera, para que se pudiera acceder a ellos y realizarles mantenimiento fácilmente. Sólo la estructura intermedia y las poleas de cola se ubicaron bajo tierra. Además, la estructura intermedia sirvió como soporte y guía para los hilos de retorno de la cinta transportadora que fueron elevados a su unidad de almacenamiento de cinta ubicada en la superficie, a 70 metros de altura.

Este fue el predecesor de las unidades de París que utilizaban un ancho de banda similar y equipos similares, aunque el material y las condiciones operativas no eran tan duras. Al igual que los demás, demostró un transporte vertical exitoso.

Transportadores de ángulo alto con correa tipo sándwich: la solución elegida para la ampliación del Metro de París

Desde la primera aplicación de Sandwich Belt en una tuneladora en 1993, pasaron muchos años hasta la siguiente instalación. Aunque se instalaron algunas unidades tipo sándwich, los sistemas de correas tipo bolsillo dominaban las tareas de elevar el estiércol del túnel desde las tuneladoras hasta la superficie, a pesar de que las ventajas de los transportadores de ángulo alto con correas tipo sándwich habían quedado bien demostradas.

Esa ventaja es la capacidad de manipular y descargar completamente material muy húmedo y pegajoso porque las correas de caucho de superficie lisa se pueden raspar continuamente para limpiarlas. Esta ventaja se había demostrado desde hacía mucho tiempo en las numerosas instalaciones de Sandwich Belt en otras industrias, particularmente en residuos municipales, donde muchas unidades elevaban lodos municipales, mezclas de lodos y aserrín, y algunos lodos industriales. Casi todas estas instalaciones transportaban el material pegajoso verticalmente. Por el contrario, la industria de túneles había seguido luchando con el manejo de la suciedad del túnel en sus sistemas de elevación de cinturón de bolsillo. La correa de bolsillo requería en su extremo de descarga una larga distancia de superposición con el transportador de recepción de superficie y una serie de rodillos excéntricos que golpeaban la parte posterior de la correa de bolsillo para desalojar el material apelmazado de las bolsas y hacia el transportador de salida debajo.

El proyecto de ampliación 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 ahora en la ampliación del Metro de París. Estas unidades comparten un diseño básico común pero existen diferencias menores. 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 cinturón también es compatible con el tamaño de material especificado y se maneja muy bien.

Siguiendo el camino 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 cinta inferior acanalada antes de ingresar al sándwich. Desde el punto de carga, la cinta inferior con el material a granel pasa al sándwich que se forma al unirse con la cinta superior. En este punto y más allá, la correa inferior, ahora en suspensión, se impulsa a sí misma y al material contra la correa superior que está sostenida por rodillos guía invertidos estrechamente espaciados. La correa inferior y el material son empujados hacia arriba por una carga radial que se debe a la tensión de la correa 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 correa inferior y el material transportado y además debe proporcionar la presión de abrazamiento necesaria para desarrollar la fricción interna que resistirá las fuerzas gravitacionales del deslizamiento hacia atrás.

De esta forma, el volumen se desplaza desde la entrada sándwich a través de la curva de transición inferior hasta el inicio del perfil vertical. A lo largo del perfil vertical recto, la presión de abrazamiento necesaria la proporcionan las secciones GPS (Gently Pressed Sandwich). Cada sección de GPS consta de dos conjuntos tipo rueda guía ecualizados de cuatro rodillos ecualizados de modo que los ocho rodillos estén igualados. Los conjuntos tipo rueda guía ecualizados a lo largo del lado derecho se colocan entre las ruedas guía de canalización a la izquierda y empujan la correa exterior (lado derecho) con material contra la correa interior (lado izquierdo) con una presión calculada proporcionada por un resorte de compresión. . La continuidad del abrazo sin retraso se logra mediante un espaciamiento cercano de los rodillos locos completamente igualados que no tienen una orientación preferida y siguen perfectamente la topografía arbitraria de la superficie del material en la correa 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 gravitacionales del deslizamiento hacia atrás.

Más allá del perfil recto, la cinta sándwich con material recorre una corta curva de transición, un punto de inversión de la curvatura y luego 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 sostenida por rodillos tensores de canal estrechamente espaciados. En el punto de descarga, la correa inferior se desvía sobre su polea motriz/cabezal y el material se libera en el conducto de descarga. La correa superior recorre un poco más hasta su polea motriz/cabezal. Ambas correas regresan independientemente a través de sus trayectorias de recogida y luego a sus respectivas poleas de cola.

Anticipándose al material más grande, las correas están blindadas con cubiertas de caucho de grado 1 de 10 mm de espesor, el grado más resistente contra el desgaste, los impactos y los cortes. Además, a lo largo de las curvas de transición, todos los rodillos CEMA D6 tienen rodillos centrales de disco de goma y rodillos de ala de acero. Los rodillos centrales del disco de goma suavizan la marcha de los grumos más grandes a medida que la correa exterior los empuja radialmente contra la correa interior. Todas las poleas están revestidas 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 coronación promueve una buena alineación de la correa. El revestimiento también es más suave y tolerante en aquellas ocasiones en las que el material entra en el pellizco entre la correa y la cara de la polea.

Ambas correas son impulsadas por igual mediante transmisiones montadas en ejes en las poleas de cabeza/descarga. Conducir ambas correas comparte la tensión de transmisión por igual y facilita una mejor alineación de la correa que conducir solo una correa mientras la otra simplemente la 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 al material real y a las características de 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 está pensado para las necesidades actuales y a largo plazo. Debido a que los proyectos de construcción y construcción de túneles tienden a ser de corta duración, varios años como máximo y generalmente menos de dos años, es difícil justificar el costo de equipos personalizados y dedicados. Por lo tanto, era importante que proporcionemos 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 del cinturón) en longitudes que sean múltiplos de 1676 mm, la cobertura de longitud de cada módulo de presión que abraza el GPS.

Por lo tanto, el sistema y el equipo deben diseñarse para la máxima elevación. 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 está formada por simples secciones de canales paralelos y cuelga suspendida del cabecero. En la parte inferior, la estación de carga y la estructura de acceso están soportadas en el extremo de carga (lado izquierdo) sobre el nivel y en la vertical (lado derecho) por la estructura intermedia colgante. Los puntos de empalme atornillados estratégicos a lo largo de la vertical facilitan la adición y resta 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 el equipo más vital ubicado en la cabecera.

Aunque tienen el mismo diseño común, las unidades difieren ligeramente en la adaptación a sus respectivos requisitos. Una unidad requería menos elevación vertical de 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 de modo que la descarga de este transportador estuviera ubicada sobre el retorno de la cinta superior. Para ello se diseñó una mesa de carga con rodillos de impacto y faldones de carga para el retorno de la cinta superior. De este modo, la suciedad podría transportarse de vuelta a la zona de carga de la cinta inferior. Una vez en la banda inferior, la suciedad invierte la dirección y viaja hacia el sándwich de la banda y luego hacia la descarga en la parte superior. El croquis muestra la carga de la cinta de retorno superior durante el desarrollo inicial del túnel. Es especialmente conveniente que con el control VFD de las transmisiones durante este desarrollo inicial, la cinta transportadora 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 sea necesaria en una instalación futura.

La ampliación del Metro de París está bien justificada con su especificación exclusiva de los transportadores de ángulo alto Sandwich Belt para las tareas de elevación de estiércol. Debido a unidades anteriores, se sabía que la suciedad sería pegajosa, pero nadie anticipó qué tan húmeda y pegajosa sería.

Las especificaciones del proyecto no proporcionaron pautas suficientes para hacer frente al material encontrado. Nadie estaba preparado, ni siquiera aquellos que suministraron transportadores convencionales para el proyecto. La mejor manera de describir la suciedad es como una sustancia viscosa o una sustancia viscosa muy húmeda. Cuando se apila en las contenciones de la superficie, la suciedad queda sumergida bajo el agua que fue transportada con ella. La suciedad arrojada a la parte inferior de la base superior de la transmisión por correa permaneció allí.

Flujo a través del conducto arrastrado o taponado. 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 habitual para guiar la descarga. Esto también se convirtió en un obstáculo y fue reemplazado por una cortina de cadenas colgante. El movimiento de agitación de este último lo hacía autolimpiante.

Aunque elevar la suciedad nunca fue el problema, raspar las correas hasta dejarlas limpias resultó un desafío. Los ajustes de campo, incluidos los realizados por el representante del fabricante de la traílla, no mejoraron suficientemente su rendimiento. Al final, estos fueron reemplazados por mejores raspadores que limpiaron las correas. Los raspadores exitosos tienen hojas con resortes individuales y un ángulo de ataque positivo. Tienen suficiente rango de movimiento para seguir la superficie sucia del cinturón. Esto es especialmente importante en la cinta superior, ya que su superficie se desvía hacia arriba en el centro debido a la carga del material.

Los cambios y ajustes mencionados mejoraron enormemente la operación de la Cinta Sandwich y continúa operando sin interrupción. Los problemas de producción y flujo de material continuaron en la tuneladora, especialmente en la sección inclinada del transportador de descarga donde los pegotes de arcilla húmeda tendían a deslizarse y estancarse. Junto con el cliente, DSI observó que la capacidad de diseño de las unidades verticales Sandwich Belt no estaba siendo cuestionada. De este modo 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 y al mismo tiempo reducir el desgaste asociado con la velocidad de la correa.

Tras el éxito de las dos unidades para el proyecto del Metro de París, Dos Santos International obtuvo un contrato para proporcionar su transportador de alto ángulo Sandwich Belt para la Terminal 1 del Aeropuerto Internacional Changi. La ampliación de la T1 se inició para abordar el creciente tráfico de pasajeros y al mismo tiempo garantizar 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 correas tipo bolsillo para el transporte vertical de escombros desde tuneladoras, se reconoció la clara ventaja de los transportadores de ángulo alto Sandwich Belt y se especificaron en la ampliación del Metro de París y en la ampliación del Aeropuerto Internacional de Changi. Este escrito documentó el éxito frente al material más adverso. Ha habido otros proyectos que han seguido su ejemplo y han especificado transportadores de ángulo alto Sandwich Belt para tareas de elevación cuando el material es especialmente pegajoso. Con el trabajo en la ampliación del Metro de París y otros que han seguido su ejemplo, ahora se presenta la oportunidad de dar un salto cualitativo 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 contribuido por Dos Santos International. Para información visite www.dossantosintl.com.

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