Diseño Criba vibratoria

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Mecánica – FIM Proyecto de Máquinas

Laboratorio de Ingeniería Mecánica I

Laboratorio N°07 – Combustibles Flores Zavala Benjamín Huertas Cotillo Pedro Mendoza Olivares, Jeanpierre Velarde Quispe Martin

20092554B 20082643B 20094083G 20054039G

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CONTENIDO INTRODUCCIÓN........................................................................................................ 2 OBJETIVOS ............................................................................................................... 3 FUNDAMENTO TEÓRICO .......................................... Error! Bookmark not defined. CÁLCULOS Y RESULTADOS .................................................................................... 3 OBSERVACIONES .................................................................................................. 17 CONCLUSIONES ........................................................ Error! Bookmark not defined.

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INTRODUCCIÓN Antecedentes En los últimos años la agricultura nacional ha conseguido un nivel de crecimiento óptimo obteniendo una mayor producción en distintos campos como los tubérculos, legumbres, granos etc, sin embargo cuenta con una serie de inconvenientes que limita su crecimiento y competitividad en mercados externos, imposibilitando la mejora de la calidad de vida de los agricultores en cuestión. Esto se debe a diversos factores sociales, culturales, tecnológicos, etc que generan una serie de desventajas para este sector; el presente proyecto se dirige a contribuir con una solución en el aspecto tecnológico y así generar mejoras de calidad y competitividad. El producto a estudiar será el Sesamum indicum del cual deriva la semilla conocida como ajonjolí. Se sabe que el proceso de esta semilla es manual y consta de tres etapas, el descutilizado, la selección y el secado, los cuales poseen perdidas de productos por manipulación del material, es aquí donde planeamos insertar una solución a dichas pérdidas, garantizando una mejora de calidad en la producción de dicha semilla.

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OBJETIVOS

 Diseño de una maquina capaz de seleccionar y secar ajonjoli.  Contribuir con un metodo alternativo para el secado del ajonjoli  Expandir el rango de utilizacion de la maquina para otro tipo de producto  Reccion de perdidas al utilizar el metodo manual de selección y secado del ajonjoli.

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Análisis del proyecto Análisis de la necesidad y abstracción La necesidad de una maquina de selección y secado está dada por la cantidad de pérdidas que genera el método manual de procesamiento del ajonjolí, en definitiva, la creación de esta máquina podría ayudar a reducir dichas pérdidas por lo cual se considera una serie de pasos para la concepción del mismo. La maquina básicamente constara de dos procesos: selección y secado, cada uno poseerá una distinto diseño por lo que se elaborara dos abstracciones:

Ajonjolí con escorias Corriente Eléctrica

Encendido – Luz “On”

Ajonjolí limpio

CN1

Calor

Termino-Luz “Off”

Figura 1. Abstracción para maquina de selección

Aire caliente

Ajonjolí húmedo Corriente Eléctrica Encendido – Luz “On”

Aire frio húmedo

Ajonjolí seco

CN2

Calor Termino-Luz “Off”

Figura 2. Abstracción para maquina de secado

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Estructura de partes y matriz morfológica Para una adecuada selección se procederá a realizar una matriz en la cual se especifican cada una de las funciones que la maquina realizara, cada una de estas funciones posee varios tipos de solución, las cuales estarán incluidas en dicha matriz.

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Tabla 1. Matriz Morfológica

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De esta matriz se derivaran distintas soluciones para así tener una serie de maquinas posibles de las cuales se escogerá a la más conveniente de acuerdo a criterios económicos y técnicos; de acuerdo a una serie de debates e ideas se seleccionaron las siguientes posibles maquinas:

Tabla 2. Matriz Morfológica con posibles soluciones

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Tabla 3. Posibles Máquinas

Para ejecutar una adecuada selección de la maquina se elaborar una matriz en la cual se pueda analizar de manera objetiva cada una de las propuestas desde un marco económico y técnico.

Tabla 4. Matriz de Consistencias

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Con lo cual podremos obtener una primera apreciación de la maquina optima para nuestra necesidad.

Tabla 5. Matriz de Evaluación

En primera instancia podríamos decir cuál es la maquina con mejor posibilidad de diseño bajo aspectos económicos y técnicos, pero esta evaluación preliminar solo es un indicador; se procederá a reevaluar a las maquinas bajo otros conceptos vistos en la tabla de consistencias para obtener así un panorama claro acerca de las ventajas y desventajas de cada una de las maquinas.

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Tabla 6. Matriz de Re-Evaluación

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De esto podemos concluir que la máquina adecuada para la solución de nuestro problema es la maquina 2. De esto podemos dibujar bocetos para guiarnos en el diseño de esta máquina.

Figura 3. Bosquejo de zaranda vibratoria

Figura 4. Bosquejo de secador

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Estudio teórico y Parámetros funcionales Proceso de selección:

La limpieza y selección de las semillas debe ser realizada con la mayor eficiencia ( máxima capacidad de separación y minima perdida de semillas) ya que de otra manera el costo de operación aumentaría de forma notable La técnica de limpiezase basa en las diferencias de caracteres físicos de la semillas tales com el tamaño, longitud, forma, etc.

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CÁLCULOS Y RESULTADOS Zaranda Vibratoria El diseño de la zaranda vibratoria consiste de las siguientes partes:   

Dimensionado de la superficie de Cribado. Estructura de la Zaranda. Análisis Vibratorio de la Zaranda.

Dimensionado de la superficie de Cribado En la actualidad existen numerosos procedimientos de cálculo para obtener la superficie de cribado (Ecuaciones de Blanc, Mular, Bhappu, etc), pero todos ellos se reducen a una expresión como la siguiente: ( ) ( )

( )

Donde: 2 = Superficie de cribado necesaria [m ] = Tonelaje que se necesita cribar [ton/h] 2 = Capacidad básica o específica [ton/ m ·h] = Factores de corrección adimencionales

Esta fórmula es el resultado de experiencias en el diseño de este tipo de máquinas. El método de cálculo que se desarrollará pertenece a Juan Luis Bouso, y se basa en la capacidad básica sobre material pasante, se tiene la siguiente expresión:

Donde: 2 = Superficie de cribado necesaria [m ] = Tonelaje teórico que deberá pasar la cribar [ton/h] 2 = Capacidad básica pasante [ton/ m ·h] = Factores de corrección adimencionales = Factores de operación adimencional

A continuación se describirá cada uno de los parámetros y cómo obtener su valor en base al autor de la fórmula.

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Capacidad Básica (B) Los valores de la capacidad básica han sido obtenidos de forma separada para materiales naturales (redondeados), materiales triturados (cúbicos) y para carbón. Las condiciones bajo las que se ha obtenido esta capacidad es:        

Densidad aparente del producto: 1,6 ton/m3 Malla de alambre de acero Área libre de malla: 50% Posición de la malla: Primera. Inclinación de la criba: 20º. El rechazo del producto de alimentación: 25% Porcentaje de partículas inferiores a la mitad de la luz en el producto de alimentación: 40% Rendimiento de cribado: 94%

Bajo estas condiciones se obtuvo la siguiente tabla: Tabla 7. Capacidad Básica 2

Capacidad Básica B (Ton/m .h) Luz de Malla Carbón Cúbico Redondeado (mm) 0,5 2,0 2,7 3,5 0,8 2,6 3,4 4,4 1,0 2,8 3,7 4,9 1,3 3,1 4,1 5,5 2,0 4,0 5,3 7,1 4,0 6,0 8,0 10,5 5,6 7,5 10,0 13,0 6,3 8,1 10,8 14,0 8,0 9,4 12,5 16,0 10,0 10,8 14,4 18,6 12,5 12,5 16,6 21,5 16,0 14,3 19,0 25,1 20,0 16,5 22,0 29,0 25,0 19,5 26,0 33,4 31,5 22,5 30,0 37,9 40,0 26,0 34,7 42,5 50,0 29,3 39,0 47,4 63,0 33,0 44,0 52,0 80,0 36,8 49,0 57,0 100,0 42,0 56,0 63,0 120,0 47,3 63,0 68,0

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Factores de Corrección (fc) Como se mencionó antes, la capacidad básica ha sido calculada bajo unas condiciones muy concretas. Es por ello que surge la necesidad de aplicar unos factores de corrección a la capacidad básica (B) que nos permitirán obtener un valor de la capacidad que se ajuste a nuestras condiciones de operación. Los factores se desarrollan a continuación. 1. Factor de densidad específica aparente (fd) Para los valores de densidad aparente (a) distintos a 1,6 ton/m3, el factor de densidad será:

2. Factor de Rechazo (fr) El factor de rechazo es cuantas partículas están por encima de la dimensión de la malla. Para corregir el valor se tiene la siguiente tabla:

Tabla 8. Factor de Rechazo.

Porcentaje de rechazo % 0 5 10

Factor de Rechazo (fa) 1,10 1,08 1,06

15 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80

1,04 1,02 1,00 0,98 0,96 0,94 0,92 0,90 0,88 0,86 0,84

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3. Factor de Semitamaño (fs) El factor de semitamaño es el contenido de partículas que son inferiores a la mitad de la luz de la malla. Para corregir esta condición se tiene la siguiente tabla:

Tabla 9. Factor de Semitamaño.

Porcentaje de semitamaño (%) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

Factor de semitamaño (fs) 0,50 0,55 0,60 0,65 0,72 0,77 0,85 0,92 1,00 1,10 1,20 1,30 1,45 1,60 1,75 1,95 2,20 2,55 3,00 3,65

4. Factor de Rendimiento, E (fe) Los valores del coeficiente de eficiencia o rendimiento para rendimientos usuales son los siguientes: Tabla 10. Factor de Rendimiento.

Rendimiento (%) 98 96 94 92 90 85 80

Factor de eficiencia (fe) 0,60 0,85 1,00 1,05 1,12 1,26 1,41

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5. Factor de Cribado por vía Húmeda (fa) Para cribados por vía húmeda (Humedad mayor al 9%) hay que introducir un nuevo factor de corrección cuyo valor dependerá de la luz de la malla. Tabla 11. Factor de cribado por vía húmeda.

Luz de la malla (mm) < 0,50 1,00 1,25 2,00 4,00 5,60 6,30 8,00 10,00 11,20 12,50 14,00 16,00 20,00 22,40 31,50 40,00 50,00

Factor de cribado por vía húmeda (fa) 1,00 1,42 1,70 2,20 2,50 2,35 2,25 2,00 1,42 1,35 1,30 1,25 1,20 1,12 1,13 1,06 1,03 1,00

6. Factor de Abertura de Malla (fm) Este factor va a depender del tipo de abertura que posea la malla (cuadrada, rectangular y redonda) tomando como valor los que se presentan en la siguiente tabla: Tabla 12. Factor de abertura de malla.

Tipo de abertura Cuadrada Redonda Rectangular

Factor de Abertura de Malla (fm) 1,00 0,80 1,20

7. Factor de Lajosidad (fl) Se consideran lajas aquellas partículas cuya longitud es 3 veces a cualquiera de las otras dos dimensiones. La presencia de lajas puede hacer disminuir la capacidad de la criba es por eso que se debe reconocer el porcentaje de lajas que forman parte de la alimentación y aplica el factor de corrección correspondiente. Se usa la siguiente tabla:

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Tabla 13. Factor de lajas.

% Lajas