Molino Picador de Plastico

UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA ESCUELA DE TÉCICOS PROFECIONALES SEDE JOSÉ MIGUEL CARRERA

“ MOLINO PICADOR DE PLÁSTICO “

Trabajo de Titulación para optar al título de TÉCNICO

UNIVERSITARIO

MECÁNICA INDUSTRIAL

Alumno: Cristian Quinteros Placencia Profesor Guía: Sr. Haroldo Romero

2002

EN

El presente Trabajo de Título es dedicado A mi familia de manera muy especial a mis padres: Yanet Placencia y Jorge Quinteros. Y también para ti, hijo mío.

RESUMEN

El trabajo se realizó con el fin de reciclar el plástico que se pierde en la industria agrícola en las denominadas “naves”. Para reciclar el plástico se habilitó un molino, en el primer capítulo de éste trabajo se especifican todas las partes que lo conforman: •

BASE: Es metálica, esta formada por cuatro patas y en su parte superior irá fija mediante pernos la carcasa.

•

CARCASA: Costa de cuatro robustas paredes de acero y en su interior se realizará todo el trabajo producido por el árbol y los cuchillos para realizar el corte

•

ÁRBOL: Su material es acero SAE 1045, en su cuerpo van fijados mediante pernos tres cuchillos, además el árbol será utilizado también como volante para guardar energía.

•

CUCHILLOS: Son tres giratorios que están fijos al árbol y dos que son estáticos y están fijos en la carcasa, son de acero especial para herramientas y además cuentan con tratamiento térmico. Los cinco cuchillos cuentan con regulación.

•

SOPORTE DE RODAMIENTOS: Son dos y van atornillados a las paredes laterales de la carcasa, estos permiten la movilidad del árbol.

•

MOTOR ELECTRICO: Fue facilitado por la Universidad, es trifásico y posee 2690 Rev/min.

•

TRANSMISIÓN: Se eligió la transmisión por correas por la eficiencia para el trabajo requerido, constará de dos poleas doble ranura y dos correas “V”.

•

TOLVA: Su función es permitir la caída del material por su interior hacia el de la carcasa, está formado por cuatro planchas metálicas.

•

TAMIZ: La función que debe cumplir esta parte en el sistema es la de regular el tamaño del material que va a salir una vez que este ya haya sido trabajado. Esta rejilla tiene un soporte, y van fijados al interior de la carcasa mediante tornillos, su ubicación se encuentra justo debajo del árbol.

•

CAÏDA: Esta compuesta por cuatro paredes de latón remachadas entre sí, esta caída va atornillada bajo la carcasa y su función es hacer que todo el plástico que ya ha sido cortado vaya directo a un deposito que sea habilitado. El funcionamiento de la máquina una vez puesta en marcha constará de una

alimentación de plástico luego vendrá el trabajo de los cuchillos al interior de la carcasa para que el plástico salga picado de su parte inferior una vez colado por el tamiz. En el segundo capítulo se realizan los cálculos que son necesarios para que la máquina tenga un correcto funcionamiento, estos son:

•

SELECCIÓN DE LA TRANSMISIÓN

•

ENERGÍA ENTREGADA POR EL VOLANTE

•

TRABAJO REQUERIDO POR EL PLÁSTICO

•

POTENCIA DEL MOTOR

•

ARBOL PORTACUCHILLOS

•

DIMENSIONES

•

SOLDADURA

•

SELECCIÓN DE RODAMIENTOS Por último en el capítulo tres se verá lo que es la mantención del sistema en

todas sus partes: cuchillos, transmisión, rodamientos y su lubricación, montaje, desmontaje, además de la explicación de por que se producen los deterioros, su origen y su prevención .

ÍNDICE

RESUMEN INTRODUCCION CAPÍTULO I: “MOLINO PICADOR DE PLÁSTICO” 1.1.-

MOLINO PICADOR

1.2.-

PARTES INDIVIDUALIZADAS

1.2.1.-

BASE

1.2.2.-

CARCASA

1.2.3.-

ARBOL PORTA CUCHILLOS

1.2.4.-

SOPORTES DE RODAMIENTO

1.2.5.-

CUCHILLOS

1.2.6.-

TRANSMISIÓN

1.2.7.-

MOTOR ELECTRICO

1.2.8.-

TOLVA

1.2.9.-

TAMIZ

1.2.10.1.3.-

CAIDA

FUNCIONAMIENTO

CAPÍTULO II: “CÁLCULOS” 2.1.-

COSIDERACIONES PARA LOS CALCULOS

2.2.-

SELECCIÓN DE LA TRANSMISION

2.2.1.2.3.-

CALCULOS

CALCULO DE LA ENERGÍA ENTREGADA POR EL VOLANTE

2.3.1.-

CALCULO DEL VOLUMEN DEL VOLANTE

2.3.2.-

CALCULO DE LA MASA DEL VOLANTE

2.3.3.-

CALCULO DEL MOMENTO DE INERCIA

2.3.4.-

CALCULO DE LA ENERGIA ROTACIONAL

2.3.5.-

CALCULO DE LA POTENCIA QUE ENTREGA EL VOLANTE

2.4.-

CALCULO DEL TRABAJO REQUERIDO POR EL PLÁSTICO PARA SER

CORTADO 2.5.-

CALCULO DE LA POTENCIA DEL MOTOR

2.6.-

CALCULO DEL ARBOL PORTA-CUCHILLOS

2.6.1.-

CALCULO DEL MOMENTO TORSOR

2.6.2.-

CALCULO DE LA TENSION DE LA CORREA

2.6.3.-

DESCOMPOSICION POR EJES X E Y DE LA TENSIÓN

2.6.4.-

CALCULO DE FUERZAS QUE ACTUAN SOBRE EL ARBOL PORTA

CUCHILLOS 2.6.4.1.-

CALCULO DEL MOMENTO FLECTOR MAXIMO:

2.6.4.2.-

CALCULO DEL MOMENTO FLECTOR MAXIMO:

2.6.5.2.7.-

CALCULO DE LAS DIMENCIONES DEL ARBOL:

CALCULO DE SOLDADURA DE LA CARCASA:

2.7.1.-

CALCULO DE LAS FUERZAS DE FLEXION:

2.7.2.-

CALCULO POR FUERZA DE CORTE

2.7.3.-

CALCULO DE LA DIMENSION DEL CORDON

2.8.-

SELECCION DE RODAMIENTOS

2.8.1.-

CALCULO PARA CARGAS FLUCTUANTES

2.8.2.-

CALCULO DE LA CARGA DINÁMICA EQUIVALENTE

2.8.3.-

CALCULO DE LA DURACIÓN NOMINAL

2.8.4.-

CALCULO DE LA DURACIÓN NOMINAL EN HORAS DE

SERVICIO CAPÍTULO III: “MANTENCIÓN" 3.1.-

MANTENCIÓN DE LOS CUCHILLOS:

3.2.- MANTENCIÓN DE LA TRANSMISIÓN: 3.3.- MANTENCIÓN DE LOS RODAMIENTOS: 3.3.1.- Lubricación: 3.3.2.- Montaje y desmontaje de los rodamientos: 3.3.2.1.- Montaje: 3.3.2.2.- Desmontaje: 3.3.3.- Deterioros o averías en los rodamientos: 3.3.3.1.- Origen de los deterioros: CONCLUSIONES ANEXO : “SUGERENCIAS PRÁCTICAS DE SEGURIDAD PARA EL MANTENIMIENTO DE LAS TRANSMISIONES DE CORREAS EN V”

INDICE DE FIGURAS

Figura 1.1 “BASE” Figura 1.2 “CARCASA” Figura 1.3 “ARBOL PORTACUCHILLOS” Figura 1.4 “CUCHILLOS” Figura 1.5 “POLEA” Figura 1.6 “TOLVA” Figura 1.7 “CAIDA” Figura 2.1 “ÁRBOL” Figura 2.2 “CORTE ASCENDENTE” Figura 2.3 “D.C.L PLANO VERTICAL C.A” Figura 2.4 “DIAGRAMA M.F. PLANO VERTICAL C.A” Figura 2.5 “D.C.L PLANO HORIZONTAL C.A” Figura 2.6 “DIAGRAMA M.F PLANO HORIZONTAL C.A” Figura 2.7 “CORTE DESCENDENTE” Figura 2.8 “D.C.L PLANO VERTICAL C.D” Figura 2.9 “DIAGRAMA M.F. PLANO VERTICAL C.D.”

INTRODUCCION

Surgió la idea de hacer este trabajo debido a la iniciativa de la municipalidad de Quillota de habilitar un concurso en el cual el objetivo principal era el de realizar todo un sistema de reciclaje para el plástico utilizado en las plantaciones y sembradío agrícola de la zona, el cual sirve para cubrir dichas plantaciones y así protegerlas del frío, estas plantaciones son las llamadas “naves”. Este sistema de reciclaje del plástico contiene tres partes fundamentales; el lavado, el picado y el secado de dicho material, esto en el orden que más convenga para el tipo de sistema elegido. Este concurso promocionado por la Municipalidad de Quillota, tuvo su ganador que fue licitado para emprender dicho proyecto, tomando contacto éste con gente de nuestra Universidad la cual se comprometió a ayudar en el diseño del sistema en su totalidad (el picado, el lavado y el secado). Este Trabajo de Titulación le da total énfasis a la parte del picado de plástico, teniendo por objetivo habilitar una máquina la cuál pique el plástico y lo deje del tamaño requerido por el comprador de dicha materia, el cual luego le dará la forma que el desee, bolsas, vasos, envases, etc. Para realizar este proceso de picado de material se ha readaptado una máquina picadora la cual sobre la base de un motor eléctrico hará girar un árbol con cuchillos incorporados (cuchillos giratorios), los cuales gracias al contacto con dos cuchillos fijos a la carcasa del molino produce el corte sobre el plástico que va siendo cargado desde arriba en forma vertical, una vez cortado el plástico, este caerá en un deposito por acción de la gravedad. Fue una ventaja, que en la universidad se contaran con gran parte de las piezas que conforman este molino lo que facilitó la reconstrucción de éste siendo mínimo el gasto hecho en el proceso. Además fue de gran ayuda el periodo trabajado en “Brochas Cóndor”, fábrica ubicada en Belloto, la cual cuenta con un par de molinos similares ocupados en el picado de pezuña de animales tales como vacas, caballos etc. producto exportado hacia Alemania para el consumo como fertilizante. Fue aquí donde se aprendió ha realizar la mantención de dichos molinos lo cual fue muy útil para poder buscar las partes que faltaban y armar el molino dejándolo con un correcto funcionamiento. Además en este trabajo se darán datos para la mantención de las partes del equipo.

En la zona de Quillota y al igual que en muchas otras partes del resto de país anualmente son ocupadas unas 30 toneladas de plástico para forrar los sembradíos, este plástico se quema por acción del sol y debe ser cambiado en su totalidad, antiguamente se perdía, hasta que empezaron a darle uso reciclándolo, para esto e debe ser entregado en pequeños pedazos de unos 0.5 cm de longitud, lavado secado y así la empresa que lo transformará en un producto final. Para esta tarea contamos con variadas partes de un molino que se encuentran en la universidad, estas partes deberán ser acondicionadas para el trabajo requerido también se le agregarán otras que también deberán ser mecanizadas para que tengan un funcionamiento correcto. El objetivo es entregar este molino picador de plástico armado y en funcionamiento para que sea trabajado con estos fines. Además se pretende entregar una pauta como guía para que la máquina sea ocupada en forma correcta, y además se le haga una mantención apropiada dependiendo de las horas de trabajo que esta realice. Como trabajo de titulación los objetivos son acondicionar, armar, y hacer funcionar el molino con todas las precisiones para que esto se haga en la forma correcta además de dar recomendaciones de uso y de mantención. También se pretende como objetivo mostrar la máquina en su totalidad mediante planos de las partes por separado y del conjunto en su totalidad.

CAPÍTULO I: “MOLINO PICADOR DE PLÁSTICO”

1.1.-

MOLINO PICADOR

El molino picador de plástico compuesto en su totalidad por metal, esta formado por una base de cuatro patas sobre la cual va fija mediante pernos en su parte superior la carcasa, esta a su vez compuesta de cuatro paredes de acero, y en su interior se llevará a cabo el proceso de picado. Además este sistema esta compuesto por cinco cuchillos, dos de los cuales son fijos y que cuentan con regulación, los otros tres giratorios y no se pueden regular pero son sometidos a mecanizado para permitir su regulación. Para hacer posible el giro de los tres cuchillos, mencionado anteriormente, se necesita contar con un árbol porta cuchillos o árbol giratorio. A su vez para que el árbol gire es necesario contar con un motor eléctrico que fue prestado en forma provisoria por la universidad para el cual se le fabrica una base que permita regular la tensión de la correa. También son necesarios en el sistema dos soportes de rodamientos, un colador o tamiz que va a ser el encargado de colar el material que esta siendo picado, en este caso a nosotros solo nos basta ocupar una rejilla con espacios relativamente grandes, ya que no es necesario que el material quede tan pequeño finalmente. Todo esto debe contar con una entrada o alimentación, llamada tolva, esto es un cajón de cuatro planchas metálicas soldadas, que irán puestos encima de la carcasa. También se necesito de dos poleas, y dos correas en la parte de transmisión de fuerzas desde el motor eléctrico hacia el árbol giratorio además de todos los pernos, tornillos, tuecas y golillas seleccionadas. Por último se ocupa una especie de tubo cuadrado, también conformado por planchas metálicas unidas con remaches, el cual va ha ser utilizado como caída para el material ya picado.

1.2.-

1.2.1.-

PARTES INDIVIDUALIZADAS

BASE Esta se compone de cuatro patas metálicas, sobre estas va soldada una plancha

con la cual se le dará forma de una mesa base en donde irá atornillada la carcasa. En esta parte va fija la caída de material atornillada en la parte inferior de la plancha base. Esta mesa que sirve de base para el sistema debe ser robusta además de tener un peso considerable de acuerdo al trabajo que se va realizar sobre ella (ver fig.1.1)

Figura 1.1 “BASE”

1.2.2.-

CARCASA Esta consta de cuatro paredes bastante robustas para soportar todos los

esfuerzos producidos, unidas bajo soldadura forman una caja sin caras superior e inferior un rectángulo perfecto. Sus paredes laterales cuenta con perforaciones cilíndricas, para poder asentar los soportes de rodamientos y permitir así que el árbol que va puesto en su interior pueda girar a las revoluciones deseadas, además deben contar con los agujeros que servirán para atornillar el árbol a la carcasa y así que fija a ésta.

Sus paredes frontal y trasera poseen una ranura las cuales servirán para poner los cuchillos que quedarán fijos a la carcasa, con los respectivos agujeros que servirán para atornillar los soportes de los cuchillos. En su parte inferior se encuentran seis perforaciones cilíndricas con rosca para poder fijarla a la base. El material de la carcasa es Acero al carbono SAE 1045. La función de principal ésta, es de permitir el trabajo realizado en su interior, que se producirá gracias al corte dado por el contacto entre los cuchillos fijos y los giratorios, efecto de corte que buscamos sobre el plástico a trabajar, la carcasa aquí deberá soportar distintas fuerzas producidas por el trabajo realizado. En su parte superior será atornillada la tolva(Ver fig.1.2).

Figura 1.2 “CARCASA”

1.2.3.-

ARBOL PORTA CUCHILLOS Este contará en uno de sus extremos con una polea que le servirá para recibir

por transmisión la fuerza proporcionada por el motor eléctrico, y así girar al interior de la carcasa ayudado también por los soportes de rodamientos que van en la carcasa. En su cuerpo irán los tres cuchillos giratorios que producirán el trabajo, por lo tanto la función del árbol será producir el movimiento giratorio que permitirá a los cuchillos girar a las mismas revoluciones que éste produciendo el corte.

El material del cual fue construido el árbol es Acero al carbono SAE 1045(Ver fig.1.3).

Figura 1.3 “ARBOL PORTACUCHILLOS”

1.2.4.-

SOPORTES DE RODAMIENTO Son dos los que fueron ocupados en este mecanismo y van atornilladas a las

paredes laterales de la carcasa, los rodamientos son Poul Way 6211Z. La elección de éste tipo de rodamientos es calculada según procedimiento para selección y depende de las características y propiedades de los rodamientos en sí, en este caso son rodamientos rígidos de bolas, pueden soportar cargas radiales medias, así como cargas axiales, tienen un bajo rozamiento y son silenciosos. Fueron elegidos según la capacidad de carga y vida, rozamiento, límites de velocidad, juego interno o precarga del rodamiento, lubricación, obturación, según el espacio disponible, magnitud de las cargas (factor más importante) y dirección de la carga. La correcta elección de los rodamientos cumple con una labor fundamental debido a que estos permitirán el correcto trabajo del árbol y de los cuchillos al interior de la máquina.

1.2.5.-

CUCHILLOS Los cuchillos se desgastan o inutilizan por las siguientes posibles razones: daño

del Los cuchillos forman parte esencial del mecanismo, ya que en definitiva son los que van a producir el corte sobre el plástico hasta dejarlo de la forma y el tamaño requerida. Los cuchillos móviles son tres, estos van atornillados al árbol porta cuchillos sin contar con regulación en un principio, luego son sometidos a mecanizado en la máquina afiladora del taller de la carrera, con una piedra plato para producir las ranuras deseadas para dejarlos finalmente con regulación al igual que los cuchillos fijos. Los fijos son dos y van en la carcasa en forma horizontal al mismo nivel, estos cuchillos cuentan con regulación independiente para dejar los filos lo más cerca posible de los filos de los cuchillos giratorios. El material de los cuchillos es el Acero especial para herramientas (C.A.1220) de al resistencia al corte con tratamiento térmico de 60Rc aproximadamente. Los cinco cuchillos deberán contar con una mantención periódica ya que el desgaste producido por el corte va a ser un problema fundamental en su producción. Este desgaste va a limitar las condiciones de corte, vale decir, la producción de plástico picado. Los problemas típicos en el canto cortante son las grietas, el ablandamiento térmico, la abrasión, formación de zonas de adhesión, difusión y oxidación (Ver fig. 1.4).

Figura 1.4 “CUCHILLOS”

1.2.6.-

TRANSMISIÓN La transmisión elegida para la máquina es por correas, ya que va a funcionar

más eficientemente a la velocidad en que se va a trabajar y las fuerzas que se van a necesitar. Se ocuparon dos poleas de doble ranura, se contó inmediatamente con la polea del eje conducido, para el eje motriz se debió calcular el diámetro de la polea, como las poleas que se encuentran en el comercio son “ciegas” ésta debió ser sometida a mecanizado para darle el centro deseado además de dejarla con las ranuras sin rebaba y perfectamente alineada. En el centro de la polea mecanizada se fijo mediante pernos el centro de la polea que estaba en el motor originalmente debido a que éste es cónico y podía hacerse con mayor facilidad La polea del eje motriz es de aluminio, y la polea del eje conducido es de Acero SAE 1045. Las correas utilizadas son dos del tipo “V” y fueron seleccionadas según catálogo INSA para transmisiones por correas.(Ver fig.1.5).

Figura 1.5 “POLEA”

1.2.7.-

MOTOR ELECTRICO El motor que fue ocupado en la etapa de pruebas del molino, fue facilitado por

la Universidad y es un motor VEB ELECTROMOTORANWERKE trifásico de 2690 v/min, 50HZ, 14.8/825 A, 4 Kw y de un peso de 38.5 Kg. Al motor se le debe adaptar una base que le permita el movimiento en forma vertical para poder dar un sistema para tensionar las correas (Ver fig. N°5). 1.2.8.-

TOLVA Esta tiene como función permitir la caída del material por su interior hacia la

carcasa en la cual se producirá el corte. Como debe cumplir la función de alimentar el sistema debe tener un porte conforme con el volumen del material, es de forma cuadrada formado por cuatro planchas metálicas unidas bajo soldadura (Ver fig.1.6).

Figura 1.6 “TOLVA”

1.2.9.-

TAMIZ La función que debe cumplir esta parte en el sistema es la de regular el tamaño

del material que va a salir una vez que este ya haya sido trabajado.

Esta rejilla tiene un soporte, y van fijados al interior de la carcasa mediante tornillos, su ubicación se encuentra justo debajo del árbol. Es de forma semicircular y se pretende que los cuchillos al girar formen un radio muy cercano al tamiz para así poder retomar el material que no ha caído debido a un excesivo porte y darle así las dimensiones necesarias para que pase por dicho colador. 1.2.10.-

CAIDA Esta compuesta por cuatro paredes de latón remachadas entre sí, esta caída va

atornillada bajo la carcasa y su función es hacer que todo el plástico que ya ha sido cortado vaya directo a un deposito que sea habilitado(Ver fig.1.7)

Figura 1.7 “CAIDA”

1.3.-

FUNCIONAMIENTO

Para empezar, conviene tener presente como recomendación, el hecho de tener la máquina en funcionamiento antes de ser cargada con el material a ser cortado, puesto que así los esfuerzos iniciales de la máquina serán menores.

Una vez funcionando la máquina al oprimir la botonera, es alimentada con el plástico que se va a trabajar depositándolo por la parte superior de la “tolva”, éste cae entre los cuchillos por acción de la gravedad y es cortado varias veces hasta que quede del tamaño adecuado para pasar por el tamiz, una vez colado el plástico, caerá por la salida montada bajo la carcasa llenando un deposito puesto a los pies de la máquina. El mecanismo que se ocupa para que los cuchillos produzcan el corte es la interacción de los giratorios, ubicados en el árbol, con los fijos, ubicados en la carcasa. Esto se produce gracias al giro a altas revoluciones del volante.

CAPÍTULO II: “CÁLCULOS”

2.1.-

COSIDERACIONES PARA LOS CALCULOS

Para realizar los cálculos necesarios para ésta máquina picadora se debe tener en cuenta que la máquina para que tenga un correcto funcionamiento debe contar con un volante en l eje conducido que a su vez va a ser el encargado de sujetar los cuchillos. Este va a recibir y almacenar energía cinética de parte del motor cuando la maquina este girando sin carga, y la liberará cuando la máquina este desarrollando su máxima capacidad y necesite de esta energía. Gracias a este volante la maquina puede contar con un motor más pequeño del que necesitaría la maquina en caso de que no lo tuviera, con estro se aprovecha toda la energía independiente de las condiciones de trabajo, además se evita el sobre consumo de energía eléctrica. Es el volante y no el motor el que va a entregar la mayor energía cuando la maquina requiera de su mayor potencia. Por lo tanto los cálculos del volante deberán ser precisos y se deberán tomar en cuenta el efecto de los ejes aunque este por lo general se desprecia. En los cálculos del volante tendremos: la energía rotacional cedida por el volante, el volumen, la masa, el momento de inercia, la potencia que se entrega etc. Además se deberán realizar los cálculos para elegir la transmisión adecuada para ésta máquina, para lo cual contaremos con la ayuda del “Catálogo de Transmisiones por Correas N°7”, en el cual salen especificados paso a paso los métodos y los cálculos para elegir la transmisión. En conjunto con todo lo anterior se harán cálculos para poder determinar los rodamientos que sean necesarios para el correcto funcionamiento del árbol al interior la carcasa, para esto se contará con el “Catálogo para rodamientos SKF”, en el cuál, al igual que en las correas, se indica el procedimiento a seguir para dicha elección. Parte importante del cálculo es también encontrar y cuantificar el trabajo que se va a necesitar para que el plástico pueda ser cortado, también se calculará el árbol y todos los momentos y fuerzas que impliquen a éste, la potencia del motor y por último el cálculo de todas las uniones por soladura que hay en la máquina.

2.2.-

SELECCIÓN DE LA TRANSMISION

Datos requeridos: 1.- HP requerido: 4HP 2.- Tipo de motor: eléctrico 3.- RPM de la polea motriz: 2500 4.- RPM polea conducida: 1912 5.- Tipo de máquina: Molino 6.- Condiciones de operación: 24horas al día, ambiente con mucho polvo. 7.- Distancia entre centros: 38cm. 2.2.1.-

CALCULOS 1° HP que la correa debe transmitir: Según la tabla N°4 del catálogo INSA, el factor de servicio a ocupar será: 1.2 HP de la placa: 4 Factor de servicio: 1.2 HP de diseño: 4 X 1.2 = 4.8 2° Sección adecuada de la correa: Con las RPM del motor más el HP de diseño se busca en la tabla N°5 catálogo INSA. RPM del motor: 2500 HP de diseño: 4.8 Sección indicada: A 3° Cálculo de la relación de velocidades entre los dos ejes. RPM del eje más rápido: 2500 RPM del eje más lento: 1912 Relación de velocidades: 2500/1912 = 1.3

4° Poleas adecuadas para el espacio disponible y para la relación de velocidad deseada: Diámetro primitivo de la polea motriz: 34cm Relación de velocidades: 1.3 Diámetro primitivo polea motriz/Relación de velocidades = Diámetro primitivo de la polea menor. 34/1.3 = 26cm. Diámetro polea menor = 26cm. 5° Circunferencia primitiva: Fórmula:

L = 2C + 1.57 (D + d) + (D – d)² 4C

L = Circunferencia primitiva en cm (incógnita). C = Distancia entre centros = 38cm. D = Diámetro primitivo de la polea mayor = 34cm. d = Diámetro primitivo de la polea menor = 26cm L = 2(38) + 1.57(60) + 64/152 L= 76 + 94.2 + 0.42 L= 170.62 cm La circunferencia primitiva L = 170.62cm 6° Longitud primitiva: Fórmula:

C = [ L – 1.57 (D + d) – (D – d)(D – d)/L] / 2

L = Longitud primitiva de la banda escogida La longitud más aproximada es de 171.5 cm de la Correa A66. C = [171.5 – 1.57 (60) – 64 / 171.5] / 2 C = (171.5 – 94.2 – 0.37) / 2 C = 76.93 / 2 C = 38.47cm.

Aproximación: a) Diferencia entre longitud calculada y la de la correa: 171.5 - 170.62 = 0.88 b) Mitad de la diferencia calculada y longitud actual: 0.88 / 2 = 0.44 cm c) Distancia entre centros: 38 – 0.44 = 37.56 cm 7° Diámetro efectivo de la polea menor: Factor del diámetro menor: 1.09 (según tabla N°10 del catálogo INSA) Diámetro primitivo de la polea menor: 26cm 1.09 X 26 = 28.34cm El diámetro efectivo de la polea menor = 28.34cm

8° Capacidad en HP que cada correa puede transmitir: Fórmula para velocidad de la Correa: V = 0.0314 X d X RPM V = Velocidad de la correa en metros por minuto. d = Diámetro efectivo en centímetros. V = 0.0314 X 28.34 X 1912 V = 1701.4 m Por lo tanto según tabla N°8 la capacidad es de 15.10HP por correa. 9° Corrección de capacidad: a) Factor de corrección del arco de contacto (según tabla N°13) = 0.97 b) Factor de corrección de la longitud (según tabla N°9) = 1.14 c) Corrección del arco de contacto longitud (K) K = a x b = 0.97 x 1.14 = 1.11 HP corregido: HP de la banda x K = 16.77

La capacidad por correa es de 16.77HP 10° Cantidad de correas necesarias: Fórmula: HP de diseño (paso N°1) / La capacidad corregida = N° de correas 4.8 / 16.77 = 0.07 Por lo tanto bastaría usar una correa.

RESULTADO

La combinación más económica para la transmisión es la siguiente: 1.- Polea motriz con diámetro primitivo = 26 cm y una ranura. 2.- Polea conducida con diámetro primitivo = 34cm y una ranura. 3.- La correa sería A66 con distancia entre centros de 38.47cm. Estos cálculos fueron hechos basándose íntegramente por el catálogo de Diseño de transmisiones “General INSA”.

2.3.-

CALCULO DE LA ENERGÍA ENTREGADA POR EL VOLANTE Para estos cálculos se tomará en cuenta el árbol como volante y no la polea

conducida puesto que éste es de mayor volumen y masa por ende entregará más energía. Las dimensiones del volante son las siguientes: Diámetro = 115mm. Ancho

= 210mm.

Datos requeridos para cálculos del volante: D = Diámetro del volante (mm) b = Ancho del volante (mm) V = Volumen del volante (dm³) 6

10 = Factor de corrección 11 m = Masa del volante (Kg) ρ = Densidad del material; acero = 7.85 (Kg/ dm³) I

= Momento de inercia (Kg m²)

r

= Radio del volante (mm)

n

= R.P.M (1500)

Erot = Energía rotacional cedida por el volante (Nm) δ

= Grado de impulsividad

El grado de impulsividad admisible (δ) para las maquinarias se encuentra en la tabla de coeficientes de fluctuación para volantes, estos son valores típicos tomados de varias fuentes. En el caso de máquinas trituradoras es de 0.2 2.3.1.-

CALCULO DEL VOLUMEN DEL VOLANTE Fórmula: V = (D² x π x b) (dm³) 4 x 106 V = 115² x π x 215

(dm³)

4 x 106 V = 2.18 2.3.2.-

(dm³)

CALCULO DE LA MASA DEL VOLANTE m = ρ x V (Kg) m = 7.85 x 2.18 (Kg) m = 17.113 (Kg)

2.3.3.-

CALCULO DEL MOMENTO DE INERCIA

I = m x r²

(Kg x m²)

2 x 106 I = 17.113 x (57.5)²

(kg x m²)

6

2 x 10

I = 0.028 (Kg x m²) 2.3.4.-

CALCULO DE LA ENERGIA ROTACIONAL Erot = I ( 2 x π )² x n² x 8 x δ 2

(Nm)

(2 + δ)²

60

Eror = 0.028 x ( 2 x π )² x 1912² x 8 x 0.2 2

60

(Nm)

(2 + 0.2)²

Erot = 0.014 x 0.105² x 1912² x 0.33 Erot = 185.7

(Nm)

(Nm)

Para que el sistema pueda funcionar en forma correcta la energía rotacional cedida por el volante que es de 185.7 Nm debe ser mayor o a lo menos igual al trabajo que sea necesario para cortar el plástico. 2.3.5.-

CALCULO DE LA POTENCIA QUE ENTREGA EL VOLANTE Erot = 185.7

(Nm)

N = Erot x 10³

(Kw)

t El tiempo en el que se va a efectuar un ciclo de trabajo se denominará con la letra “t” y esta será medida en segundos.

t = 60

(seg)

n t = 60

(seg)

1912 t = 0.031

(seg)

Por lo tanto: N = 185.7 x 10³

(kw)

0.031 N =

5.9

(Kw)

N =

5.9

(Hp)

0.75 N =

2.4.-

7.8

(Hp)

CALCULO DEL TRABAJO REQUERIDO POR EL PLÁSTICO PARA SER CORTADO

Lt

=

e

Trabajo =

(Nm)

Espesor a cortar (mm). Se dispone un espesor de 2 (mm) tomados

del plático que va a ser cortado. 10³ =

Factor de corrección.

T

Tiempo en el que se efectúa un ciclo de trabajo, vale decir tiempo en

=

que el árbol da una vuelta completa 0.032 (seg). Fc

=

Fuerza de corte (kp). En este tipo de plástico la fuerza que es

necesaria para que pueda ser cortado es de 250 (Kp).

N°t =

Este es el numero de trabajos que se van a efectuar en un ciclo de

trabajo o en un giro de 360°, como los cuchillos giratorios del árbol son tres y está separados por 120°, y los fijos que son dos están separados por 180° cada uno, el número de trabajos que se van a efectuar en un ciclo serán en total seis. Lt

=

N°t x e x 10³ x Fc x 9.81

Lt

=

6 x 2 x 10³ x 250 x 9.81

(Nm)

Lt

(Nm)

=

29.43

(Nm)

Con el resultado anterior se concluye: Erot

>

Lt

(Nm)

Puesto que: Erot Lt

= =

185.7

(Nm)

29.43

(Nm)

Siendo: 185.7

(Nm)

>

29.43

(Nm).

Por lo tanto, se cumple la condición ya que la energía que es entregada por el volante es largamente superior a la energía que requiere el plástico para ser cortado.

2.5.-

CALCULO DE LA POTENCIA DEL MOTOR

Nm =

Potencia del motor

(kw).

Lt

=

Trabajo

t

=

Tiempo en que se efectúa un ciclo de trabajo, es igual a 0.032 (seg).

(Nm).

10³ =

Factor de corrección.

n

Rendimiento de las correas que llega a un 95%.

=

Nm =

Lt x 10³ t x

Nm =

(Kw).

n

29.43 x 10³

(Kw).

0.032 x 0.95 Nm

=

0.97

(Kw) Nm

=

1.29

(Hp)

El motor que fue facilitado por la universidad tiene las siguientes caracteristicas: 1°.-

2500

RPM

2°.-

4.0

(Hp)

Por lo tanto: El motor que va a ser utilizado tiene más de la potencia necesaria para cumplir la función dentro del molino, con lo cual trabajará en correcta forma. En caso de que el motor fuera reemplazado se deberá reponer por uno que mínimo tenga la potencia calculada, la cuál es de 1.29 (Hp).

2.6.-

CALCULO DEL ARBOL PORTA-CUCHILLOS

10.1 cm

11.2 cm

12.9 cm

Figura 2.1 “ÁRBOL”

Características químicas del árbol:

2.6.1.-

2.6.2.-

Material

:

Acero SAE 1045 sin tratamiento térmico.

T admisible

:

1050

(kp/cm²)

CALCULO DEL MOMENTO TORSOR Mt

=

Momento torsor

(Kp x cm)

Fc

=

Fuerza de corte

250

r

=

Radio del volante, el cual considerando los cuchillos es 6.3 (cm)

Mt

=

Fc

Mt

=

250

Mt

=

1575

x

r x

(Kp 6.3

(kp

(Kp)

x

cm)

(kp x

x

cm)

cm)

CALCULO DE LA TENSION DE LA CORREA R

=

Radio de la polea

Mt =

Momento torsor 1575 (kp x cm)

µ

=

Coeficiente de roce 0.36

O

=

Angulo de contacto

180°

T1 =

Tensión de las correas en el extremo de movimiento ascendente

(para ambas correas habrá iguales tensiones) T

=

Tensión de las correas en el extremo de movimiento descendente

(igual también pata ambas correas) Tt

=

Tensión total en ambas correas

Ecuación N°1 T2

=

T1

(Kp)

eµxθ Ecuación N°2 Mt

= r (T1

-

T2)

(Kp x

cm)

Reemplazando la ecuación N°1 en la ecuación N°2 obtenemos: Mt

=

r (T1

- T1

)

(Kp x cm)

eµxθ Por lo tanto despejando T1 obtenemos: T1

=

Mt (r

-

(Kp)

r

) µxθ

e T1

=

(Kp)

1575 (17

-

17

)

e 0.36xπ T1

=

136.9

(Kp)

Reemplazando T1 en la ecuación N°1 obtenemos: T2

=

136.9

(Kp)

e µxθ T2

=

44.1

(Kp)

Por lo tanto: Tt

=

T1

Tt

=

136.9

+

T2 +

44.1

Tt 2.6.3.-

(Kp) (Kp)

=

180

(Kp)

DESCOMPOSICION POR EJES X E Y DE LA TENSIÓN Ty

=

Tensión en el eje y

(Kp)

Ty

=

Tt

x

cos 45°

(Kp)

Ty

=

180 x

cos 45°

(Kp)

Ty

=

127.28

Tx

=

Tensión en el eje x

(Kp)

Tx

=

Tt

x

sen 45°

(Kp)

Tx

=

180 x

sen 45°

(Kp)

Tx

=

127.28

(Kp)

(Kp)

Las tensiones en los ejes x e y son iguales debido a que el ángulo de contacto de las correas es 180°.

2.6.4.-

CALCULO DE FUERZAS QUE ACTUAN SOBRE EL ARBOL PORTA CUCHILLOS En el caso del árbol porta cuchillos, tenemos que el giro de éste es en una sola

dirección, pero, los cuchillos que están fijos en la carcasa están con sus filos en forma opuesta, por lo cual tendremos dos tipos distintos de corte, puesto que uno será ascendente y el otro será descendente.

Para ambos casos se analizarán todas las fuerzas que tengan que ver con el árbol porta cuchillos. A continuación se muestran los dos tipos de corte: CASO I: CORTE ASCENDENTE:

Fuerza de corte Fc

Dirección del corte Figura 2.2 “CORTE ASCENDENTE”

PLANO VERTICAL:

D.C.L:

12,9

R1

11,2

Fc

10,1

R2

Ty

Figura 2.3 “D.C.L PLANO VERTICAL C.A”

La fuerza de corte que debe recibir el plástico para ser cortado es de 250 (Kp), esta fuerza de corte que se distribuye en igual forma a lo largo de todo el volante, para nuestros cálculos tendrá lugar justo en la mitad de éste. R1

=

Reacción del rodamiento N°1 sobre las fuerzas que actúan sobre él

R2

=

Reacción del rodamiento N°2 sobre las fuerzas que actúan sobre él

Fc

=

Fuerza de corte

Ty

=

Tensión del eje y

250

(Kp)

127.28

Σ Fy =

R1 - Ty - Fc + R2

R1

Fc + Ty - R2

=

Σ MR1=

(Kp) =

0

(Kp)

(Kp)

Fc x 12.9 - R2 x 24.1 + Ty x 34.2

Despejando R2 obtenemos: R2

=

250 * 12.9 + 127.28 * 34.2

(Kp)

24.1 R2

=

314.4

(Kp)

Reemplazamos R2 en la ecuación de R1 y obtenemos: R1

=

250

+

127.28 R1

=

314.4 62.88

(Kp) (Kp)

=

0

(Kp)

Diagrama del momento flector:

12.9 cm

11.2 cm

250Kp

10.1 cm

314.4

R1=67.88

127.28 Kp 875.7Kp

1286 Kp cm

Figura 2.4 “DIAGRAMA M.F. PLANO VERTICAL C.A”

El momento flector máximo para este caso (N°1) en el plano vertical es de 1286 (Kp * cm) y su ubicación se encuentra en el rodamiento N°2 (R2).

PLANO HORIZONTAL D.C.L:

24.1 cm

R1

10.1 cm

R2

Figura 2.5 “D.C.L PLANO HORIZONTAL C.A”

Tx Kp

x

=

Tensión eje x

Σ Fx R1

= =

Σ MR1

127.28

Tx + R1 - R2 R2 - Tx =

(Kp) =

0

(Kp)

(Kp)

R2 x 24.1 - Tx x 34.2

=

0

(Kp)

Despejando R2 obtenemos: R2

=

127.28 x 34.2

(Kp)

24.1 R2

=

180.62

(Kp)

Reemplazamos en la ecuación de R1 y obtenemos: R1

=

180.62 - 127.28 R1

(Kp) =

53.34

(Kp)

Diagrama del momento flector:

12.9 cm

11.2 cm

10.1 cm

Tx=127.28 R2=180.62 R1=53.34 683.7 Kp

1286 Kp

Figura 2.6 “DIAGRAMA M.F PLANO HORIZONTAL C.A”

Al igual que en el plano vertical de este primer caso, el mayor valor del momento flector se encuentra en el rodamiento N°2 (R2), y tiene el mismo valor 1286 (Kp x cm). 2.6.4.1.-

CALCULO DEL MOMENTO FLECTOR MAXIMO: Mf máx

=

√(MfV² + MfH²)

(Kp x cm)

Donde: MfV

=

Momento flector plano vertical

=

1286

(Kp x cm)

MfH

=

Momento flector plano horizontal =

1286

(Kp x cm)

Por lo tanto: Mf máx

=

√(1286² + 1286²) Mf máx

=

(Kp x cm)

1818.7

(Kp x cm)

CASO II: CORTE DESCENDENTE

Dirección del corte

Fuerza de corte Fc

Figura 2.7 “CORTE DESCENDENTE”

PLANO VERTICAL D.C.L: 12.9 cm

11.2 cm

Fc

R

10.1 cm

R2

Ty

Figura 2.8 “D.C.L PLANO VERTICAL C.D”

Fy

=

R1 + Ty - Fc - R2

R1

=

R2 + Fc - Ty

MR1

=

(Kp)

(Kp)

Fc x 12.9 + R2 x 24.1 - Ty x 34.2

Despejando R2 obtenemos: R2

=

127.28 x 34.2 - 250 x 12.9

(Kp)

24.1 R2

=

47

(Kp)

Reemplazamos en la ecuación de R1 y obtenemos: R1

=

47 + 250 - 127.28 R1

=

(Kp) 169.72

(Kp)

=

0

(Kp x cm)

Diagrama del momento flector:

12.9 cm

11.2 cm

Fc=250 Kp R1=169.7 KP

10.1 cm

R2=314.4 Ty=127.28 Kp

2189 Kp cm 1286

Kp

Figura 2.9 “DIAGRAMA M.F. PLANO VERTICAL C.D.”

Por lo tanto el momento flector máximo para este caso es de 2189 (Kp x cm), y se encuentra ubicado en el centro del volante. PLANO HORIZONTAL Para el plano horizontal en ambos casos (1 y 2), el momento flector máximo será igual, y se ubicará en el rodamiento N°2 (R2), Mf máx = 1286 (Kp x cm).

2.6.4.2.-

CALCULO DEL MOMENTO FLECTOR MAXIMO: Lo encontramos donde se ubica el rodamiento N°2 por lo tanto: Mf máx

=

√(1286² + 1286²) Mf máx

=

(Kp x cm)

1818.7

(Kp x cm)

En ambos casos el momento flector máximo se produce en el rodamiento N°2 (R2), entonces Mf máx

=

1818.7

(Kp x cm).

2.6.5.-

CALCULO DE LAS DIMENCIONES DEL ARBOL: Kt

=

Coeficiente numérico para el momento torsor (3.0)

Kf

=

Coeficiente numérico para el momento flector (3.0)

Mt

=

Momento torsor 1575

Mf

=

Momento flector máximo 1818.7

τ adm

=

1050 x 0.75

τ adm

=

787.5

D

=

Diámetro del árbol

D

=

√{

(Kp x cm) (Kp x cm)

(Kp x cm)

(Kp x cm)

16

(cm)

x √ [(Kf x Mf)² + (Kt x mt)²] }

π x τadm

D

=

√{

16

x √ [(3 x 1818)² + (3 x 1575)²] }

π x 787.5 D

=

3.6

(cm)

Por lo tanto el diámetro mínimo que debe tener el árbol por efectos de cálculo es de 3.6 (cm), y el diámetro que tiene el árbol de la máquina es de 11.5 (cm) lo que es más que la longitud requerida por lo tanto va a cumplir con el trabajo perfectamente. En cuanto al diámetro del rebaje para asentar la polea es de 7.0

(cm) lo que

aún sigue siendo mayor que el diámetro calculado por lo que también es correcto.

2.7.-

CALCULO DE SOLDADURA DE LA CARCASA:

Como las paredes laterales son las que sostienen los cuchillos fijos, éstas serán las encargadas de realizar los mayores esfuerzos, los cuatro bloques que conforman las paredes de las carcasas son de igual ancho y de igual material, por lo tanto se realizarán los cálculos sobre una de las paredes que sostienen los cuchillos fijos: Lt

=

Largo total del cordón de soldadura

(cm)

d

=

Altura

(cm)

b

=

Ancho

(cm)

a

=

Ancho del cordón de soldadura

(mm)

Wo

=

Momento de resistencia a la flexión de cordón

Mf

=

Momento de flexión aplicado al cordón

t

=

Espesor del cordón

Ff

=

Fuerza de flexión

Fc

=

Fuerza de corte

Fr

=

Fuerza resultante

τs

=

Esfuerzo de la soldadura 800

(cm²)

(Kp * cm)

(cm) (Kp / cm)

(Kp / cm) (kp) (Kp / cm²)

El bloque esta constantemente sometido a dos tipos de fuerzas estas son fuerzas de flexión y fuerzas de corte. 2.7.1.-

CALCULO DE LAS FUERZAS DE FLEXION: Ff

=

Mf

(Kp / cm)

Wo Wo =

(cm²)

b x d + d² 3

Wo =

30 x 1 + 1²

(cm²)

3 Wo =

30.3

(cm²)

Esta fuerza se ubica en el medio de las paredes que sostienen los cuchillos. Mf =

250 x 7.5 Mf =

Ff

=

1875

(Kp x cm) 1875

(Kp x cm)

(Kp / cm)

30.3 Ff

=

61.88

(Kp / cm)

2.7.2.-

CALCULO POR FUERZA DE CORTE Fc

=

F

(Kp / cm)

Lt Para: F

=

250

(Kp)

Lt

=

2 x d + 2 x b

Lt

=

2 x 1 + 2 x 30 (cm)

(cm)

Lt = Fc

=

250

61

(cm)

(Kp / cm)

61 Fc

=

4.09

(Kp / cm)

Fr

=

√Ff² + Fc²

Fr

=

√61.88² + 4.09² Fr

2.7.3.-

(Kp / cm)

=

(Kp / cm) 62.02

(Kp / cm)

CALCULO DE LA DIMENSION DEL CORDON

t

=

Fr

(cm)

τs t

=

62.02

(cm)

800 t

=

0.08

(cm)

t

=

0.8

(mm)

Por lo tanto: a²

=

t² + t²

a

=

√t² + t²

a

=

√0.8² + 0.8²

(mm) a

=

1.13

(mm)

Con esto obtenemos que la dimensiones del cordón de soldadura serán de 1.13 (mm) de alto y ancho, con una profundidad de 0.8 (mm).

2.8.-

SELECCION DE RODAMIENTOS

Se seleccionaron dos soportes de rodamientos, para un diámetro de eje igual a 70 mm. D

=

70

n

=

Revoluciones por minuto

C

=

Capacidad de carga dinámica

P

=

Carga dinámica equivalente sobre el rodamiento

p

=

(mm) (Newtons) (Newtons)

Exponente de la fórmula de duración siendo p

=

3 para los

rodamientos de bolas según catálogo SKF de rodamientos.

2.8.1.-

L10 =

Duración nominal en millones de revoluciones.

L10h =

Duración nominal en horas de servicio.

Fm

Carga media constante

=

(Newtons).

CALCULO PARA CARGAS FLUCTUANTES Como en el caso del molino la dirección de la carga y la velocidad del

rodamiento son constantes, además la magnitud de la carga fluctúa linealmente entre la fuerza mínima y la fuerza máxima, se obtendrá la carga media de la siguiente ecuación:

Fm

=

Fmín + 2Fmáx . 3

En estos cálculos se debe considerar el rodamiento sometido a mayores fuerzas, o el más crítico que en este caso es el rodamiento R2, que se ubica en el extremo del lado de la polea. De la ecuación anterior reemplazando tenemos: Fm

=

180.62 + 2 x 314.4 . 3

Fm

=

269.80

(Kp) Fm

2.8.2.-

=

2644,04 (N)

CALCULO DE LA CARGA DINÁMICA EQUIVALENTE En este caso es imprescindible que se tome en cuenta que la carga que se

produce es más radial que axial, por esto finalmente se selecciona un rodamiento rígido de bolas. R2horizontal

=

1770.08

(N)

Fm

=

2644.04 (N)

Fr

=

√Fm² + R2h²

Fr

=

√2644.04² + 1770.08²

Fr

=

3181.83

(N (N)

(N) P

=

3181.83

(N)

Con el resultado anterior tenemos la carga dinámica equivalente sobre el rodamiento crítico pero además esta va a depender de la cantidad y el tamaño de los cuerpos rodantes, el ángulo de contacto entre los cuerpos rodantes y caminos de

rodaduras, la exactitud de fabricación (por ejemplo en aceros convencionales la probabilidad de duración es de un 90%. 2.8.3.-

CALCULO DE LA DURACIÓN NOMINAL L10

=

C . P

L10

)³

= ( 27000 3181.83

L10

=

72.006 L10

2.8.4.-

=

72 millones de revoluciones

CALCULO DE LA DURACIÓN NOMINAL EN HORAS DE SERVICIO

L10h

=

L x 106 . 60 x

L10h

=

n

72.006 x 106 . 60 x 2500 L10h

=

480.04

Hrs. Duración nominal

Cabe mencionar para todo tipo de rodamientos se hacen los cálculos según la norma ISO 281-1977, esta fija algunas regla como por ejemplo la duración nominal modificada va a depender de la capacidad de la carga dinámica equivalente, de la probabilidad de duración (cálculos realizados), de las condiciones de lubricación y el material del rodamiento. Son dos los que fueron ocupados en este mecanismo y van atornilladas a las paredes laterales de la carcasa, los rodamientos son Poul Way 6211Z.

CAPÍTULO III: “MANTENCIÓN"

3.1.-

MANTENCIÓN DE LOS CUCHILLOS:

Sin duda la parte que necesita una mantención más rigurosa del sistema, son los cuchillos, que debido a la fuerza de corte que van produciendo sufren un desgaste en sus filos. Los cuchillos pueden ser afilados en forma independiente sin ningún problema, esto se puede realizar con una “galleta” con disco cortante, poniendo el cuchillo afirmado en un tornillo mecánico con el filo de frente y hacia arriba se le pasa el disco en forma uniforme siendo de vital importancia mantener el ángulo y así darle el filo que se necesita para que trabaje correctamente, este trabajo se debe hacer con un avance lento para no afectar el tratamiento térmico del cuchillo. Esta mantención debe ser del tipo periódica puesto que la máquina va a ser usada en forma constante, ya que la cantidad de plástico acumulada es bastante, por esto se recomienda afilar los cuchillos cada 24 horas de trabajo efectivo (tiempo aproximado en el que se perderá el filo), a pesar de que el afilado puede ser en forma independiente ya que los cinco cuchillos cuentan con regulación se debe hacer en forma uniforme, para que a la larga no produzcan un funcionamiento irregular.

3.2.- MANTENCIÓN DE LA TRANSMISIÓN:

También será importante la mantención que se le haga a la transmisión, para que la vida de la correa se alargue se bebe realizar una correcta instalación y posterior mantención, por ejemplo un mal alineamiento produciría un desgaste excesivo en las correas, para evitar esto los ejes del motor de la máquina deben ser paralelos y la correa debe trabajar perpendicularmente respecto a estos ejes, esto puede ser verificado poniendo una regla contra la cara de las dos poleas, cuando el alineamiento es correcto la regla tocará los dos lados de las dos poleas, también cuando existe un chirrido excesivo o cuando se calientan los rodamientos. Si las correas se salen en forma frecuente puede ser por un mal alineamiento, por que las ranuras de las poleas están gastadas o por falta de tensión.

Una señal de mal alineamiento es cuando se gasta solo un lado de la correa, o cuando se nota un lado de la polea más pulido que otro. En cuanto a las poleas, si estas tienen rebabas, puntos ásperos en las ranuras o en las circunferencias de las poleas, perjudicaran a corto plazo las correas, en este caso las poleas deberán ser cambiadas ya que no permiten una tracción igual en la superficie de contacto de las correas, se deben mantener las ranuras limpias ya que sucias pueden causar una variación en el pandeo de las correas, lo anterior, asegurará una transmisión eficiente. Además es necesario siempre ajustar la distancia entre centros, para dar el estiramiento normal a las correas, esta tensión evitará que las correas patinen, este ajuste se podrá realizar gracias al espárrago que afirma la base del motor a la base de la máquina. Cuando una correa deba ser reemplazada se deberán cambiar las dos, ya que las características de estiramiento de una correa usada con la de una nueva son completamente diferentes lo que no permitiría que las cargas sean divididas en partes iguales. En caso de que las correas estén sucias se deberán limpiar con un trapo seco, en caso de que la grasa o suciedad esté muy pegada se deberá lavar con agua y jabón además de enjuagarlos muy bien, en caso de que las correas sean salpicadas de aceite se deberán limpiar con tetracloruro de carbono. Los elementos que más dañarían a las correas son: el polvo, el aceite y la luz del sol, todo esto produciría la rápida muerte de las correas por eso se debe impedir el contacto con dichos factores. La mantención del sistema de transmisión debe ser sintomático.

3.3.- MANTENCIÓN DE LOS RODAMIENTOS:

Otra parte a la cual se le debe tener especial cuidado es al juego de rodamientos que están en la carcasa, para la mantención de éstos se deberán considerar varios factores: la frecuencia de lubricación que deberá ser cada 100 horas de trabajo (una vez por semana aproximadamente), la cantidad de lubricante a aplicar que deberá ser sólo un poco de grasa, y la elección de esta va a depender de las condiciones de trabajo o funcionamiento que deben ser definidos de la manera más precisa posible; temperatura, velocidad, carga, medio ambiente y vibraciones.

3.3.1.- Lubricación:

La cantidad de grasa necesaria para el buen funcionamiento del rodamiento debe ocupar un volumen aproximado al 20 o 30% del volumen libre interno, para esto existe la siguiente fórmula: G = 0.005 x D x B Donde: G : Cantidad de grasa en cm² D : Diámetro exterior del rodamiento en mm B : Ancho del rodamiento en mm Un exceso de grasa puede ser perjudicial para el rodamiento pero hay veces en que se puede aumentar en un 20% más en un rodamiento que trabaja en ambientes muy contaminados En cuanto a la periodicidad de engrase va tener factores como la carga, la temperatura además de los parámetros de velocidad en los trabaje el rodamiento. Si el rodamiento funciona a 80°C la duración de la vida de éste estará limitada por la grasa, a partir de aquí por cada 15°C que aumente la temperatura se divide por dos la vida útil de una grasa en general. Para la lubricación de los rodamientos se debe ocupar una mantención programada y esto evitará la oxidación, la polución y en caso opuesto refrigera y evacua los elementos o cuerpos extraños. Además se le deberán cambiar por mantención sintomática en caso de que estos se recalienten, metan mucho ruido, se resistan al giro del eje, estén sueltos o tengan cualquier tipo de mal funcionamiento. El control más conveniente utilizado es la vibración y se puede medir de forma simple al oído por transmisión por estetoscopio o barra metálica por dispositivos que dan alarma o paran la máquina por analizadores de frecuencia y amplitud. 3.3.2.- Montaje y desmontaje de los rodamientos: Se comienza con la actividad realizando una recopilación de información sobre la actividad. Para ello se recurre a la biblioteca y se selecciona el catálogo “SKF”. Se observan las características del equipo para determinar las herramientas y seguir luego los pasos más adecuados para realizar el trabajo.

Primero se procede a desarmar el descanso, se retira la tapa y se desmonta el eje. En el caso en que los rodamientos se desmontan con el extractor de garras, deben luego montarse con la prensa hidráulica colocando el eje y los rodamientos sobrepuestos y anillos de diámetro interior mayor que el diámetro exterior del eje, que, por la presión ejercida por la prensa, los rodamientos tomarán su ubicación, el mismo procedimiento se efectúa con el otro rodamiento. Ante de montar o desmontar los rodamientos se debe verificar la identificación de estos, ver los planos, especificaciones y procedimientos. Al montar o desmontar los rodamientos la fuerza se debe ejercer sobre el anillo interior y no sobre la parte rodante, si esto último se realiza se dañará el rodamiento. Después del montaje y antes de la puesta en marcha debe hacerse una verificación del funcionamiento para detectar cualquier anomalía (ruido, juego anormal, temperatura, etc.) Debe tenerse en cuenta la limpieza en el montaje por ello se debe realizar fuera del alcance de polvo, cualquier elemento contaminante. 3.3.2.1.- Montaje: Este procedimiento puede ser de dos maneras: 1°.- Montaje en caliente: •

La temperatura no debe ser demasiado elevada para no dañar las características del rodamiento que está hecho de acero, la temperatura debe ser de un máximo de 110°C, pero debe ser suficiente para la dilatación del anillo para que permita que el rodamiento sea montado por anulación temporal de apriete:

•

Baño en aceite: En un recipiente limpio debe vertirse el aceite que debe ser fluido. Como el calentamiento es producido desde la parte de abajo del recipiente se debe colocar un aislante para que el rodamiento no tope fondo.

•

Hornillo de calentamiento: Evitar el contacto del rodamiento con la placa por medio de un casquillo sujeto al interior del anillo del rodamiento.

•

Calentamiento por inducción: Es la forma más segura y racional, solo se calientan las partes metálicas, la T° se controla por sondas y la manipulación es muy fácil 2°.- Montaje con prensa:

•

Es conveniente utilizar un tubo o casquillo que se pone en el anillo que debe ser instalado.

•

En el caso en que el rodamiento va en el eje debe emplearse el casquillo sobre en anillo interior.

•

En el caso en que va en un alojamiento y por esto se deberá emplear el casquillo sobre el anillo exterior.

3.3.2.2.- Desmontaje: Primeramente es una buena regla saber como va montado el rodamiento, o sea que es lo que va arriba y adelante. Se debe empezar el trabajo de desmontaje con la preparación de las herramientas necesarias. Debemos además disponer de un apoyo de contención en el eje, de lo contrario los rodamientos se podrían dañar debido a las fuerzas que se efectúan al realizar el trabajo. Se emplea un extractor, el cual normalmente suele aplicarse al aro interior del rodamiento a desmontar. Si resulta imposible agarrar el aro interior con el extractor, puede admitirse que se aplique al aro exterior durante el desmontaje a fin de que la fuerza de extracción no dañe algún elemento del rodamiento. Disponga de un tope que impida girar el tornillo del extractor. Agarre el brazo de extractor y dar vueltas ininterrumpidamente. Si no dispone de un extractor apropiado, puede emplearse un botador con punta redonda u otra herramienta similar. Aplíquela sobre el aro interior. NOTA: Tenga gran cuidado en emplear éste método, por que es muy fácil dañar el eje del rodamiento. Si el rodamiento está fuertemente adherido en el alojamiento, puede expulsarse con un botador especial de segmento botador tubular, golpeándolo uniformemente alrededor. Los extremos del tubo deben ser planos, paralelos y deben carecer de rebabas. 3.3.3.- Deterioros o averías en los rodamientos:

Para realizar un examen en un rodamiento funcionando en malas condiciones es necesario hacer una serie de análisis y peritajes para ver por que fue el deterioro y así suprimirlo para darle una mayor vida.

Los exámenes deben ser realizados antes, durante y después del desmontaje para ver cada falla relacionada con su funcionamiento. •

Antes del desmontaje: Observar y examinar ruidos, temperatura, vibración o pérdida del lubricante.

•

Durante el montaje: Examinar grasas, tuercas de apriete y la posición axial y radial.

•

Después del desmontaje: Examinar visualmente los componentes del rodamiento, analizar la grasa en busca de partículas ajenas por lavado o filtrado.

3.3.3.1.- Origen de los deterioros: Cuando un rodamiento se estropea, se debe siempre procurar averiguar el motivo y tratar de eliminarlo. Las causas más corrientes son: -

Defecto de montaje

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Lubricación defectuosa

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Impurezas en el rodamiento

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Agua en el rodamiento

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Defecto de forma en el soporte del eje

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Daños por vibración

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Paso de corriente eléctrica

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Fatiga de material

NOTA: Además de todos los aspectos de la mantención señalados anteriormente, también deberá tomarse en cuenta el estado del tamiz (si esta tapado por ejemplo), el estado del motor eléctrico, el estado de la tolva, y el estado del equipo en general.

CONCLUSIONES

Para comenzar las conclusiones cabe mencionar, que parte difícil de éste trabajo de título es la parte práctica, ya que al no estar relacionado con éste tipo de máquina se hace más complicado entender su funcionamiento y así darle la puesta en marcha. Es aquí donde se debieron poner en mesa todos los conocimientos tanto prácticos como teóricos, que fueron aprendidos durante estos tres años de estudio en nuestra Universidad. Además se debió buscar información adicional respecto al tema, para poder familiarizarnos con éste, encontrando varios tipos de molinos similares, lo que finalmente ayudo a llevar a cabo el presente trabajo. Como conclusiones técnicas se debe decir que parte fundamental en éste tipo de máquina es la elección de una transmisión adecuada, debido a que se producen esfuerzos que deben ser compensados para poder realizar el trabajo. En nuestro molino la transmisión de fuerzas desde el motor eléctrico hacia el árbol es mediante correas las cuales nos brindan una fuerza que es mayor a la necesaria para cumplir el trabajo en forma óptima. Además de lo anterior contamos con el volante el cuál es capaz de almacenar energía para liberarla cuando sea necesario lo que hace más óptimo el funcionamiento del molino. Quedó demostrado además que lo más conveniente es que todos los cuchillos de la máquina deben tener regulación, esto es fundamental para poder darles reafilado en forma independiente lo que facilita considerablemente su mantención, la cual podrá ser manual o con maquinaria automatizada. En la base de la máquina fue necesario habilitar una plataforma metálica para fijar el motor eléctrico mediante pernos, a ésta plataforma, necesariamente, se le dio regulación de altura con el fin de lograr la tensión adecuada de las correas lo que es estrictamente necesario para un correcto funcionamiento. En cuanto a la parte práctica, una vez funcionando la máquina es posible darse cuenta que la mantención deberá ser más rigurosa y más continua que lo que se proponía en forma teórica. Lo anterior se debe a factores como la abrasión que hará que los cuchillos se desgasten en su filo en forma más continua que lo presupuestado, por esto será recomendable tener un juego (al menos) de cuchillos de repuesto para no detener la máquina demasiado tiempo y así no bajar la producción, lo que en estos casos es un fracaso.

También se deber tener mayor precaución con el estado del apriete de todos los pernos del sistema, debido a la gran cantidad de vibración producida por los esfuerzos realizados dentro de la carcaza. En cuanto a la alimentación del plástico hacia la máquina deberá ser con el plástico ya un poco cortado, debido al gran volumen que tienen los rollos de plástico en bruto recién sacado de uso, esto significa que el plástico ya deberá venir con un proceso de cortado, el cual permitirá introducir más cantidad a la tolva, así mediante la gravedad el plástico caerá al interior de la carcaza sin problemas ni necesidad de ser empujado. En cuanto a los costos de éste trabajo se puede decir que fueron mínimos ya que se gasto sólo en las piezas que faltaban y el mecanizado fue hecho con máquinas de la carrera con lo que no hubo gasto, si no hubiéramos contado con lo anterior los costos habrían sido considerablemente más elevados. Por último como conclusión final de esta memoria podemos decir que se aprendieron cosa nuevas como son todos los formatos para entregar correctamente este trabajo además de aprender como realizar un CD con todo lo que se exige.

ANEXO : “SUGERENCIAS PRÁCTICAS DE SEGURIDAD PARA EL MANTENIMIENTO DE LAS TRANSMISIONES DE CORREAS EN V”

La seguridad alrededor de las transmisiones con correas en V requiere una acción sin peligros, se deben tomar todos los pasos positivos que le ayuden a realizar el trabajo de la manera más segura y a la vez con el mínimo de tiempo y problema. Por ejemplo: Mantener las transmisiones propiamente protegidas: Virtualmente todas las agencias que dictan regulaciones, firmas de seguros y otras autoridades de seguridad recomiendan o requieren protectores en las transmisiones, en este caso se recomienda que la transmisión sea protegida por completo, un protector hecho a mano que cubra parcialmente es a veces más peligroso que no tener ninguno, debido a que da la impresión se un sentido falso de seguridad y a la vez conduce a acciones inseguras. Por supuesto, se pueden y se deben medidas para que halla una ventilación adecuada y facilitar la inspección. Esto se puede lograr con el uso de enrejados, puertas de inspección y paneles removibles. Pero el protector no debe tener ninguna abertura por donde los trabajadores puedan alcanzar el interior de la transmisión y san atrapados en la misma (Regulaciones O.S.H.A., Normas de seguros y salud de las ocupaciones para protectores de transmisión, folleto 19999-K Gates). Además de ser un elemento de seguridad, también ayuda a hacer la labor de mantenimiento más fácil debido a que protege la transmisión de la intemperie, deshechos, etc. Descontar equipo mientras es mantenido: Se debe estar seguro de que el molino está desconectado cuando se esté trabajando en la transmisión, aún cuando sea solamente por un momento. También es recomendable el usar un signo de advertencia que indique “desconectado para el mantenimiento” para que así nadie vuelva a conectar la máquina antes de que se haya terminado con la mantención. Si se puede poner un candado a los controles mejor. Una práctica muy buena, es observar como funciona la transmisión durante la inspección de mantenimiento, pero no se puede tocar hasta que la misma no esté desconectada. Se debe estar seguro también de que todos los componentes del molino estén “segura”. Por ejemplo, el empleado de mantenimiento debe estar seguro de que los cuchillos estén fijos correctamente al eje una vez que el pruebe la transmisión.

Como se puede ver, la seguridad en las transmisiones de correas en V es una cuestión de sentido común, con esto se encontrará que este mismo sentido común la ayudará a hacer el trabajo de mantenimiento más seguro y fácil. En efecto, para el mantenimiento y seguridad de las correas en V se concluye con pasos a seguir, como son una instalación apropiada, inspección y una acción colectiva sólida que se detalla a continuación Indicaciones para la instalación de correas y poleas: Digamos que está dispuesto a instalar un nuevo juego de correas. Ha desconectado el molino y se ha asegurado que todos los componentes están en una posición de seguridad. En este momento, se puede disminuir el riesgo de futuros problemas de mantenimiento con sólo seguir unos fáciles pasos para seguir una instalación apropiada Inspeccionar todos los componentes de la transmisión: Mientras la transmisión está paralizada reemplace todos los cojinetes gastados, ejes doblados o cualquier otro componente que pueda causar futuros problemas. Examine las poleas cuidadosamente por si existen ranuras gastadas o dañadas.(e aquí un factor de seguridad: siempre use guantes o un paño para tocar la ranura de las poleas, para que no se corte en caso de que encuentre esquinas filosas o rebabas.). A veces, se puede apreciar a simple vista las ranuras gastadas pero un modo más seguro es usar el calibrador para poleas, simplemente se inserta el calibrador apropiado en la ranura. Si existe desgaste excesivo, reemplace la polea. Poleas en malas condiciones pueden acortar la duración de la banda en V haciendo su labor de mantenimiento más difícil. Si las poleas están en buenas condiciones, entonces proceda como sigue: Instalando la banda en V no “palanquear” o “enrollar” las correas, use el ajuste de la transmisión. Después de que se hayan inspeccionado los componentes de la transmisión de que tiene el juego correcto de poleas ya se esta en condiciones de colocar la transmisión. Al forzar las correas se acorta la duración de servicio, aun cuando no exista ningún daño visible. Palanquear o enrollar es uno de los actos más peligrosos que se puede hacer cerca de las transmisiones de correas. Si las poleas giran, los dedos pueden quedar atrapados entre las correas y las poleas, resultando a veces una lesión grave.

Use la compensación o ajuste de la transmisión y simplemente deje caer las correas en la ranuras de la polea, si es necesario emplee una buena barra para mover el motor, no para forzar las poleas, esta es la forma mas fácil y segura de hacerlo. Aplique la tensión apropiada a la transmisión: El paso final en la instalación es aplicar la tensión correcta para obtener un servicio sin dificultades. En general, una simples reglas eliminaran los problemas de la tensión: •

la mejor tensión para una transmisión de correas en V es la tensión mínima en la cual las correas no patinen bajo carga total.

• Simplemente, ajuste la transmisión hasta que las correas entren holgadamente en las ranuras, ponga a funcionar la transmisión por unos 15 minutos, para “acentar” las correas. Después aplique la carga máxima. Si las correas patinan, ajústelas hasta que no patinen al aplicar la carga máxima.

• Recuerde también que una tensión excesiva acorta la duración de la correa y de los cojinetes, compruebe la tensión frecuentemente durante el primer día de operaciones. Después, verifíquela periódicamente y haga los ajustes necesarios. Aunque la tensión en una transmisión de correas en V no es, por lo general un factor crítico, la tensión correcta puede asegurar un funcionamiento apropiado de la tensión. Se comprende que muchos trabajadores experimentados en mantenimiento han desarrollado una percepción para tensar las correas, pero debido a los materiales mejorados que se usan actualmente por muchos fabricantes, las correas de hoy en día puedes funcionar considerablemente en la transmisión. Inspeccione el montaje y el alineamiento de la polea: Las transmisiones de poleas en V no requieren alineamiento tan a menudo como otros tipos de transmisiones en lo que se refiere a tolerancia, pero a menos que las correas entren y salgan de las poleas en una línea relativamente recta se produce un desgaste acelerado. Dos de las causas más comunes de desalineamiento son: los ejes de la máquina motriz y de la impulsada no es tan paralelo, o las poleas no están colocadas adecuadamente en los ejes. Para verificar el alineamiento todo lo que se necesita es un borde recto o una cinta de acero para las transmisiones con centros más largos. Si estos no estan disponibles, se puede usar como último recurso, una cuerda fuerte. Solamente alínie los bordes rectos a lo largo de la parte exterior de ambas poleas. El desalineamiento se mostrará como una brecha entre la polea y el borde recto, o quizás como una abertura en la cuerda. Cuando use este método, esté seguro de que el ancho de las partes exteriores sea el mismo en ambas poleas.

Una tercera causa de desalineamiento es la inclinación o montaje inadecuado de las poleas. La mejor manera de prevenir esto es siguiendo los pasos de montaje que se recomiendan. Las poleas que están ya colocadas pueden ser chequeadas en su inclinación mediante el uso de un nivel de burbuja