Rosca sin fin tubular o en canal: diferencias, usos y criterios de elección

La rosca sin fin es el transportador más extendido en cualquier planta de graneles: es sencilla, cerrada, dosifica bien y admite casi cualquier producto. Pero bajo el mismo nombre conviven dos ejecuciones con comportamientos muy distintos. Una rosca sin fin tubular y una rosca sin fin en canal no se llenan igual, no se limpian igual y no toleran igual la inclinación ni la longitud.

Elegir entre una y otra por costumbre, o por precio, es el origen de muchos atascos, de consumos disparados y de contaminaciones cruzadas entre lotes. En este artículo comparamos ambas ejecuciones con criterios de ingeniería y con lo que vemos a diario fabricando y montando transportadores a medida.

¿Qué diferencia hay entre una rosca sin fin tubular y una en canal?

La diferencia está en la envolvente. En la ejecución tubular la hélice gira dentro de un tubo cilíndrico que la rodea por completo. En la ejecución en canal gira dentro de una artesa en forma de U, cerrada por arriba con tapas atornilladas o abatibles. De ese detalle constructivo derivan el grado de llenado, el acceso y la longitud admisible.

Rosca sin fin tubular frente a rosca sin fin en canal

Criterio	Tubular	En canal
Envolvente	Tubo cerrado	Artesa en U con tapas
Grado de llenado habitual	Alto, hasta sección llena en dosificación	Del 15 % al 45 % de la sección
Inclinación	Desde horizontal hasta vertical	Horizontal o inclinación moderada
Soportes intermedios	Poco habituales	Sí, permiten grandes longitudes
Acceso y limpieza	Limitado a registros	Total al retirar las tapas
Estanqueidad	Muy buena	Buena con juntas en las tapas

Ambas comparten lo esencial: una hélice soldada a un eje, accionada por un motorreductor, con boca de carga y de descarga. En ACS las dos versiones de transportador de rosca sin fin se fabrican con el paso, el diámetro y el espesor de hélice que pide cada producto.

¿Cuándo es mejor una rosca sin fin tubular?

Cuando hay que subir producto con pendiente fuerte, cuando se necesita dosificar con precisión y cuando el transportador va a la intemperie o debe ser estanco al polvo. El tubo confina el material alrededor de la hélice, evita que retroceda y permite trabajar con la sección casi llena, algo imposible en una artesa abierta por arriba.

• Extracción y dosificación bajo tolva o silo. Con sección llena, el caudal es proporcional a la velocidad, y un variador de frecuencia convierte el sinfín en un dosificador volumétrico fiable, como en los sistemas de macrodosificación.
• Tramos inclinados por encima de unos 20°. Es la solución habitual para cargar silos, tolvas de espera o camiones desde cota baja.
• Instalaciones exteriores. El tubo es intrínsecamente estanco a la lluvia, sin depender del estado de las juntas de unas tapas.
• Recorridos cortos y compactos, donde no se requieren apoyos intermedios.

Sus inconvenientes son la otra cara de sus ventajas. El interior solo se ve a través de registros, de modo que un atasco o un cuerpo extraño obligan a desmontar. Además, sin soportes intermedios la longitud queda limitada por la flecha del eje: a partir de cierta distancia la hélice apoya y roza contra el tubo, con el desgaste y el consumo que eso implica.

¿Cuándo es mejor una rosca sin fin en canal?

Cuando el recorrido es horizontal o poco inclinado, la longitud es grande, hay varias bocas de carga o descarga y la planta exige inspeccionar y limpiar a fondo. La artesa en U permite colgar soportes intermedios del eje y retirar las tapas para ver todo el interior, dos cosas que el tubo no ofrece.

• Transporte de proceso a lo largo de una batería de silos o celdas, con rasera en cada descarga intermedia.
• Productos frágiles o abrasivos, que agradecen un llenado bajo y una velocidad reducida.
• Fábricas con riesgo de contaminación cruzada, por ejemplo con piensos medicamentosos, donde hay que verificar que no queda residuo entre lotes [Parlamento Europeo y Consejo, 2005].
• Longitudes de 10, 15 o más metros, resueltas en tramos normalizados de unos 3 a 3,7 m con soportes colgantes entre ellos [CEMA, 2019].

El soporte intermedio tiene un coste: interrumpe la hélice, crea un punto donde el producto se frena y añade un rodamiento o casquillo que hay que mantener. Por eso el llenado de una rosca en canal se limita, para que el material pase por debajo del soporte sin acumularse. Para caudales muy altos o recorridos largos sin degradar el producto conviene valorar también un transportador de cadena, que mueve más toneladas con menos potencia.

¿Cómo influye la inclinación en la capacidad de un sinfín?

La capacidad cae a medida que el transportador se inclina, porque parte del producto resbala hacia atrás por encima de la hélice y por la holgura con la envolvente. Las guías de ingeniería sitúan la pérdida entre un 10 % y un 40 % para inclinaciones de 10° a 20° [KWS Manufacturing, s. f.], y crece con rapidez por encima.

Para compensarlo se combinan cuatro recursos de diseño:

1. Envolvente tubular, que reduce el retroceso del producto por la parte superior.
2. Paso corto, de dos tercios o la mitad del diámetro, que acerca las espiras y sostiene mejor el material.
3. Mayor velocidad de giro, que proyecta el producto hacia delante antes de que caiga.
4. Holgura mínima entre la hélice y el tubo, compatible con el producto y con las tolerancias de fabricación.

Todo ello exige más potencia. Una rosca inclinada a 30° puede necesitar bastante más del doble de potencia que la misma rosca en horizontal para igual caudal útil. Cuando la elevación es importante y el espacio lo permite, suele ser más eficiente transportar en horizontal y subir con un elevador de cangilones que forzar un sinfín muy inclinado.

La inclinación también condiciona el vaciado. Una rosca inclinada que se para cargada retiene producto en la parte baja, lo que dificulta el arranque y favorece la contaminación entre lotes. Conviene preverlo en el automatismo, vaciando el transportador antes de parar.

¿Cómo se calcula el caudal y qué grado de llenado se debe usar?

El caudal volumétrico es el producto de la sección útil por el avance por vuelta, la velocidad de giro y el grado de llenado. La norma de referencia del sector clasifica los materiales y recomienda llenados del 15 %, el 30 % o el 45 % de la sección en canal según su abrasividad y fluidez [CEMA, 2019].

Expresado de forma sencilla: Q = 60 × (π/4) × (D² − d²) × p × n × φ × k, donde D es el diámetro de la hélice, d el del eje, p el paso, n las revoluciones por minuto, φ el grado de llenado y k el factor de inclinación. El resultado en metros cúbicos por hora se multiplica por la densidad aparente para obtener toneladas por hora.

Grado de llenado orientativo en rosca de canal según el producto [CEMA, 2019]

Llenado	Tipo de material	Ejemplos
45 %	Fluido, ligero y no abrasivo	Cereal en grano, harinas finas secas
30 %	Fluidez media o abrasividad moderada	Pienso en harina, gránulo, salvado
15 %	Abrasivo, pesado o de flujo difícil	Minerales, carbonato, orujo con hueso

Tres advertencias que en ACS añadimos a la norma CEMA. La primera: la densidad aparente real puede variar más de un 20 % entre partidas, y conviene calcular con el valor más desfavorable. La segunda: un llenado excesivo en canal no da más caudal, da atascos en los soportes y sobrecarga del motor. La tercera: el sinfín nunca debe ser el cuello de botella de la línea. En nuestro artículo sobre cómo dimensionar el transporte de producto en una fábrica de piensos explicamos por qué cada transportador debe ir sobrado respecto al anterior.

¿Qué materiales y acabados se eligen según el producto?

Para cereales, harinas y piensos secos se trabaja en acero al carbono pintado o galvanizado. Para productos húmedos, corrosivos o de uso alimentario se pasa a acero inoxidable AISI 304 o 316L. Con materiales abrasivos se refuerza la hélice con mayor espesor, con recargue duro en el borde o con chapa antidesgaste.

• Espesor de hélice. Es el primer seguro de vida del transportador. En productos abrasivos el borde exterior se desgasta primero y aumenta la holgura, con lo que cae el rendimiento en tramos inclinados.
• Revestimientos de la artesa. Chapas antidesgaste atornilladas o polietileno de alta densidad en el fondo del canal, sustituibles sin cambiar el cuerpo.
• Eje y acoplamientos. Dimensionados al par de arranque con el transportador lleno, no al par en régimen.
• Sellado de los extremos. Prensaestopas o retenes que impidan que el producto llegue a los rodamientos, situados siempre fuera del flujo.
• Acabado exterior. Arenado y pintura adecuada al ambiente cuando el equipo trabaja a la intemperie o en atmósferas agresivas, como las de los subproductos del aceite.

Si el producto es un polvo combustible, el interior del transportador es una zona clasificada y los componentes deben ser conformes con la Directiva 2014/34/UE, algo que en ACS se define en el estudio previo [Parlamento Europeo y Consejo, 2014]. Un rodamiento gripado o una hélice rozando contra el tubo son fuentes de ignición mecánicas que el diseño debe evitar.

¿Qué errores de elección y montaje se repiten más?

El error más frecuente es pedir una rosca tubular larga y horizontal porque resulta más económica, y descubrir al año que la hélice ha desgastado el tubo. Le siguen el uso de roscas en canal con demasiada pendiente, las bocas de carga sin control de alimentación y los accionamientos calculados sin considerar el arranque en carga.

• Tubulares de gran longitud sin apoyo intermedio, con el eje flectado y en contacto con la envolvente.
• Canales inclinados más de 15° o 20° con paso estándar, que mueven la mitad de lo previsto.
• Carga directa desde una tolva sin tramo de paso reducido ni hélice de paso variable, que inunda la rosca y bloquea el motor.
• Descargas sin boca de alivio: si el equipo siguiente se para, el producto se compacta contra la tapa final y dobla la hélice.
• Alineación deficiente entre tramos en el montaje, que acorta la vida de soportes y acoplamientos.
• Ausencia de detector de atasco o de giro, imprescindible en transportadores cerrados.

La hélice que roza el tubo no avisa: primero sube el consumo, después cae el caudal y, al final, se para la línea.

Casi todos se evitan con un estudio previo que parta del producto y del trazado real. Cuando el sinfín debe encajar entre equipos existentes, medir con un escaneado láser 3D de la planta garantiza que bocas y apoyos coinciden a la primera.

Preguntas frecuentes

¿Qué inclinación máxima admite una rosca sin fin?

Una rosca en canal trabaja bien hasta unos 15° o 20°. Por encima se recomienda la ejecución tubular con paso corto, que puede llegar a la vertical con el diseño y la velocidad adecuados, a costa de mayor potencia y menor caudal por vuelta.

¿Qué longitud máxima puede tener un sinfín?

En ejecución tubular sin apoyos intermedios la longitud práctica depende del diámetro y del eje, y suele quedar por debajo de los seis u ocho metros. En canal con soportes colgantes se superan los veinte metros, limitados por el par que debe transmitir el eje.

¿Una rosca sin fin rompe el gránulo de pienso?

Puede hacerlo si gira rápido, va muy llena o tiene mucha holgura. Para producto granulado se recomienda baja velocidad, llenado moderado y recorridos cortos. En trayectos largos un transportador de cadena degrada menos el gránulo.

¿Se puede usar un sinfín como dosificador?

Sí. Una rosca tubular que trabaja a sección llena bajo una tolva entrega un volumen constante por vuelta. Con variador de frecuencia y pesaje se obtiene una dosificación precisa, habitual en macrodosificación y microdosificación.

¿Cada cuánto hay que revisar una rosca sin fin?

Conviene comprobar cada mes los soportes intermedios, los sellados y los ruidos anómalos, y medir una vez al año el desgaste de la hélice y la holgura con la envolvente. En productos abrasivos los intervalos deben acortarse.

Referencias

Conveyor Equipment Manufacturers Association. (2019). ANSI/CEMA Standard No. 350: Screw conveyors for bulk materials (5.ª ed.). CEMA.

KWS Manufacturing. (s. f.). Screw conveyor engineering guide. KWS Manufacturing Company.

Parlamento Europeo y Consejo de la Unión Europea. (2005). Reglamento (CE) n.º 183/2005, de 12 de enero de 2005, por el que se fijan requisitos en materia de higiene de los piensos. Diario Oficial de la Unión Europea.

Parlamento Europeo y Consejo de la Unión Europea. (2014). Directiva 2014/34/UE, de 26 de febrero de 2014, sobre aparatos y sistemas de protección para uso en atmósferas potencialmente explosivas. Diario Oficial de la Unión Europea.

El sinfín correcto es el que se diseña para tu trazado

En ACS fabricamos roscas sin fin tubulares y en canal desde 1998, con hélices conformadas en nuestro taller, en acero al carbono o inoxidable, y con el paso, el diámetro y el espesor que requiere cada producto. Las montamos con equipo propio y conocemos cómo envejecen, porque también las mantenemos.

Si dudas entre una ejecución y otra, o tienes un transportador que no rinde, dinos qué producto mueves, a qué caudal y con qué recorrido. Te propondremos la solución más duradera, no la más barata de fabricar.