Elevador de cangilones: desvío de banda, control de giro y otras protecciones

El elevador de cangilones es la forma más eficiente de subir grano, harinas o pienso a treinta metros de altura con poca potencia y poco espacio. También es, por su propia construcción, el equipo donde más fácil resulta reunir polvo en suspensión, aire y una fuente de calor: una banda que patina sobre el tambor, un cangilón que roza la caña o un rodamiento que se agarrota.

Por eso las protecciones de un elevador no son un extra de catálogo. Los sensores de desvío de banda, el control de giro, la vigilancia de temperatura y el venteo de explosiones forman un conjunto que debe diseñarse, cablearse y mantenerse como un único sistema de seguridad. En este artículo repasamos cada protección, qué fallo evita y cómo se ajusta.

¿Por qué el elevador de cangilones es el equipo más vigilado de una fábrica de graneles?

Porque concentra en un recinto cerrado y vertical los tres ingredientes de una explosión de polvo: producto fino en suspensión, oxígeno y posibles fuentes de ignición mecánicas. Además, su altura lo convierte en una chimenea capaz de propagar la llama hacia silos y transportadores. Una avería que en otro equipo es solo una parada, aquí puede ser un accidente grave.

El interior de un elevador que mueve cereales o harinas se clasifica habitualmente como zona 20 o 21, según determine el documento de protección contra explosiones que el empresario está obligado a elaborar [Real Decreto 681/2003, 2003]. Las fuentes de ignición típicas que hay que controlar son [UNE-EN 1127-1, 2020]:

• Superficies calientes: tambor motriz sobre el que patina la banda, rodamientos sin grasa o dañados.
• Chispas mecánicas: cangilones sueltos o deformados que golpean la caña, cuerpos metálicos extraños.
• Electricidad estática: bandas y cangilones no conductores que acumulan carga.

Cada protección que se describe a continuación ataca una de estas tres vías. Ninguna sustituye a las demás.

¿Qué es el desvío de banda y cómo se detecta?

Consiste en que la banda se desplaza lateralmente respecto al eje de los tambores, hasta el punto de que el borde o los cangilones rozan la carcasa. Se detecta con sensores colocados a ambos lados de la banda, en cabeza y en pie, que dan una alarma al primer contacto y ordenan la parada si el roce persiste.

Las causas más habituales son un tensado desigual entre los dos husillos del pie, un empalme de banda mal escuadrado, acumulación de producto pegado en el tambor inferior, una carga descentrada o una estructura que ha perdido el aplomo. El resultado es fricción continua de goma o acero contra chapa: calor, desgaste de banda y, en el peor caso, ignición.

Tipos de sensor de desvío

• Sensor de roce o de contacto: una placa que la banda toca al desviarse; detecta el calor o la fuerza del contacto. Robusto y fácil de comprobar.
• Sensor inductivo: detecta el paso de los cangilones metálicos o de sus tornillos y avisa si dejan de pasar por su posición. No tiene contacto ni desgaste.
• Sensor de temperatura en placa de latón: mide el calentamiento de una pieza de sacrificio contra la que roza la banda.

La instalación correcta son cuatro puntos de detección: dos en la cabeza y dos en el pie, uno por lado. Un solo par de sensores deja sin vigilar el otro extremo, que puede desviarse de forma independiente.

¿Cómo funciona el control de giro y a qué porcentaje debe parar el elevador?

Este sensor compara la velocidad real del tambor conducido, el del pie, con la velocidad nominal. Si la banda patina sobre el tambor motriz, el pie gira más despacio aunque el motor siga a su régimen. El criterio más extendido es avisar con una caída del 10 % y parar el elevador cuando la reducción alcanza el 20 %.

Ese umbral del 20 % es el que recogen las normas norteamericanas de referencia para instalaciones de manipulación de grano [OSHA, 1987; NFPA, 2020], y es el que configuramos en ACS en los elevadores que fabricamos. El patinaje es peligroso porque el tambor motriz sigue girando contra una banda casi parada: en pocos minutos la fricción eleva la temperatura de la goma por encima de la de ignición del polvo.

El sensor es un detector inductivo que cuenta los pulsos de una leva o de una rueda dentada solidaria al eje del pie, nunca al eje motriz. Para que funcione bien hay que tener en cuenta:

1. Un temporizado de arranque que inhiba la alarma los segundos que tarda el elevador en alcanzar su velocidad.
2. La calibración con el elevador en carga normal, no en vacío.
3. Si hay variador de frecuencia, un relé que tome como referencia la consigna de velocidad y no un valor fijo.
4. La parada del elevador debe cortar también la alimentación aguas arriba, para no llenar el pie.

El patinaje suele tener una causa mecánica que el sensor solo delata: banda destensada, forro del tambor gastado, sobrecarga o atasco en la descarga.

¿Qué otras protecciones necesita un elevador: temperatura, atasco y antirretorno?

Además de desvío y giro, un elevador bien protegido vigila la temperatura de los rodamientos, detecta el atasco en la boca de descarga, impide que la banda cargada retroceda al parar el motor y monta banda y cangilones que no acumulen electricidad estática. Son cuatro medidas baratas en comparación con el coste de una sola avería.

Los rodamientos deben ir por fuera de la carcasa, separados del producto, y con sonda de temperatura que dé alarma antes de alcanzar valores peligrosos. La banda debe ser antiestática [ISO 284, 2012] y resistente a la llama, y los cangilones, si son plásticos, de material conductor. El antirretorno evita que, tras un corte de corriente, el ramal cargado llene el pie y el siguiente arranque se haga contra un tapón de producto.

¿Cómo se protege un elevador frente a una explosión de polvo?

Cuando la prevención no basta, el elevador debe resistir o aliviar la explosión y no transmitirla. Para ello se instalan paneles de venteo en cabeza y a lo largo de las cañas, supresores o venteo sin llama si el equipo está en interior, y elementos de aislamiento en la carga y la descarga que impidan que la llama viaje al resto de la instalación.

Los polvos de cereales y piensos pertenecen en su gran mayoría a la clase de explosión St1, con un índice Kst de hasta 200 bar·m/s. En ACS calculamos la superficie de venteo con ese dato, la resistencia de la carcasa y la geometría del elevador [UNE-EN 14491, 2013], y dejamos los paneles previstos desde el primer plano. Los criterios prácticos son:

• Paneles en la cabeza y repartidos por las cañas, a intervalos que determina el cálculo.
• Descarga de los paneles hacia una zona segura, sin paso de personas; en interior, venteo sin llama o conducto al exterior.
• Aislamiento mediante esclusas rotativas certificadas, válvulas o barreras químicas en las conexiones.
• Equipos eléctricos y sensores con marcado adecuado a la zona [Directiva 2014/34/UE, 2014].

Una esclusa rotativa bien especificada dosifica y, a la vez, actúa como barrera. Y un buen sistema de aspiración y filtrado en fábrica en el pie y la cabeza reduce la concentración de polvo dentro del equipo.

¿Cómo se conectan los sensores al cuadro para que de verdad protejan?

Un sensor que solo enciende un piloto no protege. Cada detector debe llegar al autómata o a un relé de seguridad con una lógica de alarma y parada definida, con enclavamiento de los equipos que alimentan al elevador y con rearme manual. La secuencia correcta detiene primero lo que aporta producto y después lo que lo evacua.

La lógica que recomendamos para la puesta en marcha es la siguiente:

1. Alarma con aviso en pantalla al primer nivel: desvío detectado, caída de velocidad del 10 % o temperatura alta.
2. Parada temporizada si la condición persiste, e inmediata si se alcanza el segundo nivel.
3. Parada en cascada aguas arriba: el redler o el sinfín que alimenta se detiene a la vez.
4. Rearme manual tras inspección: el elevador no debe volver a arrancar solo.
5. Registro de eventos con fecha y hora, para ver patrones y detectar repeticiones.

Los sensores se cablean a seguridad positiva: la rotura de un cable debe leerse como alarma y no como normalidad. Y los puentes «provisionales» en el cuadro para seguir produciendo son la causa real de muchos siniestros.

¿Qué mantenimiento necesitan la banda, los cangilones y los sensores?

Hay que combinar mecánica y comprobación funcional: tensado y centrado de banda, apriete de tornillos de cangilones, estado del forro del tambor y de los rodamientos, y una prueba periódica de cada sensor provocando el fallo que debe detectar. Un sensor que nunca se ha probado es un sensor del que no se sabe nada.

• Mensual: inspección por los registros de pie y cabeza, limpieza del pie, ruido y temperatura de rodamientos.
• Trimestral: prueba funcional de desvío, giro, atasco y temperatura; comprobación del antirretorno.
• Anual: revisión de empalme de banda, cangilones, forro del tambor, paneles de venteo y tornillería.

El tensado se hace siempre por igual en ambos husillos, igual que explicamos para la cadena de un transportador de cadena. Todo ello debería estar recogido en el plan de mantenimiento preventivo de la planta, con responsable y fecha.

Preguntas frecuentes

¿Cuántos sensores de desvío de banda necesita un elevador de cangilones?

Lo recomendable son cuatro: dos en la cabeza y dos en el pie, uno a cada lado de la banda. La banda puede desviarse en un extremo y no en el otro, de modo que vigilar solo la cabeza o solo el pie deja un punto ciego justo donde el roce genera calor.

¿El control de giro se pone en el eje motriz o en el del pie?

Siempre en el eje del pie, que es el tambor conducido. El eje motriz gira a velocidad nominal aunque la banda patine, porque lo mueve el motor. Solo el tambor inferior refleja la velocidad real de la banda y, por tanto, el deslizamiento.

¿Es obligatorio el venteo de explosiones en un elevador?

La normativa obliga a evaluar el riesgo y a adoptar medidas de prevención y protección proporcionadas. En elevadores que mueven polvos combustibles, esa evaluación conduce casi siempre a instalar venteo, supresión o construcción resistente a la explosión, además de aislamiento con los equipos conectados.

¿Por qué patina la banda de un elevador?

Por falta de tensión, por desgaste del forro del tambor motriz, por sobrecarga o porque la descarga está atascada y los cangilones vuelven llenos. También por humedad o grasa en el tambor. El control de giro detecta el síntoma; la causa hay que buscarla y corregirla.

Referencias

• Asociación Española de Normalización. (2013). Sistemas de protección por venteo de explosiones de polvo (UNE-EN 14491:2013).
• Asociación Española de Normalización. (2020). Atmósferas explosivas. Prevención y protección contra la explosión. Parte 1: Conceptos básicos y metodología (UNE-EN 1127-1:2020).
• Directiva 2014/34/UE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 26 de febrero de 2014, sobre aparatos y sistemas de protección para uso en atmósferas potencialmente explosivas. (2014). Diario Oficial de la Unión Europea, L 96, 309-356.
• International Organization for Standardization. (2012). Conveyor belts. Electrical conductivity. Specification and test method (ISO 284:2012).
• National Fire Protection Association. (2020). NFPA 61: Standard for the prevention of fires and dust explosions in agricultural and food processing facilities.
• Occupational Safety and Health Administration. (1987). Grain handling facilities (29 CFR 1910.272). U.S. Department of Labor.
• Real Decreto 681/2003, de 12 de junio, sobre la protección de la salud y la seguridad de los trabajadores expuestos a los riesgos derivados de atmósferas explosivas en el lugar de trabajo. (2003). Boletín Oficial del Estado, 145, 23341-23345.

Un elevador protegido se diseña así desde el primer plano

En ACS fabricamos el elevador de cangilones completo: cabeza, pie, cañas, banda y cangilones dimensionados según caudal y altura, con los soportes para sensores, los registros de inspección y los paneles de venteo previstos desde el diseño. Si tu elevador ya está en servicio, revisamos qué protecciones tiene, comprobamos que funcionan y montamos las que falten aprovechando una parada programada.