Transportador helicoidal vs. Transportador tubular por cadena

Los transportadores de tornillo sin fin son instalaciones transportadoras para materiales a granel, que se basan en el principio de funcionamiento del tornillo de Arquímedes. El elemento transportador es un metal plano moldeado en forma de hélice (hélice de tornillo sin fin). Este rota alrededor del eje longitudinal y transporta el material a granel en una artesa o un tubo en reposo en dirección axial, que a su vez sirve como elemento portante. Es posible transportar el material en horizontal, vertical o en un plano inclinado. Durante el transporte del material a granel también pueden llevarse a cabo etapas de procesamiento como mezclado, deshidratación o compresión. También es posible enfriar o secar durante el transporte. Los transportadores de tornillo sin fin tienen una estructura sencilla, pero su uso solo es razonable para longitudes de transporte relativamente cortas. Y debido al rozamiento del material a granel en la artesa del tornillo, la potencia necesaria de un transportador de tornillo sin fin es considerablemente superior que la de una banda transportadora o un elevador de cangilones.

La gravedad y el rozamiento del material a granel contra las paredes de la cuba evitan que el producto gire con el tornillo. Si con un elevado nivel de llenado el rozamiento con la pared es demasiado pequeño, entonces el producto rota en dirección transversal al eje del tornillo como un rodillo al comienzo del tornillo y no puede ser transportado. Por esta razón, para el transporte vertical hay que generar un rozamiento con la pared a través de fuerza centrífuga, para lo que se requiere un elevado número de revoluciones.

El caudal de transporte depende del número de revoluciones, de los diámetros interior y exterior, de la inclinación, del nivel de llenado y del rozamiento del medio con el tornillo. Se alcanza un caudal de transporte máximo, cuando el rozamiento con el transportador helicoidal es pequeño en comparación con el rozamiento con la pared de la artesa. Si se transportan líquidos, entonces baja el rendimiento a medida que aumenta el desgaste, porque las cámaras ya no están completamente separadas entre sí y se crea un flujo de retorno. 

Un transportador de tornillo sin fin está compuesto, normalmente, por los siguientes elementos constructivos:

• la artesa del tornillo sin fin, en función de la forma constructiva con cubierta
• el transportador helicoidal, compuesto por la rosca sin fin, el árbol del tornillo con eje de accionamiento, el árbol de cojinetes y las obturaciones
• una unidad de accionamiento, compuesta por un acoplamiento de eje o una transmisión por cadena
• el propio accionamiento
• el apoyo del eje del tornillo sin fin
• una entrada y una salida

La artesa del tornillo sin fin en forma de U abarca la longitud completa del transportador helicoidal. Así se evita que el material a granel se desvíe hacia los lados y hacia abajo. Por lo tanto debe estar adaptada perfectamente al transportador helicoidal. En el caso de artesas metálicas se puede aumentar la estabilidad con una pared de artesa que arriba y lateralmente tenga pliegos. Si se debe transportar material a granel que genera una elevado desgaste, también se pueden utilizar chapas de desgaste recambiables en el suelo de la artesa. Además se pueden aplicar listones en dirección de transporte, que favorecen la formación de una capa de material a granel en la pared de la artesa. Así se reduce el desgaste y aumenta el rozamiento en la pared de la artesa, lo que a su vez mejora la capacidad de transporte.
Una cubierta de artesa está compuesta generalmente de segmentos de tapa planos, que se apoyan sobre el borde de la artesa y, si resulta necesario, sobre barras transversales de la artesa. Para aumentar la estanqueidad al polvo se colocan juntas entre la tapa y la cuba. En el caso de materiales a granel de flujo libre, en transportadores de tornillo sin fin dispuestos de forma ascendente, se puede formar una superficie de producto prácticamente horizontal. En este tipo de casos, la cubierta de la artesa puede estar equipada con cuerpos expulsores para generar una sección redonda. Así se puede evitar un flujo de retorno del producto. 

La artesa de tubo es una cuba de tornillo completamente cerrada con sección redonda. Pero en una forma constructiva de este tipo, las posibilidades de inspección y limpieza del espacio interior son limitadas o inexistentes. Esta forma de cuba se utiliza principalmente para un tornillo de descarga y para transportadores de tornillo sin fin ascendentes. En casos especiales, como el transporte de agua, la cuba de tubo también puede estar unidad de forma fija al transportador helicoidal.
Se utiliza una artesa de tornillo con doble revestimiento cuando el material a granel debe ser enfriado o calentado durante el proceso de transporte. Para ello se conduce el medio refrigerante o el medio calefactor por el espacio intermedio. 

Por transportador helicoidal se denomina un eje alrededor del cual giran en espiral uno o varios pasos helicoidales en forma de chapas planas, elementos de goma o incluso de madera tallada. Los transportadores helicoidales pueden realizarse como tornillos rígidos o flexibles (dúctiles). En el caso de sinfines flexibles, también el eje debe ser flexible.
También se puede prescindir del eje (tornillo sin fin o espiral sin núcleo/sin eje), en este caso, la espiral gira alrededor del propio eje curvado. El efecto estabilizante del eje rígido se consigue mediante perfiles integrados en la espiral.

En los diseños modernos, para la rosca sin fin se utiliza generalmente metal. En casos especiales también se utilizan otros materiales. La rosca del tornillo o bien se fija de forma fija (soldada) al eje o bien se fabrica en una pieza con el eje. Se diferencia entre las siguientes formas constructivas, que son utilizadas en función del planteamiento de tareas y del material que se va a transportar:

• un tornillo de hoja completa está compuesto o bien por una rosca continua o por segmentos de hoja de tornillo unidas a tope entre sí. Los tornillos de hoja completa se utilizan para materiales a granel en forma de polvo, de grano fino o aglutinantes. 
• En el caso de una rosca de cinta existe un espacio libre entre la propia rosca y el eje del tornillo. La rosca está unida al eje mediante almas. Esta forma constructiva se utiliza para el transporte de materiales a granel en trozos o pegajosos. 
• El tornillo de paletas no presenta una rosca continua, sino que está compuesto por segmentos individuales que están unidos al eje. Esta forma constructiva es adecuada para productos aglutinantes.

Como ejes del sin fin se utilizan tubos, ya que para una misma resistencia presentan un peso esencialmente menor que los ejes macizos. Ambos extremos llevan gorrones soldados y se utilizan sistemas de impermeabilización con cojinetes integrados para garantizar un sellado de los pasos de eje con los menores requisitos de mantenimiento posibles. 

Como accionamiento se utilizan generalmente motorreductores montados en la base, de forma abridada o en el eje. El accionamiento se puede montar en el lado de la entrada o de la salida, sin embargo, depende de la situación de montaje prevista. El rodamiento fijo del cojinete del eje debería preverse en el lado del accionamiento. Para la transmisión de fuerzas se utilizan tanto engranajes elásticos como también transmisión por cadena. En el último caso el número de revoluciones se puede ajustar mediante modificación de la transmisión. No obstante, frecuentemente es importante poder adaptar el número de revoluciones del tornillo sin fin durante el funcionamiento. En el pasado se utilizaban para ello engranajes de regulación, actualmente se utilizan cada vez más los convertidores de frecuencia.  

En función del planteamiento de la tarea y de las características del producto se construyen sistemas de tornillo sin fin de uno y dos ejes. Estos últimos principalmente para el mezclado continuo y el procesamiento de aglomerados de producto. Los transportadores de tornillo sin fin pueden disponerse en horizontal, vertical e inclinados y los recorridos de transporte curvados se pueden realizar idóneamente con transportadores en espiral. Si cuentan con el diseño adecuado también pueden utilizarse para grandes solicitaciones y funcionamiento continuo. Gracias a un modo constructivo compacto y a las secciones reducidas, son muy adecuados para condiciones de montaje complejas. La dirección de transporte depende del tipo de rosca (rosca a la derecha o a la izquierda) y del sentido de giro del eje del tornillo. Por ejemplo, en el caso de una combinación de rosca a la derecha y rosca a la izquierda en un eje de tornillo se puede transportar desde dos entradas ubicadas en los extremos a una salida central.
Las longitudes de transporte son generalmente de hasta 6 m. Mediante el uso de apoyos intermedios se puede realizar cualquier longitud de transporte. Sin embargo, en la aplicación práctica es más bien raro superar una longitud de transporte de 60 m.
Sin embargo, dependiendo del material a transportar, las velocidades de transporte son habitualmente inferiores a 0,6 m/s. Cuando una velocidad elevada no es admisible, por ejemplo para el uso en zonas con riesgo de explosión según la directiva ATEX, entonces se puede seleccionar una velocidad más baja sin afectar el funcionamiento en sí.
En el caso de las extrusoras y picadoras de carne, la geometría de la línea helicoidal está configurada de forma que la sección se va estrechando hacia la salida. Así se generan presiones elevadas para pasar o introducir a presión un material plástico o espeso a través de plantillas de formas o en moldes de
fundición.  

En la práctica se transportan materiales a granel en polvo, en granos, semihúmedos y fibrosos. Por el contrario, los materiales pegajosos, muy aglutinantes, en trozos gruesos, así como sensibles a la trituración, son menos adecuados para el transporte con transportadores de tornillo sin fin. La capacidad de transporte varía en un rango de unos pocos cm3/h a algunos cientos m3/h.Los transportadores de tornillo sin fin se utilizan para líquidos, polvos o también granulados. Se aplican en calefacciones con viruta de madera, máquinas de plásticos (extrusoras), silos de cereales o picadoras de carne. Los transportadores helicoidales pueden actuar con grandes fuerzas sobre el producto transportado y, en función de las características, generar presiones elevadas. Por esta razón, no son adecuados para el transporte de materiales sensibles como, por ejemplo, algunos de la industria alimentaria (gominolas, formas de chocolate, rellenos sueltos para barritas de cereales, etc.).