Diseño Del Tornillo Helicoidal Para El Transporte de Azucar

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTEE DE AZUCAR TRANSPORT CURSO

:

DISEÑO DE ELEMENTOS ELEME NTOS DE MAQUINA II

DOCENTE

:

ING. RICARDO RODRIGUES PAREDES.

 ALUMNOS

:

SILVA OLIVERA CESAR CESAR FUENTES ACUÑA FREDDY ODAR GUERRERO MAYKOOL ELVIS CAUSHA

CICLO

:

Diseño de elementos de maquina II

2014-I

Página 1

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

INTRODUCCION

El presente trabajo tiene como finalidad el diseño de un tornillo transportador el cual en la actualidad sirve como un medio de transporte de masas de costos bajos o económicos con respecto a otros tipos de transportadores. La aplicación de este tornillo helicoidal lo hemos tomado en una planta azucarera en concreto de la Empresa Agroindustrial Pucalá S.A.”, la encontramos en la zona de producción específicamente

en la salida de los clarificadores. Su uso se da más que todo por su gran versatilidad y facilidad de instalación a la vez que se puede instalar en cualquier tipo de ambiente y espacio. Con todos estos beneficios se demostrará la conveniencia de su uso con respecto a costos y facilidades que posee.

Diseño de elementos de maquina II

Página 2

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

I.- OBJETIVOS -

Diseñar un tornillo transportador que sea eficaz y muy económico con facilidad de montaje.

-

Lograr que el diseño satisfaga los requerimientos del cliente; para que que el producto sea de buena calidad.

II.- DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PRODUCTIVO 2.1 CARACTERISTICAS DEL PROCESO DEL AZUCAR: La Caña de azúcar es una planta gramínea tropical que mediante la disminución de la humedad (supresión de riego mediante agoste) se acelera el proceso de maduración o secamiento del follaje en la parte superior del tallo lo que ayuda a la quema previa a la cosecha de la caña.

Diseño de elementos de maquina II

Página 3

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

DIAGRAMA DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DEL AZÚCAR.

Diseño de elementos de maquina II

Página 4

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

La caña de azúcar desde que llega a la planta su proceso o recorrido es el siguiente:

1. La caña de Azúcar Llega en traylers o camiones a la planta.

2. Pesado y Muestreo: El pesado se realiza en balanzas para traylers; el muestreo se realiza para determinar algunas características de la caña. Los constituyentes de la caña por lo general están en el siguiente porcentaje:  Agua

75%

Sustancias Orgánicas

24%

Sustancias Inorgánicas

1%

Y la composición del jugo en: Sacarosa

78 – 88 %

Glucosa

2 – 4 %

Fructuosa

2 – 4 %

Sales de Acidos Inorgánicos

1.5 – 4.5 %

Sales de Acidos Orgánicos

0.5 – 0.6 %

Diseño de elementos de maquina II

Página 5

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

Gomas

0.3 – 0.6 %

No Azucares no identificados

3.0 – 5.0 %

Cera, grasa, Fosfatos

UNPRG

0.05 – 0.15 %

3. Limpieza y Preparación: La caña madura, quemada y cortada llega a través de camiones y recepcionada en conductores (mesa alimentadora) Los sistemas de limpieza que se tiene son: 

Limpieza Húmeda : mediante chorros de agua a presión o caídas de

agua. 

Limpieza Seco : Mediante despajadores (rodillos) y ventiladores de tiro

forzado para eliminar tierra y polvo. La Preparación de la Caña tiene como finalidad acondicionar la caña y cortarla en pequeños pedazos desmenuzarlos sin extraer jugo, para aumentar la capacidad de molienda y mejorar la extracción de jugo en los molinos. Entre los Equipos de preparación de la caña tenemos: 

Cuchillas o Machetes: colocados sobre un eje transversal los cuales

trozan la caña. 

Desfibradora: Utilizada para aumentar la extracción de los molinos

ubicados después de las cuchillas. Posee una serie de discos en todo el ancho del conducto encerrados en un cilindro (entre cada dos discos se encuentran los martillos articulados). 

Desmenuzadora: Es un molino de dos mazas, es el primer equipo

preparador extractor. Aquí se logra extraer el 40 – 50 5 del jugo absoluto de caña.

Diseño de elementos de maquina II

Página 6

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

4. Molienda, Extracción de Jugo: La extracción en molinos, Trapiche o Tanden tiene como objetivo extraer de la caña el máximo posible de la sacarosa en ella contenida. En un trapiche la extracción de jugo se da por: 

Compresión : Consiste en exprimir la caña entre grandes mazas de

acero, lo que nos da como residuo el Bagazo el cual se almacena en bagaceras o es enviado a las Calderas para ser quemadas. 

Lixiv iación y Perco Perco lación  lación : se realiza en difusores donde se requiere

que las células de la caña sean rotas en un 93 – 94 %. El Proceso de Extracción se da de la siguiente forma: 

Desmenuzadoras: El cual:

 Asegura la alimentación al trapiche.  Extrae una apreciable cantidad de jugo  Prepara la caña, facilita la toma de esta por los molinos y la extracción de ella. 

M o l i n o s :  Son 3 cilindros horizontales de acero fundido que tienen la

función de recibir, comprimir y entregar la caña extrayéndole la mayor cantidad de jugo para dejarlo en forma de bagazo. 

Conductores Intermedios  : Conducen el bagazo de la salida de un

molino hasta la entrada de otro. 

Cadenas y Conductores : Tablillas metálicas que conducen el flujo

Diseño de elementos de maquina II

Página 7

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

desde uno a otro molino. Esquem a de Extracción  .

Promueve una mayor recuperación de la sacarosa almacenada en el jugo de caña. La imbibición persigue lograr el reemplazo del jugo absoluto de la caña por agua mediante su aplicación continua para lograr la dilución del  jugo absoluto hasta quedar únicamente el jugo residual. Control Microbiológico :

Para disminuir pérdidas que se producen por inversión de la sacarosa y/o formación de otros compuestos no azucares debido a la presencia de micro organismos. En la sección sección de la molienda la población microbiana que llega al ingenio, formando parte de la flor microbiana; o bien en polvo y la tierra que acompaña a los tallos y hojas de caña que entran en el proceso.

5. Jugo Mezclado: Es el jugo absoluto mezclado con los jugos provenientes de los molinos y el agua de dilución, que se bombea al departamento de cocimiento. Purificación :

Para remover los No Azucares. Se realiza por la adición al jugo de Lechada de Cal (Encalamiento) que Diseño de elementos de maquina II

Página 8

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

forma un precipitado de Ca 3 (PO4)2  que arrastra consigo parte de las impurezas.

6. Calentamiento del Jugo: Se lleva a cabo en Intercambiadores de calor de tubo y carcasa en las cuales el vapor (Agente de Calentamiento) va por el exterior de los tubos y el Jugo por el interior. Es conveniente calentarlo a una Temperatura superior de 2 a 3 ºC al punto de Ebullición del jugo a presión atmosférica.

7. Clarificación de Jugo: El objetivo es obtener u jugo claro y una cachaza densa.  Aquí se produce la separación de los sólidos coagulados por sedimentación para obtener un jugo claro, transparente y brillante. Permite obtener Azúcar de alta calidad al lograr disminuir la mayor cantidad de impurezas de los jugos.

Filtración de Cachaza:

Es una operación unitaria que permite la separación sólido  – líquido. Los lodos producidos en el Clarificador son sometidos a una operación de filtración (en aparatos continuos que trabajan al vacío) el espesor de la torta Diseño de elementos de maquina II

Página 9

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

producida debe ser entre 7  – 8 mm para permitir un buen lavado y por lo tanto un buen agotamiento de la Cachaza. Problema en Clarificadores:  Son 

  Alto Brix (Cantidad de sólidos solubles (compuestos orgánicos e inorgánicos) que se encuentran disueltos en agua de la caña) en el jugo mezclado que frena la velocidad de sedimentación.



Alcalinización deficiente, que puede deberse a la mala calidad de Cal.



Alto contenido de materias extrañas.

8. Evaporación: Se realizan diversos cambios físicos que en su estado final permitirán la obtención del Azúcar en forma cristalina. Se da por: 

  Evaporadores de múltiples efectos: Para concentración de jugos,  jarabes de punto próximo al de saturación.



Tachos: Hasta la formación de cristales del tamaño deseado.

Los cambios producidos más significativos son los relacionados con el aumento o disminución de pureza (porcentaje de azúcar cristalizable en el total de sólidos disueltos en una solución) al pasar de jugo clarificado a los concentrados.

Diseño de elementos de maquina II

Página 10

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

9. Cristalización: Se verifica mediante la concentración de jarabe procedente de la evaporación hasta convertirse en una masa viscosa con aumento de densidad, cambiando físicamente de estado líquido a semi sólido, siendo este estado donde se cristaliza el azúcar. Objetivo: 

Transformación del azúcar en solución a un estado cristalino que en la centrífuga produzca un alto rendimiento de azúcar como producto.



  Lograr la mayor transformación posible de la Sacarosa disuelta a cristales.

Diseño de elementos de maquina II

Página 11

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

10. Separación Centrífuga: Constituye la separación de los cristales a granos de azúcar de la miel madre. Se realiza en máquinas denominadas Centrífugas.

Diseño de elementos de maquina II

Página 12

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

11. Secado: Es una operación mediante la cual se le da acabado final al producto en cuanto a calidad, presencia y garantía de almacenamiento. Esto se mide sobre la base de la remosión de la humedad, consumo de energía, retroceso de azúcar y calidad de producto.

12. Azúcar: Que es el producto final de este proceso.

Diseño de elementos de maquina II

Página 13

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

2.2 REFERENCIAS DE LOS GUSANOS GUSANOS TRANSPORTADORES: A.-CONCEPTO: El tornillo transportador, uno de los más antiguos y más simples métodos usados para el movimiento de la masa de materiales, consiste principalmente de un tornillo transportador rotando en un canal estacionario. El material ubicado en el canal es movido a lo largo de toda su longitud mediante la rotación del tornillo. Cojinetes colgantes soportan el tornillo. Entradas, salidas, puertas y otros accesorios controlan el material y su disposición. El tornillo transportador es compacto y fácilmente adaptable en ambientes congestionables, sus soportes son simples y fácilmente instalables. Es versátil y será montado en las posiciones horizontales, inclinadas y verticales. Será usado para controlar el flujo de material en las operaciones de procesamiento las cuales dependen de precisos agrupamientos. Ellos serán usados como un mezclador, agitador o batidor de mezcla y mezclar ingredientes secos o fluidos, proporcionar cristalización o acción coagulante o mantener soluciones en suspensión. El tornillo transportador será efectivamente sellado contra el escape de polvo, emanaciones o el ingreso de tierra o humedad. Será enchaquetado para servir como un secador o enfriador. Será suministrado en una amplia variedad de materiales resistentes a la corrosión, abrasión o calor. Los tornillos transportadores son usados como taladros de suelo para excavar huecos de pilares o postes a taladrar debajo de carreteras para la instalación de alcantarillas. Ellos también serán usados ampliamente en mezcladores, máquinas de trillo, embaladoras de paja, sopladores de forraje y otras muchas máquinas de granja.

Diseño de elementos de maquina II

Página 14

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

El tornillo transportador es la porción rotativa de un gusano transportador en el cual le imparte suave y positivo movimiento al volumen del material que está siendo transportado. Consiste de un tramo de espiral montado sobre un tubo y está hecho en mando a izquierda o a derecha para adaptarse a la rotación del tornillo y dirección derecha del viaje del material. El eje conductor del tornillo transportador conecta el tornillo transportador a la unidad de conducción y transmite el movimiento rotatorio al tornillo. Pernos de unión aseguran el eje conductor en el tornillo transportador. El eje conductor del transportador, eje extremo y acoplamiento soportan las secciones del tornillo transportador y les ayuda en el alineamiento. El eje extremo está ubicado en el extremo opuesto del eje conductor. Los acoplamientos son usados para conectar las sucesivas secciones del tornillo transportador, cuando hay más que una sección es necesario ajustar la longitud total del transportador. Los ejes y acoplamientos son asegurados en el tornillo transportador mediante pernos de unión.

Diseño de elementos de maquina II

Página 15

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

B.- CLASIFICACION: Se clasifican de la siguiente forma: 1. Tornillo transp transp ortador de volante helicoidal:

La volante helicoidal es hecha con un paso regular aproximadamente igual al diámetro. 2. Tornillo transp transp ortador de volante vola nte localiz localizada: ada:

Son hechos de volantes individuales, talladas cada uno a partir de un plato plano de acero formando interiormente una hélice. 3. Torn illo transpo rtador de corred era rápid a:

Diseñado para un fácil desmontaje del cangilón transportador. 4. Tornillo transportador de volante seccionada:

Tiene ranuras seccionadas en la periferia tanto en volantes helicoidales como en las localizadas. 5. Tornillo transp transp ortador de volante vola nte seccionada seccionada y plegada: plegada:

Provistos de segmentos plegadas, los cuales actúan como aspas levantadoras produciendo un efecto de cascada. 6. Tornillo transp transp ortador de volante vola nte seccionada seccionada con canaletes: canaletes:

Tienen canaletes montados en intervalos que contrarrestan el flujo de los materiales. 7. Tornillo transportador con canalete canal etes: s:

Tiene canaletes espaciados en intervalos que ayudan parcialmente a oponerse al crecimiento del volumen del fluido.

Diseño de elementos de maquina II

Página 16

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

8. Tornillo transportador de paso corto:

Son de regular construcción, excepto en aquellos en los que el paso de la volante es reducida. 9. Tornillo transportador con volante de banda:

Consiste de una volante helicoidal continua fabricada en barra de acero y asegurada a la barra de transmisión por medio de soportes agarrantes. 10. Tornillo transportador acanalado: acanalado:

Formado por hojas de acero montados sobre prisioneros insertados a lo largo del eje. 11. Tornillo trans portador de acero inoxidable:

Son fabricados para satisfacer requerimientos específicos (resistencia a la corrosión, moderar el calor desenvuelto, etc.). 12. Tornillo trans portador de v olante delgada:

Son frecuentemente usados como tornillos alimentadores para transportar materiales aterronados quebradizos. 13. Torn illo tr ansp ortad or de d iámetro escalon ado:

Consiste de volantes de diferentes diámetros, cada uno con su propio peso regular, colocados unos tras otros sobre una tubería o eje. 14. Tornillo transp ortador de p aso escalonado:

Son gusanos con una secuencia singular formado por un grupo de volantes localizados incrementando el paso. 15. Tornillo transp ortador de p aso largo :

Son ocasionalmente usados como agitadores de líquidos.

Diseño de elementos de maquina II

Página 17

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

16. Tornillo transp ortador de d oble v olante:

Son de paso regular, proveen una suave y apacible fluidez. 17. Tornillo transpo rtador de d oble vo lante de paso co rto:

 Aseguran una correcta regulación de la alimentación y fluidez en los gusanos alimentadores. 18. Tornillo transp ortador de v olante en cin ta:

Consiste en una barra de acero enrollada para formar una volante de cinta helicoidal continua asegurada al eje por medio de agarraderas de acero soldadas en intervalos espaciados. 19. Tornillo transp ortador de v olante en cin ta con canaletes. canaletes.

Proporcionan un moderado mezclado de los materiales que están siendo transportados. 20. Tor nill o tr ans po rtad or c on hé lices de c int a múltip múltip les:

Consiste de dos o más hélices de diferentes diámetros y de mandos oponentes, montados unos tras otros sobre una misma tubería o eje. 21. Torn illo trans po rtador r esistente a la fricc ión: ión:

La particularidad de este servicio lo encontramos cuando transportamos materiales friccionantes. Existen diferentes métodos para este caso tales como: -

Superficies duras por medio de la aplicación de una combinación combinación especial.

-

Segmentos de hélices separables endurecidos o de uso por pasos.

-

Transportadores hechos de caucho o goma elástica.

-

Aceros de alto carbón capaz de un tratamiento térmico.

Diseño de elementos de maquina II

Página 18

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

22. Tornillo trans portador resistente a la co rrosión:

Son fabricados de acero inoxidable, cobre, latón, bronce, níquel, metal monel, aluminio y otros. Galvanizado, estañado, plateado y otros métodos de revestimiento han proveído un

efectivo medio de condiciones

anticorrosivas. 23. Tornillo transportador resistente al calor:

Mayormente son fabricados de aleaciones garantizable a la resistencia de altas temperaturas, así como de acero inoxidable y acero gris.

Diseño de elementos de maquina II

Página 19

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

C.-DATOS GENERALES DE DISPOSICION: Los siguientes son algunos datos generales que contribuirán a una económica, eficiente y satisfactoria instalación del transportador de tornillo. 1. Tornillos Transportadores:

Usar tornillos de ambas longitudes regular (normal) y corta, listados en la próxima página, para obtener la longitud total del transportador requerida. Usar tornillos de longitudes especiales sólo cuando sea necesario. Solamente una cara o lado de la hélice del tornillo se encuentra en contacto con el material a ser transportado. Esta cara queda libre de esfuerzos para facilitar y no impedir el flujo. Para asegurar esta condición, no debe hacerse la rotación a la inversa sin antes haber invertido los extremos del tornillo transportador, o a la inversa, no debe invertirse los tornillos sin haber invertido la rotación. Tornillos transportadores para operación reversible pueden ser proporcionados para requerimientos específicos. Es omitido, dejando la tubería vacía encima de la entrada de la última descarga para prevenir el exceso de material.

2. Soportes:

Los soportes deben estar localizados claramente en todos los empalmes del cangilón, así como aberturas y entradas de descarga. En puntos de soporte, son colocados en aproximadamente 180 grados a ambos para facilitar la continuidad del flujo a través del espacio del soporte.

Diseño de elementos de maquina II

Página 20

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

3. Extrem o del Cangilón:

Los extremos del cangilón, ajustados con cojinetes dobles de bolas o de rodillos o transmisiones de engranaje de tornillo sin fin, tienen una amplia capacidad de empuje para cualquier transportador dentro del rango fijado y una precaución aparte para el empuje es innecesaria. Los extremos del cangilón sellados deben ser usados para protección adicional del o para el material a ser transportado o para proteger y preservar los cojinetes del extremo del cangilón y los ejes cuando se manejan materiales abrasivos o corrosivos. 4. Empu jes en el extremo:

Un cojinete auxiliar de empuje final o en el extremo es recomendado para transportadores que usan extremos de cangilón con soportes estáticos o fijos provisionales. La localización preferida es en el extremo de la transmisión, pero puede ser localizada en el extremo opuesto si es nece3sario por limitaciones de disposición.

5. Cub a o cang ilón:

Cangilones de 5 y 10 pies de longitud deben ser usados dondequiera que sea posible. La sección corta del cangilón, cuando sea necesario, debe estar localizada en el extremo opuesto de la longitud corta del tornillo. Los extremos de las bridas deben estar provistas con pie o base, si las disposiciones de soporte lo permiten, para permitir el cambio de los extremos del cangilón sin desarreglar la alineación del cangilón. Diseño de elementos de maquina II

Página 21

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

Las conexiones de bridas deben estar equipadas con un pie dondequiera que el espacio de soporte lo permitan. Por otra parte, use sillas (collarines o cojinetes) a medida que se requiera. 6. Tubos de descarga:

Esto es práctico para proveer un tubo adicional de descarga en el extremo del transportador o una puerta de alivio abisagrada en la cubierta encima del tubo de la última descarga como una protección de inundación o derrame para el transportador.  Aparatos eléctricos de corte de varios tipos pueden ser usados como resguardos efectivos.

7. Mecanismo de transmisión:

Instalar la transmisión en la descarga final (extremo) cuando sea posible o práctico. Transmisiones las cuales son “autocontenidas” son recomendadas,

puesto que ellos no requieren soportes adicionales.

D. SELECCION: Información suficiente está disponible para fácilmente seleccionar los componentes recomendados para el manejo de materiales en condiciones de operación por debajo de lo normal en transportadores de tornillos horizontales. 1. Transportadores de Tornillo:

Los transportadores de tornillo consisten de un tornillo rotatorio operando en un cangilón estacionario para transportar material desde un punto hasta otro. Los

Diseño de elementos de maquina II

Página 22

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

tornillos transportadores son hechos en longitudes regulares o cortas y a mano derecha o a mano izquierda para adaptarse a cualquier aplicación. La alimentación de material al transportador debe ser controlada y de velocidad uniforme. Los transportadores de tornillo son adaptables para el manejo de una gran variedad de masa de materiales 2. Materiales:

Muchos volúmenes de materiales son manejados fácil y eficientemente en transportadores de tornillo. No obstante, para asegurar la mejor selección posible de los componentes, es recomendable considerar las características físicas, químicas y de manejo de todos los materiales que se dan. Las características esenciales incluyen tamaño, fluidez y abrasividad de los materiales. Otras características, tales como contaminación, corrosividad, degradación y grado de plumosidad, etc. pueden influir en el manejo y deben darse las consideraciones necesarias. Las consideraciones deben ser dadas también para materiales los cuales pueden asumir diferentes características por debajo de las condiciones seguras de procesamiento, el ambiente, tiempo o almacenamiento. Mucho de los materiales más comunes son clasificados en la tabla 1 y son dados como una guía en la selección de los componentes apropiados. Los materiales que no aparecen en la lista pueden ser clasificados por comparación con materiales similares o estableciendo una clasificación usando la tabla 1. En el laboratorio Link  – Belt se dispone de las facilidades para probar y clasificar todas las clases de materiales.

Diseño de elementos de maquina II

Página 23

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

3. Ap licac ion es típic as:

Ocasionalmente las características son manejadas de tal manera que estos requieren más que equipo convencional o regular para este propósito, tales como: -

Cuando los materiales son extremadamente calientes, los moldes de los tornillos y los cangilones pueden ser usados o pueden ser hechos de aleaciones de metal para altas temperaturas.

-

Si los materiales son pegajosos o viscosos, la rapidez de la la cinta del tornillo transportador puede ser seleccionada. Además, capas especiales aplicadas a los tornillos y cangilones pueden también ayudar al flujo del material.

-

Materiales extremadamente abrasivos pueden requerir tornillos y cangilones hechos de material resistente a la abrasión o los tornillos pueden ser provistos con velocidades para superficies duras.

-

Cuando los materiales son corrosivos, puede ser preferible hacer los tornillos transportadores y cangilones de acero inoxidable, níquel, etc.

-

Si los materiales están para ser mezclados o ventilados, un tornillo transportador de cintas rápidas o una de velocidades reducidas, o uno de estas combinaciones con paletas puede ser usado para obtener los resultados deseados.

-

Materiales los cuales son para ser calentados o enfriados pueden requerir cangilones cubiertos para la circulación caliente o media fría.

-

Materiales que se pueden contaminar, pueden requerir cojinetes autolubricantes y en la construcción de tornillos y cangilones se eliminará cavidades, grietas, etc.

Diseño de elementos de maquina II

Tales tornillos y cangilones Página 24

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

prevendrán la acumulación del material y facilitan la limpieza. Cuando existan aplicaciones inusuales o condiciones severas de operación o donde pueda existir dudas para la correcta selección de los transportadores de tornillo, consultar con Link-Belt.

4. Com o seleccionar seleccionar un tornillo transportador horizontal:

Considerar los siguientes factores cuando seleccione un transportador de tornillo horizontal: - Clase y característica del material a ser manejado, tales como: como:

tamaño, fluidez, abrasividad, etc. - El peso del material en en libras por pie cúbico. - Máxima velocidad a la cual es manejado el material en pies cúbicos

por hora. - Tamaño máximo de los trozos en pulgadas, tamaño promedio del

material y porcentaje de trozos en el volumen total. - Longitud del transportador en pies

Con esta información conocida, procedemos como sigue: .- Establecer la clase de material.- Por tabla hallar la clase y peso de material a ser manejado. Si este material particular no está en lista, lista, seleccionar uno con características similares o determinar la clasificación usando la tabla tabla 1. Una consideración adicional relativa a la capacidad debe ser dada para el manejo de materiales los cuales deben ser ventilados y fluidos convenientes, caso y, o materiales que se traban o se enredan, clase x.

- Determinar el tamaño del Tornillo Transportador.- Conociendo la clase de material, tamaño de los trozos y capacidad requerida, dirigirse Diseño de elementos de maquina II

Página 25

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

a la tabla 2 y determinar el diámetro del tornillo basado en el tamaño de los trozos o la capacidad en la máxima velocidad recomendada, cualquiera de los dos mandará. - Determinar la velocidad del Tornillo transportador.- Conociendo el diámetro del tornillo de la tabla 2, obtenemos la capacidad en una RPM. Calculamos la velocidad velocidad final del tornillo transportador dividiendo dividiendo la capacidad requerida entre la capacidad en una RPM. - Determinar las especificaciones de los componentes.- Usando la clasificación del material, longitud del material y diámetro del tornillo, dirigirse a la tabla 3 y determine el grupo de componentes y el diámetro de acoplamiento requerido para la longitud actual del transportador. Para longitudes de transportadores que excedan éstas listas, consultar a Link-Belt. Soportes con material antifricción y cojinetes de bolas son regularmente usados para condiciones de operación normales allí donde la lubricación es permitida. permitida. Soportes de cojinetes cojinetes de madera impregnados en aceite son usualmente usados allí donde la contaminación del material debe ser evitado. evitado. Soportes con otros tipos de cojinetes pueden ser suministrados, consultar a Link-Belt Conociendo el grupo de componentes, el diámetro del tornillo y el diámetro

de

acoplamiento,

dirigirse

a

la

tabla

4

para

las

especificaciones de los componentes y determinar el tipo e cojinete de soporte, acoplamiento, tornillo, espesores del cangilón y cubierta. Cuando los ejes de transmisión, extremos de los ejes y acoplamientos operan en cojinetes de bolas, el torque de arranque es reducido y la eficiencia total del transportador es incrementada.

Diseño de elementos de maquina II

Página 26

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

5. Cálcu lo de la po tenc ia req ueri da: La siguiente fórmula puede ser usada para calcular la potencia:

H=A*G Donde: H = HP(Caballos de fuerza) en el eje de transmisión del transportador.

 A = Potencia equivalente = C * L*K / 1000000 C = Capacidad en pie 3 / hora L= Longitud del transportador en pies. K= Factor de potencia de la tabla. G= 1.00 cuando A= 5.0 o más. Cuando A = menor que 5.0 obtenemos el valor de G de la tabla 5. Con la potencia y velocidad en el eje de transmisión del transportador conocidos, establecer las disposiciones típicas de transmisión paginas 276-277. La potencia en el motor es igual a la potencia en el eje de transmisión del transportador dividido entre la eficiencia total de la transmisión seleccionada. III.- CALCULOS Y DIMENSIONES DE PRINCIPALES ELEMENTOS DE MAQUINA

3.1 DISEÑO DEL GUSANO TRANSPORTADOR PARA GUSANO 1 3.1.1 CALCULO DE LA POTENCIA:

Potencia de trabajo: Requerimientos: -

Capacidad: 4 TN / h (dato de la empresa)

-

Material: azúcar industrial

-

Disposición del gusano: Horizontal

-

Longitud: 39.37pies (12 metros)

Diseño de elementos de maquina II

.

C

m 

ρ

Página 27

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

Cálculo del Caudal Volumétrico: Según el manual Link – Belt:

 del azucar = 65 lb / pie

3

= 1.04TM / m

3

reemplazando: 3

3

C = 3.85 m  / h = 140 pie  / h

Cálculo de la potencia: Teniendo como referencia el manual de Link – Belt calculamos la potencia de trabajo: -

De la tabla 1: El material del gusano pertenece a la clase 60C1/235X

-

De la tabla 2: Diámetro del Tornillo: 6” Máxima medida agregada: 1.5”

Máxima velocidad recomendada: 120 RPM 3

Capacidad para la máxima velocidad recomendada: 180 pie

h 3

Capacidad por cada RPM: 1.49 pie  / h Llenado de la Cuba: 30% -

De la Tabla 3: Componente del grupo G, H, J Máxima longitud a transportar: 39.37pies (12 metros) Diámetro de acoplamiento: 1.5”

-

De la Tabla 4: Componente del grupo H Número del tornillo para aletas helicoidales: 6H304 Espesor de la Cubierta: Calibre 16

Según manual practico para manejo de granos super brix:

Diseño de elementos de maquina II

Página 28

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

HP = A x C  A = 4.13 x m3 por hora x longitud/1000 Donde: C = 2.0 para A = 1 o menor 1.5 para A entre 1 y 2 1.25 para A entre 2 y 4 1.1para A entre 4 y 5 1.0 para A mayor a 5 Sabemos que: C = 1.49 m3 / h L = 12 metros Entonces reemplazando:  A = 4.13 x 1.49x 12/1000 = 0.0738 Calculamos el factor de forma C: C = 2.0 Por lo tanto : HP = 0.1476hp Potencia de Fricción: Es la potencia consumida en vencer la fuerza de fricción entre las capas del material. -

La carga en el gusano es de 4000 kg./h.

HPf = LNFdFb/1000000 Donde: L: en pies N: velocidad de giro Fd: factor del diámetro del tornillo Fb: percha del factor productivo HPf = (39.37x 120 x 18 x 3)/1000000 = 0.25hp

Diseño de elementos de maquina II

Página 29

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

Para gusano 2 Potencia de trabajo: Requerimientos -

Capacidad: 4. TN / h

-

Material: AZUCAR INDUSTRIAL

-

Disposición del gusano: Horizontal

-

Longitud: 4 metros(13.12 pies)

Cálculo del Caudal Volumétrico: Según el manual Link – Belt: .

C

m 

ρ

 del azúcar = 65 lb / pie 3 = 1.04 TM / m3 reemplazando: C = 3.85 m3 / h = 140 pie3 / h Cálculo de la potencia: Teniendo como referencia el manual de Link  –  Belt calculamos la potencia de trabajo: -

De la tabla 1: El material del gusano pertenece a la clase 60C 1/235X

-

De la tabla 2: Diámetro del Tornillo:6” Máxima medida agregada: 1.5”

Máxima velocidad recomendada: 120 RPM Capacidad para la máxima velocidad recomendada: 180 pie3 h Capacidad por cada RPM: 1.49 pie3 / h Llenado de la Cuba:30% Diseño de elementos de maquina II

Página 30

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

-

UNPRG

De la Tabla 3: Componente del grupo G, H, J Máxima longitud a transportar: 13.12 pies (4 metros) Diámetro de acoplamiento: 1.5”

-

De la Tabla 4: Componente del grupo H Número del tornillo para aletas helicoidales: 6H304 Espesor de la Cuba: calibre 16

Según manual practico para manejo de granos super brix: HP = A x C  A = 4.13 x m3 por hora x longitud/1000 Donde: C = 2.0 para A = 1 o menor 1.5 para A entre 1 y 2 1.25 para A entre 2 y 4 1.1para A entre 4 y 5 1.0 para A mayor a 5 Sabemos que: C = 3.85 m3 / h L = 4 metros Entonces reemplazando:  A = 4.13 x 3.85 x 4/1000 = 0.0246 Calculamos el factor de forma C: C = 2.0 Por lo tanto : HP = 0.0492hp Diseño de elementos de maquina II

Página 31

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

Potencia de Fricción: Es la potencia consumida en vencer la fuerza de fricción entre las capas del material. -

La carga en el gusano es de 4000 kg./h.

HPf = LNFdFb/1000000 Donde: L: en pies N: velocidad de giro Fd: factor del diámetro del tornillo Fb: percha del factor productivo HPf = (13.12x120 x 18 x 3)/1000000 = 0.085hp Potencia del Motor Potencia necesaria: La potencia necesaria será la suma de la potencia de trabajo y la potencia para vencer la fuerza de fricción: PN = Pot. fricción + Pot. trabajo Donde: Potencia de fricción = 0.25 HP Potencia de trabajo = 0.1476 HP

Entonces: PN = 0.3976HP

Potencia del Motor:

Diseño de elementos de maquina II

Página 32

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR



UNPRG

Para calcular la potencia del motor consideramos un factor de seguridad: f . s = 1,5

f.s=

PMOTOR PN

P MOTOR = f . s x PN P MOTOR = 1,5 x 0.3976.P P MOTOR = 0.5965H..P P MOTOR = 0.5965 HP (valor comercial)



De los catálogos de DELCROSA tenemos: Motor tipo

: TM 1714ª

Potencia

0.6 HP

Frecuencia

: 60 Hz

RPM

: 11

Reductor tipo : P 37 Reducción

: 157.183

Peso

: 100Kg

3.1.2 CALCULO DE LAS PLANCHAS DE FABRICACION DE LA HELICE: Para gusano 1

Tenemos los siguientes datos: Diámetro del gusano

: D = 6” = 15.24 cm

Paso

: P = 3” = 7.12 cm

Diámetro del eje (tubo) : d = 1.5” = 3.81cm = 38.1mm

CALCULO DE LA VELOCIDAD DEL TORNILLO

Diseño de elementos de maquina II

Página 33

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

V = P x RPM x 60 donde P = Paso Entonces: V = 0,072 m/seg. Según el manual del ingeniero mecánico MARKS 0,01  V  0,37 m/seg. 

Calculemos la potencia de trabajo en cada hélice: PTh

=

PTRABAJO x Paso Longitud total

Reemplazamos datos tenemos. PTh = 0.23 HP x 0,1476 pies 39.37pies PTh = 8.6228x 10 -4 HP =

0.0654 kg. – m Seg.



La fuerza que actúa sobre cada hélice del gusano será: F = PTh

=

V

0.064 kg.- m / seg. 0,0.072m / seg.

F = 9.08 Kg. -

La carga en el gusano es de 4000 kg.

-

Consideramos un coeficiente cinemático de fricción entre las capas del material: Uk = 0,33

-

La fuerza de rozamiento producida por el desplazamiento de la carga será: Ff = uk x Peso del material Ff = 0,33 x 4000Kg. Ff = 1320 kg.

-

Para el gusano; observamos que esta fuerza de razonamiento se traduce en una fuerza radial y otra axial

Diseño de elementos de maquina II

Página 34

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

Hallamos el ángulo de la hélice ():

-

tg  =

P

P (Paso) = 3”

D tg  =

D (diámetro) = 6”

3”

 x 6” Entonces:

 = 9,04º

observamos que: Fradial = Ff Sen  Fradial = 1320x Sen 9,04º Fradial = 207.4Kg  A esta fuerza hay que añadir la fuerza debida a la fricción: F’ = F radial x P

L/2 Consideramos L / 2 a que que a esa distancia del eje se encuentra un

soporte.

Entonces: F’ = 207.4 kg. x 0,0762 m

2.m F’ = 7.90 kg.

Fuerza total que actúa sobre la hélice: FT = F + F’

FT = 26.98 Kg. Hallamos la carga por unidad de longitud de la hélice: W = FT

=

16.98kg.

= 38.5024 kg. / cm

 D

 x 7.12cm.

W = ( w x 2  R = 13.67Kg.) Diseño de elementos de maquina II

Página 35

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

Para calcular el espesor de la hélice empleamos la teoría de placas planas:

Smax 

2 2 2 R 3W  2R 1  μ  ln r   R 1  μ   r  1  μ 

 2 t   2

R 1  μ   r  1  μ  2

2

  

Donde: R : Radio de la hélice (R= 11.43 cm) r

: Radio del tubo (r = 1.91cm)

W : Peso (W = w x 2 R = 13.67 kg.) t

: Espesor de la plancha

Para nuestro caso consideramos como material de las hélices:  Acero AISI C1020 laminado simple, cuyas características son:  = 0.3 Sy = 40000 lb / pulg2 = 2792.8 Kg. / cm2 Smax. = 0.6 Sy Entonces : Smax. = 1675.68 Kg. / cm2

Reemplazando datos en la fórmula de placas planas obtenemos: t = 0.0335cm.



Tomamos un t comercial igual a: t = 1/64 “ = 0.0397cm.



Recalculamos Smax.:

 2 (7.62)2 1  0.3 ln 7.62  (7.62)2 1  0.3  (1.91)2 1  0.3 1.91   S ma x  2 2 2 2  (0.0397) (7.62) 1  0.3  (1.91) 1  0.3  Diseño de elementos de maquina II Página 36   '

3x1.13

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

Donde:

S’ max max = 1193.18 Kg. / cm2 cm2 Entonces obtenemos un factor de seguridad: f.s = S max. / S’ max. = 1.40

Para gusano 2 Tenemos los siguientes datos: Diámetro del gusano

: D = 6” = 5.24 cm

Paso

: P = 3” = 7.12 cm

Diámetro del eje (tubo) : d = 1.5” = 3.81cm = 38.1 mm

CALCULO DE LA VELOCIDAD DEL TORNILLO

V = P x RPM x 60 donde P = Paso Entonces: V = 0,072 m/seg. Según el manual del ingeniero mecánico MARKS 0,01  V  0,37 m/seg. 

Calculemos la potencia de trabajo en cada hélice: PTh

=

PTRABAJO x Paso Longitud total

Reemplazamos datos tenemos.

Diseño de elementos de maquina II

Página 37

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

PTh = 0.0492 HP x 0,23 pies 13.12 pies PTh = 0,0008625HP = 0.0654 kg. – m Seg. 

La fuerza que actúa sobre cada hélice del gusano será: F = PTh

=

0.0654 kg- m / seg.

V

0,072m / seg.

F = 0.908 Kg. -

La carga en el gusano es de 4000 kg.

-

Consideramos un coeficiente cinemático de fricción entre las capas del material: Uk = 0,33

-

La fuerza de rozamiento producida por el desplazamiento de la carga será: Ff = uk x Peso del material Ff = 0,33 x 400Kg. Ff = 1320 kg.

-

Para el gusano; observamos que esta fuerza de razonamiento se traduce en una fuerza radial y otra axial

-

Hallamos el ángulo de la hélice (): tg  =

P

P (Paso) = 3”

D tg  =

D (diámetro) = 6”

3”

 x 6” Entonces:

 = 9,04º

observamos que: Fradial = Ff Sen  Fradial = 1320 x Sen 9,04º Fradial = 207.40 Kg

Diseño de elementos de maquina II

Página 38

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

 A esta fuerza hay que añadir la fuerza debida a la fricción: F’ = F radial x P

L/2 Consideramos L / 2 a que que a esa distancia del eje se encuentra un

soporte.

Entonces: F’ = 207.40 kg. x 0,0762 m

2m F’ = 7.90 kg.

Fuerza total que actúa sobre la hélice: FT = F + F’

FT = 16.98Kg. Hallamos la carga por unidad de longitud de la hélice: W = FT

=

16.98kg.

= 38.5024 kg. / cm

 D

 x 7.12cm.

W = ( w x 2  R = 13.67Kg.)

Para calcular el espesor de la hélice empleamos la teoría de placas planas: Smax 

2 2 2 R 3W  2R 1  μ  ln r   R 1  μ   r  1  μ 

 

2 t 2 

R2 1  μ   r 2 1  μ 

  

Donde: R : Radio de la hélice (R= 11.43 cm) r

: Radio del tubo (r = 1.91cm)

W : Peso (W = w x 2 R = 13.67 kg.) t

: Espesor de la plancha

Diseño de elementos de maquina II

Página 39

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

Para nuestro caso consideramos como material de las hélices:  Acero AISI C1020 laminado simple, cuyas características son:  = 0.3 Sy = 40000 lb / pulg2 = 2792.8 Kg. / cm2 Smax. = 0.6 Sy

Entonces : Smax. = 1675.68 Kg. / cm2

Reemplazando datos en la fórmula de placas planas obtenemos: t = 0.0335cm.



Tomamos un t comercial igual a:



t = 1/64 “ = 0.0397cm.



'

S ma x

Recalculamos Smax.:

 2 (7.62)2 1  0.3 ln 7.62  (7.62)2 1  0.3  (1.91)2 1  0.3 1.91    2  (0.0397)2  (7.62)2 1  0.3  (1.91)2 1  0.3    3x1.13

Donde: S’ max max = 1193.18 Kg. / cm2 cm2

Entonces obtenemos un factor de seguridad:

Diseño de elementos de maquina II

Página 40

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

f.s = S max. / S’ max. = 1.40

3.1.3 CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LOS DISCOS: Los dos gusanos tienen los mismos datos 

Tenemos como datos: D = 15.24cm. d = 3.81 cm. P = 7.12 cm. t

= 0.2381 cm.

 del material = 0.28 lb / pulg 3 = 7.7 x 10 -3 kg. / cm 3 

Primero recalculamos D y d: D' d'



π D π d

 P2  2  P2  2

De donde: D’ / d’ = 2.78

 Además: D’ - d’ = D - d = 15.24 - 3.81 = 11.43 cm

Entonces: D’ = 17.85 cm d’ = 6.42 cm

Utilizando valores comerciales: D’ = 7 “ d’ = 2 ½ “



Hallamos el peso de cada disco que viene dado por la siguiente fórmula: Reemplazando datos tenemos:

D'

2

P   

d'2  4

x   x t

P = 0.31 Kg.

Diseño de elementos de maquina II

Página 41

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR



UNPRG

El peso de la hélice por metro de longitud será: P’ = P / Paso

Entonces:

P’ = 4.35 Kg. / m

3.1.4 CALCULO DEL EJE POR EL METODO DE FATIGA: 

Si colocamos un rodamiento axial en el lado de descarga del eje, estará sometido a tracción, flexión y torsión.



Calculamos la fuerza que actúa sobre el eje (tubo):

max = 72600 x HP necesarios RPM (eje) Reemplazando datos:

max = 72600 x 4.58 59

max = 56.36 Kg. – m Fuerza Tangencial máxima: FTmax =  max / R Siendo:

R = D’ / 2

Entonces: FTmax = 5635.73 Kg. – cm / 21.59 cm FTmax = 322.2 Kg. 

Calculamos el peso por unidad de longitud del eje: P    x  

De

2

 di2  4

Donde: De = Diámetro Exterior del Tubo = 4 ½ “ = 11.43 cm di = Diámetro interior del tubo = 4” = 10.16 cm

 = Peso específico = 7.7 x 10 -3 Kg. / cm 2 Reemplazando en la fórmula: Diseño de elementos de maquina II

Página 42

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

Pe = 16.58 Kg. / m 

Diagrama de carga del eje:

Siendo l = 24 pies = 7.3152 m 

Diagrama de cortante: (+) (-)



Diagrama de Momento Flector Tenemos que el momento Flector máximo M max esta dado por: M max = W L2 8 En donde: M max = 192.84 Kg. - m



calculo de Fuerza Axial: La Fuerza Axial esta dado por: F axial = FTmax Tg 

Diseño de elementos de maquina II

Página 43

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

Donde:

 = Angulo de la Hélice Paso: P = 8” = 20.32 cm Diámetro: D =16” = 40.64 cm

Entonces:

 = arco tg ( P /  D) = 9.04º De donde: F axial = 2025.14 Kg. 

Diagrama de Torque:



Utilizamos la fórmula de la ASME para el cálculo de ejes:

S sd 

16   d 30 ( 1  K 4 )

2

   Fd0  1 K 2  2 Km x M   ( Kt x T ) 8  

Siendo: Ssd = Esfuerzo permisible a corte K = Relación di / d0

 = Factor de carga axial Km = factor de carga de momento flector Kt = Factor de carga de torsión M = Momento flector T = Momento Torsor d0 = Diámetro exterior del eje F = Carga axial

Diseño de elementos de maquina II

Página 44

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR



Primero calculamos el diámetro exterior del eje de: S sd 

16   d

3 0

Km x M 2  ( K t

x T )2

 Entonces  Enton ces :

d0  3

16   S sd

Km x M 2  ( K t

x T )2

Para hallar Kt y Km utilizamos la siguiente tabla: Tipo de carga para eje giratorio

Km

Kt

- Carga aplicada gradualmente

1.5

1

- Carga constante

1.5

1

Consideramos el eje sometido a carga constante: Km = 1.5 Kt = 1 Seleccionamos como material del eje un tubo con la designación:  A – 36 SCM 40 Ssd = 754.06 Kg. / cm 2 De datos anteriores sabemos que: M = 192.84 Kg. - m T = 84.66 Kg. - m Reemplazando datos en d0: d0 = 0.059 m = 5.93 cm debido a que d 0 es muy pequeño, tomaremos un diámetro exterior de 4.5” con un espesor de ¼”

Entonces: d0 = 4.5 “ di = 4.25 “ Diseño de elementos de maquina II

Página 45

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR



UNPRG

Calculamos el factor de carga axial para compresión (  ):  I 

r  

 A

pero :  I    A 

 

d 

 d i4 

d 

 d i2 

64   4

4 0

2 0

entonces: r  

d 

 d i2 

2 0

4

reemplazando datos : r   1.547 pulg 

Luego calculamos la relación de esbeltez: ( L / r ) Donde: L = 24 pies = 288”

Entonces: L / r = 288 / 1.547 = 186.17 L / r >115 El factor de carga axial estará dado por:

=

Sy

( L / r )2

n 2 E Donde: n = Constante que depende del tipo de apoyo, para nuestro caso lo consideraremos = 1.6 E = 1.7 x 10 6 Kg. / cm 2 Sy = 1256.77 Kg. / cm 2 Entonces reemplazando valores: 

 = 1.62

Hallamos la relación K: K = di / d0 = 4.25” / 4.5” = 0.94

Diseño de elementos de maquina II

Página 46

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR



Calculamos el eje según la fórmula fórmula de ASME:

S sd 

2

   Fd0  1 K 2  2 Km x M   ( Kt x T ) 8  

16   d 30 ( 1  K 4 )

Donde: Km = 1.5 Kt = 1 K = 0.94 M = 192.84 Kg. – m T = 84.66 Kg. – m

 = 1.62 Reemplazando datos obtenemos: Ssd = 601.89 Kg. / cm 2 

Tenemos que para nuestro material: Ssd = 754.06 Kg. / cm 2 Entonces: Ssd material > 601.89 Kg. / cm 2 



¡OK¡

Hallamos un factor de seguridad: f.s = S sd del material / S sd de trabajo reemplazando tenemos: f.s = 1.25



Por lo tanto el material seleccionado A  –  36 SCM 40 cumple con las condiciones. Entonces: Ssd del material > 724.19 Kg. / cm 2 f.s = 754.06 / 724.19 = 1.04

Diseño de elementos de maquina II

Página 47

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

 Al salir un factor de seguridad cerca de la unidad ( f.s = 1.04 ) usamos un material de mayor S sd: Con un Ssd = 921.62 Kg. / cm2 Luego se tendrá: f.s = 921.62 / 724.19 = 1.27

3.1.5 CALCULO DE SOLDADURA: 1. Determinación de la longitud longitud del cordón de soldadura: Paso (e) = 8” Diámetro de tubo ( d ) = 4.5” Diámetro exterior hélice ( D ) = 17”  B 

 d 2  e2

 B  16.24 pulg ( long.int. de la hélice )  A 

  D 2  e2

 A  54 pulg

a. Cálculo del número de aletas: Nº tentativo de aletas = ( 24 x 12 “) / 8” = 36 aletas

b. Dimensiones de los discos:

 = ángulo de corte  = 360 – B x 360 2r donde: r = ( B x E ) / ( A  – B ) = 2.68 entonces reemplazando en :

 = 12.8º  13º Por cuestiones de estiramientos de los discos y porque no haya pérdidas de material, calculamos el número real de aletas

Diseño de elementos de maquina II

Página 48

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

c. Número de aletas final = 36 x 347 = 34.7  35 360 Número de aletas final = 35 aletas d. La longitud del Cordón será: L = # aletas x longitud interior de la hélice L = 35 x 16.24 pulg. L = 568.4 pulg. 2. Análisis de las Fuerzas que intervienen: Fuerza axial ( Fy ) = 7743.4 lb. Fuerza radial ( Fr ) = 753 lb. Considerando que la función del gusano es el empuje del material a transportar, el análisis se basará en la fuerza axial sobre las aletas. Corte directo debido a Fy: f w1y = Fy / L = 7743.4 / 568.4 = 13.62 lb. / pulg. Corte secundario debido a T1: T1 = Fy x R = Fy ( D  – d ) / 2 Reemplazando: T1 = 48396.25 lb  – pulg. Donde: f "w1y = ( T 1 x R ) / Jw Jw = 568.43 / 12 Entonces: f ”w1y = 0.019 lbs.

La fuerza resultante en el cordón de la soldadura :  fw  f w R 

Diseño de elementos de maquina II

2  f w1 y   f  " w1 y   13.64  fw

lbs

Página 49

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

Considerando un electrodo E60XX, con esfuerzo permisible de Sw = 12700 psi w = fwR / Sw = 13.64 / 12700 = 0.03 mm Luego considerando que el tamaño mínimo del cordón de soldadura de filete soldado a lo largo de los bordes a unir será: Para t < ¼” entonces t  w Donde t = 2.38 mm < ¼”

El ancho del cordón de soldadura será de 2.38 mm ( el espesor de la placa de la hélice), con una longitud de 568.4 pulg.

3.2 DISEÑO DEL SISTEMA DE TRANSMISION 3.2.1 SELECCIÓN DE TRANSMISION: Para la selección se dispone de los siguientes datos: Potencia del motor = 12 HP Distancia entre centros = 45 “

Revoluciones eje motriz = 751 RPM Revoluciones eje conducido = 59 RPM

Factor de Servicio: Seleccionado en función del equipo accionado y del tipo de fuente de potencia, tenemos: f.s. = 1.3 (tabla 1)

Diseño de elementos de maquina II

Página 50

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

Potencia de Diseño: Pd = P x f.s. x f.m. Donde f.m: factor modificatorio = 0.85 ( tabla 2 ) Pd = 1.3 x 6.6 x 0.85 = 7.29 HP

Selección preliminar: Haciendo uso del diagrama, seleccionamos tentativamente la cadena Nº 100, asumiendo 16 dientes para la rueda menor, tenemos 13.9 HP como capacidad de transmisión de la cadena. Relación de transmisión: r = 151 / 59 = 2.56 # Dientes rueda mayor: N = 2.56 x 16 = 40.96  41 dientes

Diámetros de paso de la rueda: d 1 

32.2mm  165 .0mm  180   sen    16  

 D2 

32 .2mm  420 .6mm 180    180 sen    41  

Longitud de la Cadena: L = 2C + N / 2 + n / 2 + F Donde: L : Longitud de la cadena en pasos. N : Número de dientes rueda grande C : Distancia entre centros n : Número de dientes rueda menor F : Constante ( tabla 3 )

Diseño de elementos de maquina II

Página 51

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

Distancia entre centros: C = 1143 / 32.2 = 35 pasos Calculando: L = 2 x 32 + 41 / 2 + 16 / 2 + 0.45 L = 92.9 pasos Considerando un número par de pasos L = 94 pasos y recalculando la distancia entre centros, tenemos: C = 32.5 pasos

Tipo de lubricación Cálculo de la velocidad promedio de la cadena V=pxTxN

m/s

60000 donde: V : Velocidad promedio cadena ( m / s ) p . Paso de la cadena T : Número de dientes de la rueda N : Velocidad de la rueda ( RPM ) Entonces: V = (32.2 x 16 x 151) / 60000 = 1.29 m / s V = 78 m / min. Le corresponde la lubricación por salpicadura o por disco ( Tabla 4 ).

Determinación del Número de dientes mínimos para aflojar a la flecha en la rueda menor: T min. = 4 d + 4 para pasos mayores de 25.4 mm p d = Diámetro de la flecha del motor ( mm ) Diseño de elementos de maquina II

Página 52

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

p = paso de la cadena ( mm ) Entonces: T min. = 11 dientes Finalmente se seleccionará una cadena Nº 100 

Dientes rueda mayor = 16



Dientes rueda menor = 41



Longitud de cadena = 94



Carga de rotura = 24000 lbs.



Peso promedio = 2.45 2.45 lbs lbs / pie

3.3 CALCULO DE RODAMIENTOS: 3.3.1 Capacidad de carga dinámica (C)

 F  R1 

403 403 .17 2  106 106 2  416 416 .87 Kgf    4.09 KN 

 F  R 2  106 106 .0 Kgf    1.039 039 KN   F  A1  2346 .5 Kgf    23 KN   F  A2  0

F A2 considera que la fuerza axial esta centrada en el rodamiento de la parte de transmisión C = P L 1/p Donde: P: Carga dinámica equivalente p: Exponente p = 3 rodamiento de bola p = 10 /3 rodamiento de rodillo L: Duración en millones de revoluciones 3.3.2 Cálculo de L: L = 60 n L h 106 Diseño de elementos de maquina II

Página 53

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

Donde: Lh: para 20000 horas (tabla Nº 1 Alva Dávila) n: 59 RPM Entonces: L = 70.8

3.3.3 Cálculo de rodamiento izquierdo izquierdo que es el más cargado 

Relación e:  F  A1  F  R1



2346 .49 416 416 .87

 5.62

Suponemos:  F  A1  F  R1 

e



Seguridad de carga carga requerida ( C ) Rodamiento de bola: C   P 

 70.8

1 3

137  4.137

Rodamiento de rodillo: C   P  

 70.8

3 10

 3.59

Para rodamientos de contacto angular: X = 0.35 Y = 0.57



Carga equivalente: P= 14.5415

Diseño de elementos de maquina II

Página 54

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

Capacidad de carga requerida: C = 60.16 KN





  De catálogos SKF seleccionamos rodamientos de contacto angular de 1 hilera Nº

d(mm)

C(KN)

E

C requerida

722B

110

118

1.14

60.16

El rodamiento cumple Los rodamientos de bolas no cumplen con: C seguridad > C de rodamiento 

Rodamientos de rodillos Cónicos: Tomamos los valores de X y Y de los catálogos de SKF y reemplazan en las siguientes fórmulas: Carga Equivalente: P = X (4.09) + Y (23) Capacidad de Carga requerida: C = P (3.59) Tomamos valores de X y Y y obtenemos C requerido y comparamos con C nominal ( para 110 mm de diámetro)

Nº

C

X

Y

C requerido

Condición

32022 X

200

0.4

1.4

121047

Cumple

33022

240

0.4

2.1

179.27

No cumple

33122

315

0.4

1.4

121.47

Cumple

Podemos escoger entre el 32022X y el 33122 que cumplen con la capacidad requerida. Diseño de elementos de maquina II

Página 55

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

Conclusión: Se usa rodamiento de rodillo cónico en el lado de transmisión. 3.3.4 Cálculo del rodamiento rígido de la derecha: FR2 = 1.039 KN 

Capacidad de carga dinámica dinámica ( C ): C = P L 1/p Donde: L = 60 n L h

Lh : 10000 horas por no trabajar

106

con mucha carga

L = 35.4 Entonces: C = 3.2834 P Para P = XFR2 Pequeñas fuerzas axiales: e  F A2 / FR2 X=1 Entonces: P = 1.039 KN 

Capacidad de carga requerida: C = 3.2834 ( 1.039 ) C = 3.41 KN Escogemos un rodamiento de contacto angular Nº 7222 B de 110 mm de diámetro con C = 118 KN

Diseño de elementos de maquina II

Página 56

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

3.4 CALCULO DE LOS PERNOS DE ACOPLE: ACOPLE: 3.4.1 Esfuerzo máximo sobre el eje:

 max = 5335.73 Kg. – cm F axial = 2346.5 / 2 = 1173.25 Kg. ( por haber dos rodamientos) de = 11.43 cm = 4.5” di = diámetro del eje del gusano10.16 cm = 4”

 = 7.7 x 10-3 Kg. / cm 2 Ssd del material = 754.06 Kg. / cm 2 3.4.2 Fuerza de corte debido al torque: Ft1 =  max / (d i / 2) = 1050.34 Kg. 3.4.3 Fuerza de corte debido a la Fuerza axial: Ft2 = F axial = 1173.25 Kg. 3.4.4 Fuerza Total:  F T    F T 21  F T 22  1574 .72  Kg 

Como son dos pernos a 90º entonces se tendrá 4 áreas que resisten el corte F CORTE = FT / 4 = 393.68 Kg. Considerando Sd = 0.6 x Sy = 0.6 x 38.7 Kg/mm 2 = 23.22 Kg. /mm 2 Sd = esfuerzo permisible del perno a la temperatura ambiente  Ajuste inicial:

Fi = 212.5 D

Entonces: Sd = Fi / A

Diseño de elementos de maquina II

Página 57

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

Donde: D = 11.65 mm Tomamos: D = ½”  12.70 mm

3.4.5 Verificación área roscada: De la tabla Nº 1 de ALVA DAVILA  Ae = 91.55mm2 Entonces: Fi = 212.5 (12.7) = 2698.75 Kg. Si (roscada) = 2698.75 / 91.55 = 29.48 Kg. / mm 2 Relación: Si / Sy = 29.48 / 38.7 = 0.76 Entonces: 76 % de ajuste inicial 3.4.6 Verificación del Vástago:  Area del Vástago ( D = 12.7 ):  A = 126.68 mm2 Esfuerzo de corte:

 CORTE = F CORTE / Area  CORTE = 393.68 / 126.68 = 3.12 Kg. / mm 2 Esfuerzo de Tensión: ST = F axial / Area ST = 2698.75 / 126.68 = 21.31 Kg. /mm

Diseño de elementos de maquina II

2

Página 58

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

3.4.7 Aplicando teoría de Esfuerzos Combinados: S max 

1

S max 

1

2 2

S tensión 2  4 corte  2 21.312  43.12 2

S max  11.10  Kg  / mm

2

Sabemos que: Sy = 38.7 Kg. / mm 2 Sy corte = 1 / 2 Sy = 19.35 Kg. / mm 2 Sdis . CORTE = 19.35 / 1.5 = 12.90 Kg. / mm 2 SMAX = 11.10 < 12.90 Kg. / mm 2

Por lo tanto en los acoples usamos pernos de ½ “ de diámetro

Nc Grado 2 con bajo y medio contenido de carbono.

3.5 DISEÑO ELECTRICO Y SISTEMAS DE PROTECCION 3.51 TEORIA DE MOTORES: 

Motores Asíncronos:

Los motores asíncronos o motores de inducción son las máquinas de impulsión eléctrica más utilizada pues son sencillos, seguros y baratos. Los motores asíncronos se clasifican según el tipo de rotor en motores de rotor en jaula de ardilla (o motores con inducido en cortocircuito) y motores de rotor bobinado y anillos rozantes.

Diseño de elementos de maquina II

Página 59

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

 A. Mo tor As ínc ro no trif ásic o d e roto r en jau la de ard illa  :

El motor de rotor en jaula de ardilla o de inducido en cortocircuito se ha convertido en la máquina de impulsión eléctrica más utilizada en aplicaciones técnicas gracias a su estructura robusta y sencilla y a sus excelentes características de servicio. Por este motivo trataremos a continuación su estructura y su funcionamiento. ardilla  B. Constru cción de un mo tor de rotor en jaula de ardilla  :

La carcasa se fabrica o bien de fundición de hierro o soldando las diversas piezas de chapa de acero. Los escudos o tapas de los cojinetes suelen ser de hierro colado. El paquete de chapas estatórico se compone de perfiles troquelados de chapa magnética, barnizados por uno de los lados para aislarlo unos de otros. Los dos terminales de cada una de las bobinas del devanado estatórico se llevan a la caja de bornes. El devanado del inducido en jaula de ardilla se compone de varias barras de cobre, bronce o aluminio, colocadas o fundidas directamente en las ranuras del paquete de placas y cortocircuitadas en ambos extremos por sendos anillos terminales del mismo material. Para que el rotor gire con menos ruido (zumbido electromagnético) las ranuras y barras se disponen ligeramente inclinadas respecto al eje del rotor formando hileras simples o dobles. Las aletas de los anillos terminales y el ventilador situado al final del eje sirven para impeler a través del motor el aire necesario para extraer el calor debido a las pérdidas. El eje rueda sobre rodamiento a bolas, ocasionalmente

sobre

cojinetes a fricción, de modo que entre los paquetes de placas estatórico y rotórico se obtenga un entrehierro relativamente estrecho, de 0,2 mm a 1 mm. Diseño de elementos de maquina II

Página 60

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

C. Fun cion amien to d e ré gim en del m oto r de ro tor en un a jaula de ardilla:

Los valores comparativos más importantes para la valoración y elección de los motores son el factor de potencia cos , el rendimiento , la intensidad de la corriente I, la tensión , la frecuencia de giro n y la potencia P. También es de suma importancia la interdependencia entre todas estas magnitudes, que en los motores trifásicos se representa en gráficas con curvas de carga (en función del par) y curvas en función de la velocidad. De las características de carga podemos deducir el comportamiento del motor en vacío y cuando está cargado. El factor de potencia cos

  en vacío (M = 0) en muy pequeño, pues se precisa muy poca potencia activa y predomina la potencia reactivo - inductiva de los devanados. Al aumentar la carga también aumenta el factor de potencia cos  También aumenta con la carga el rendimiento, aunque para cargas muy grandes vuelve a decrecer. Los aumentos de la intensidad de la corriente I van creciendo al aumentar la carga mientras que la frecuencia de giro n disminuye, con lo que aumenta el deslizamiento s. los valores más favorables se obtienen para el funcionamiento normal o de régimen nominal. Cuando hablamos de valores favorables queremos decir que tanto el rendimiento como el factor de potencia son grandes. Como al seguir aumentando la carga a partir de un determinado valor decrece el rendimiento y el aumento del factor de potencia es despreciable, el funcionamiento de régimen nominal se obtiene para aquel punto en el que el producto del rendimiento por el factor de potencia es máximo. Diseño de elementos de maquina II

Página 61

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

Las características en función de la velocidad muestran la dependencia de n de la intensidad de la corriente consumida I y del par m. la curva que da el par en función de la frecuencia de giro tiene la forma típica para las máquinas asíncronas trifásicas, con un pico (máximo) y un valle (mínimo). Este último no se presenta en todas las máquinas, pues inclinando las barras de la jaula y disponiendo un número distinto de ranuras en el estator y en el rotor se consigue que el mínimo desaparezca. Si el par resistente es mayor que el máximo de la curva la máquina no podrá vencerlo y se parará. La corriente I precisa para arrancar es muy intensa, e ira decreciendo rápidamente al aumentar la velocidad. En un motor asíncrono trifásico con rotor de barras redondas. Las máquinas de inducción de este tipo presentan un par de arranque reducido (M A = 0.5MN …1 MN) y precisan corrientes de arranque de gran intensidad (I A  A = 7 IN … 10 I N). En el rotor del motor asíncrono trifásico se induce una tensión alterna, que en el instante de conexión poseerá la misma frecuencia que la tensión de la red. El devanado que se encuentra en las ranuras del paquete de chapas del rotor presenta una gran inductancia, y por lo tanto, también una gran reactancia inductiva a la frecuencia del rotor, que es relativamente alta. En cambio la resistencia óhmica es reducida a causa de la gran sección de las barras. Por ello entre la tensión y la corriente del inducido rotórico existirá un desfase de casi 90º. Los motores asíncronos trifásicos con rotor de barras redondas presentan un par de arranque relativamente pequeño y corrientes de arranque de gran intensidad. Tanto el reducido par de arranque como la gran intensidad de la corriente de arranque son de características desfavorables, por ello ya no se construyen motores de este tipo. Si la máquina asíncrona trifásica se acciona mediante una máquina motriz de frecuencia de giro n mayor que la de sincronismo n t Diseño de elementos de maquina II

Página 62

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

trabajará como generador. En este caso, los conductores del devanado del rotor se moverán con una frecuencia de giro relativa n s = n  – nt

a través del campo magnético estatórico. En estos

conductores se inducirá una tensión, con la que también circulará una corriente que, según la regla del generador poseerá un sentido indicado. Por tanto, el sentido de la corriente se ha invertido respecto al funcionamiento como motor. Este cambio de sentido de la corriente en el rotor también provocará la inversión del sentido de la corriente en el estator, o sea que se suministrará una corriente a la red de alimentación. D. Arranqu e Estrella  – Tr ián g u lo  :

El devanado del estator se conecta primero en estrella y después en triángulo. En la conexión en estrella cada devanado se encontrará sometido0 a una tensión U / 3 y en la conexión en triángulo, a una tensión U. La corriente que circula por cada uno de los devanados en la conexión en triángulo será 3 veces más intensa que en la conexión en estrella. En la conexión estrella las corrientes que circulan por cada uno de los devanados serán las mismas que las consumidas por el motor ( I = I t  ). En la conexión triángulo la intensidad de línea será 3 veces mayor que la de las corrientes que circulan por los devanados. Por lo tanto si comparamos las intensidades de las corrientes de líneas ambas conexiones vemos que: I en triángulo = 3 I en estrella La intensidad de la corriente de arranque del motor de rotor en jaula de ardilla conectado en estrella vale sólo un tercio de la que consume conectado en triángulo. El par de arranque del rotor en la jaula de ardilla conectado en Diseño de elementos de maquina II

Página 63

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

estrella vale sólo un tercio del par en la conexión triángulo. Debe tenerse presente que sólo podrán arrancar mediante el método estrella  –  triángulo aquellos motores que puedan conectarse en triángulo a la tensión de la red Protección d e Motores  E. Protección :

Los motores eléctricos no deben sobrecargarse pues entonces se calientan excesivamente. Tampoco deben aparecer cortocircuitos. Si la

tensión

desaparece

o

se

reduce

fuertemente

deberá

desconectarse la máquina. En este caso el motor no debe poder arrancar por si solo para evitar accidentes. Por todo ello, se precisan dispositivos especiales para la protección de motores. Para ello se emplean fusibles, guarda motores, contactores con relés y contactores con disyuntores y sensores. 

: Fusibles 

Los fusibles solamente sirven de protección en caso de cortocircuito. Casi siempre se utilizan fusibles de reacción lenta cuya intensidad de respuestas se elige en función de la intensidad de la corriente de arranque de la máquina. Por ello, no reacciona en caso de sobrecarga 

Contactores con relé  :

Cuando los motores se conectan con contactores la protección en el circuito principal la constituye un relé de sobrecarga cuyo disyuntor bimetálico, ajustado a la intensidad nominal del motor, activa en caso de sobrecarga un contacto de reposo en el circuito de mando. También en este caso se protege contra cortocircuitos mediante fusibles. Cuando el motor debe protegerse contra tensiones demasiado bajas o cuando deba desconectarse en caso de que Diseño de elementos de maquina II

Página 64

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

desaparezca la tensión se montará en el circuito principal un disyuntor de tensión mínima que abrirá el circuito de mando cuando la tensión baje por debajo de un determinado valor. Mediante un sensor bimetálico de temperatura puede controlarse directamente la temperatura del motor. Cuando ésta sobrepase el valor máximo permitido se abrirá el circuito de mando y el motor quedará desconectado. F. Elecc ión d e un a m áqu ina :

Los motores de impulsión se eligen de acuerdo a los siguientes criterios: 

Tipo de suministro



Potencia, frecuencia de giro y comportamiento de régimen.



Condiciones de servicio.

El tipo de corriente y de tensión viene fijados por la red de suministro de energía. Cuando se desee otro tipo de corriente se precisarán convertidores electromecánicos o electrónicos. El tamaño y el peso de la máquina dependen de la potencia y la frecuencia de giro requeridas. El comportamiento de régimen deseado determina el tipo de máquina a elegir y, por consiguiente, si es preciso el empleo de convertidores. Las condiciones de servicio implican el tipo de protección a elegir y la clase de protección que debe presentarse en el motor, aunque también influyen por otro lado sobre la forma del cuerpo y el modo de transmitir la potencia. G. Mant enim iento de las Máqu inas :

Los trabajos de mantenimiento pueden realizarse durante las pausas de paro sistemáticas. Después de cada avería de importancia deberá realizarse una inspección y control a fondo. Diseño de elementos de maquina II

Página 65

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

También una parte del mantenimiento el control del funcionamiento de los dispositivos de protección. Un mantenimiento regular a intervalos de tiempo razonables garantiza un máximo de seguridad de servicio y prolonga la vida de las máquinas 3.52 3.52

CAL CULO ELECTRICO: ELECTRICO:

1. Determinación de la Corriente Corriente Nominal ( In ): Datos: Potencia del Moto reductor: 6.6 HP Tensión Nominal: 440 V Factor de Potencia ( cos ): 0.82 Eficiencia (  % ): 83 Datos obtenidos de la tabla de DELCROSA para motoreductores de 4 polos, 60 Hz, tipo NV 132 M4 Donde: IN

HP x 746 

3 x V x cos  x η %

Reemplazando valores: In = 9.5 Amp. 2. Selección de fusibles de protección ( F ): F = 1.6 ó 2 x I n F = 1.6 x 9.5 = 15.2 F = 2.0 x 9.5 = 19.0 Entonces: F = ( F 1 + F2 ) / 2 F = 17.1  18

Diseño de elementos de maquina II

Página 66

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

Capacidad de los fusibles ( DZ ): Circuito de fuerza: 500 V / 18 A ( 3 Unidades ) Circuito de mando o control: 500 V / 6 A ( 2 Unidades ) 3. Selección de Seccionador portafusible tripolar: Catalogo de “Telemecanique”

Tabla 1 Seccionadores portafusibles Tipo 6K1 – EK Peso 0.430 Kg. Fusible 50 Amp. 4. Selección de contactores tripolares: a. Contactor principal ( L ):  I  F  

 I n

3

 5.5  Amp  Amp /  fase  f ase

b. Contactor Triángulo (  )  I    I  F   x 1.25  5.5  x 1.25  6.875 875  Amp /  fas  f asee  7  Amp /  fase

c. Contactor Estrella (  ):  I     I   x 0.75  7  x 0.75  5.25  5  Amp /  fas  f asee

Se necesitaran: Contactor Tripolar de 10 Amp / fase ( 2 Unidades ) Contactor Tripolar de 12 Amp / fase ( 14 Unidades ) Catálogo “Telemecanique”

Contactores tripolares: Tipo LC1 – D1800 Diseño de elementos de maquina II

Página 67

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

V: 440 Kw: 9  Amp: 18 Cantidad: 3 Unidades Bloque de Contactores Auxiliares: Tipo: LA1 – DN10 (Contacto abierto) LA1 – DN01 (Contacto cerrado) 5. Selección de Relé Térmico: R min. = I F x 0.8 R Max = I F / 0.8 Donde: R min. F = 5.5 x 0.8 = 4.4  4 Amp R max F = 5.5 / 0.8 = 6.875  7 Amp. R min. n = 9.5 x 00.8 = 7.6  8 Amp. R max n = 9.5 / 0.8 = 11.875  12 Amp Por Catálogo: Tipo : LR2  – D1316 Cantidad: 1 Unidad 6. Selección de pulsadores: Catálogo tabla 5: Unidades de mando: Tipo: XB2 – BA3311 Contacto ( NA ) – Rasantes ( Verde ) Tipo: XB2 – BA4342 Contacto ( NC ) – Rasantes ( Rojo ) 7. Selección de conductores: Cable Tipo THW: Descripción: Diseño de elementos de maquina II

Página 68

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

Conductor de cobre electrolítico recocido rígido, cableado concéntrico, aislamiento PVC.  Aplicaciones:  Aplicación general en instalaciones fijas: en edificaciones, interior de locales con ambiente seco o húmedo, conexiones de tablero de control y en general en todas las instalaciones que requieren características superiores a TW. Norma de Fabricación: ITINTEC 370.048 ( calibre mm 2 ) Calibres fabricados: De 2.5 mm 2 a 500 mm 2 Entonces: Circuito de Mando: THW Nº 16 AWG Circuito de fuerza: THW Nº 12 AWG

Sc 

0.0309  x  Distancia  Distan cia x  Inx084 084 0.003 003  x 440 440

reemplazando : Sc  2.8mm 2  3mm 2

Diseño de elementos de maquina II

Página 69

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

TABLAS

Diseño de elementos de maquina II

Página 70

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

Peso 3 lbs/pie Esquisto, molido. 85-90 Laca, polvo 31 Silicón, dióxido Sílice, harina 80 Sílice, gel + ½”½”-3” 45 Slag, molido 130-180 Slag, granulado. 60-65 Teja, molida. 80-90 Teja, polvo 82-85 Fango, alcantarillado, seco 40-50 Fango, alcantarillado, polvo 45-55 Jabón, granulado 15-35 Jabón, pieza 15-25 Jabón, detergente 15-50 Jabón, hojuelas 5-15 Jabón, polvo 20-25 Jabón, talco fino 40-50 Refresco 55-65 Refresco, ligero 20-35 Aluminio de sodio 72 Aluminio de sodio, fluoruro Aluminio de sodio, sulfato 75 Sodio, bentonita Bicarbonato de sodio Cloruro de sodio. Carbonato de sodio. Hidrato de sodio. Hidróxido de sodio. Borato de sodio.  Nitrato de sodio. 70-80 Fosfato de sodio. 50-60 Sulfato de sodio Sulfito de sodio. 96 Sorgo, semilla Soja, pastel 40-43 Soja, agrietado 30-40 Soja, hojuelas crudas 18-25 Soja, harina 27-30 Soja, resfrío 40 Soja, picante 40 Soja, entero 45-50 Almidón. 25-50 Acero, doblado. 100-150 Azúcar de remolacha, pulpa, seca 12-15 Azúcar de remolacha, pulpa, húmeda 25-45 Azúcar refinada seca 50-55 Azúcar refinada húmeda. 55-65 Azúcar, polvo 50-60 Azúcar, cruda 55-65 Azufre, molido ½” 50-60 Azufre, aterronado 3” 80-85 Azufre, polvo 50-60 Girasol, semilla 19-38 Talco 80-90 Material

Diseño de elementos de maquina II

Código de Material 88C1/236 31B 635P 80A4046 45D337HKQU 155D337Y 63C1/237 85C1/236 84B636 45E47TW 50B46S 25B 635Q 20C1/235Q 33B 635FQ 10B 635QXY 23B 625X 45A20045XY 60B636 28A4036Y 72B636 75A10036 75D325NS 55 A35 96B646X 42D335W 35C1/236NW 22C1/235Y 29A4035MN 40B635 40B635T 48C1/226NW 38A4015M 125D 346WV 14C 1/226 35C1/235X 53B 635PU 60C1/235X 55A10035PX 60B635PX 55C1/235N 83D335N 55A4035MN 29C1/215 85C1/236

Serie del componente 2D 1B 2D 3D 3D 3D 2D 2D 3D 2D 1 A-1B-1C 1 A-1B-1C 1 A-1B-1C 1 A-1B-1C 1 A-1B-1C 1 A-1B-1C 2D 2D 2D 2D 2 A -2B 1 A-1B 2D 2 A-1B-1C 2D 1 A-1B-1C 1 A-1B-1C 1 A-1B-1C 2 A-2B 1 A-1B-1C 3D 2D 1 A-1B-1C 1B 1B 1B 1B 1 A-1B 2 A-2B 1 A-1B 1 A-1B-1C 2D

Factor Fm. 2.0 .6 1.5 2.0 2.4 2.2 2.0 1.6 .8 .8 .6 .6 .8 .6 .9 2.0 1.0 .8 1.0 1.0 1.2 .9 1.5 1.0 .5 .8 .8 .5 .5 1.0 1.0 3.0 .9 1.2 1.0-1.2 1.4-2.0 .8 1.5 .8 .8 .6 .5 .9

Página 71

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

Talco, polvo Tanbark, polvo

50-60 55

55A20036M 55B 645

2D 1 A-1B-1C

.8 .7

Tabla N°2: Capacidad de Tran sp ortad or Horizon tal Screw

Código de Clase de material.

Grado de carga del conducto

A-15 A-25 B-15 B-25 C-15 C-25

A-35 A-45 B-35 B-45 C-35 C-45 D-15 D-25 D-35 D-45 E-15 E-25 A-16 A-26 A-36 A-46 B-16 B-26 B-36 B-46 C-16 C-26 C-36 C-46

E-35 E-45

D-16 D-26 D-36 D-46 E-16 E-26 E-36 E-46

Diseño de elementos de maquina II

Capacidad, pie 3 por hora Máximo Diámetro, recomendado At.  pulgadas At Min. rpm Max Rpm rpm 6 165 368 2.23 9 155 1270 8.20 12 14

145 140

2820 4370

19.40 31.20

16 18 20 24 6 9 1 14

130 120 110 100 120 100 90 85

6060 8120 10300 16400 180 545 1160 1770

46.70 67.60 93.70 164.00 1.49 5.45 12.90 20.80

16 18 20 24 6 9 12 14

80 75 70 65 60 55 50 50

2500 3380 4370 7100 90 300 645 1040

31.20 45.00 62.50 109.00 1.49 5.45 12.90 20.80

16 18 20 24

45 45 40 40

1400 2025 2500 4360

31.20 45.00 62.50 109.00

Página 72

UNPRG

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

A-17 A-27 A-37 A-47 B-17 B-27 B-37 B-47 C-17 C-27 C-37 C-47

D-17 D-27 D-37 D-47 E-17 E-27 E-17 E-27 E-37 E-47

6 9 12 14

60 55 50 50

45 150 325 520

0.75 2.72 6.46 10.40

16 18 20 24

45 45 40 40

700 1010 1250 2180

15.60 22.50 31.20 54.60

Para capacidades del Transportador Screw, contactar contactar FMC

Tabla N° 3: Servicio Normal

Grupo de Componentes 1A, 1B y 1C, Vuelos regulares y Conductos Regulares  Número (1)

Espesor o pulgadas

Diámetro Screw, pulg.

Diámetro de Acoplamiento,  pulg.

Vuelos Helicoidales

Vuelo seccional

Conducto

Cubierta

6

1 1/2

6H304

6S307

16ga

16ga

9

1 1/2

9H306

9S307

14ga

14ga

9

2

9H406

9S409

14ga

14ga

12

2

12H408

12S409

12ga

14ga

12

2 7/16

12H508

12S509

12ga

14ga

14

2 7/16

14H508

14S509

12ga

14ga

16

3

16H610

16S612

12ga

14ga

18

3

18H610

18S612

10ga

12ga

20

3

-

20S612

10ga

12ga

24

3 7/16

-

24S712

10ga

12ga

(1) Número de referencia según CEMA estándar N° 300.

Tabla 4: Diám etro d e tor nil lo, facto r F  d  d  Diámetro de tornillo, pulg.

Fd

Diámetro de tornillo, pulg.

Fd

4

12.0

14

78.0

6

18.0

16

106.0

9

31.0

18

135.0

10

37.0

20

165.0

12

55.0

24

235.0

Diseño de elementos de maquina II

Página 73

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

PLANOS

Diseño de elementos de maquina II

Página 74

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

V.- RECOMEND ACIONES 

Lubricar las piezas móviles móviles por medio de las graseras ubicadas en ambas las extremidades de los cedazos.



Lubricar las poleas existentes en las extremidades del cilindro.



Engrasar con espátula la engranaje que acciona el transportador sin sin fin del extractor de quebrados.



Cambiar las paletas cuando desgastadas.

Diseño de elementos de maquina II

Página 75

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

UNPRG

BIBLIOGRAFIA 

Tesis: Diseño de una planta procesadora de alimentos balanceados y harinas de Alfalfa para alimentación de vacunos, porcinos y aves en el Dist. De San José



Materiales y Equipos para máquinas transportadoras transportadoras Catálogo 1000 Link – Belt



Manual del Ingeniero Mecánico Marks



Diseño de elementos de máquina Faires



Diseño de Elementos de Máquina I y II  Alva Dávila



Manual para la la selección de Rodamientos SKF



Manual para la la selección de Motoreductores DELCROSA



Manual para selección de Cadenas BOSCO



Administración y Dirección Técnica de la Producción BUFFA



Por datos de INTERNET

Diseño de elementos de maquina II

Página 76

DISEÑO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR

Diseño de elementos de maquina II

UNPRG

Página 77