Maquinaria 4j349

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

CÁLCULO Y SELECCIÓN DE MÁQUINAS Y EQUIPOS DE UNA PLANTA

ASIGNATURA: MAQUINARIA PARA LA AGROINDUSTRIA

DOCENTE: Ing. PABLO WALTHER PAUCAR LOZANO

INTEGRANTES: ARCE APAGUEÑO MARIO SERGIO

CICLO: VII

FECHA:

01/08/2018

Tarapoto -2018

Contenido INTRODUCCION ..................................................................................................... Error! Bookmark not defined. I.

ASUMIR UNA CAPACIDAD DE DESCARGA DE LA TOLVA ............................................................................. 11

II.

SELECCIONAR EL PRE LIMPIADOR EN EL EJE 3 ............................................................................................ 11

III.

CALCULO DE LA ALTURA DEL ELEVADOR EN EL EJE 2 ............................................................................. 12 1.

CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL A TRANSPORTAR: ......................................................................... 14

2.

TIPO DE ELEVADOR A SELECCIONAR:.................................................................................................. 14

3.

TIPO DE CANGILÓN: ............................................................................................................................ 15

4.

CAPACIDAD DEL ELEVADOR (Ce): ....................................................................................................... 15

6.

CAPACIDAD DE DESCARGA POR PIE DE FAJA (C’f): ............................................................................. 17

7.

VELOCIDAD DE OPERACIÓN DE LA FAJA V: ......................................................................................... 18

8.

CENTRO DE GRAVEDAD DE LA MASA DEL CANGILÓN (t):................................................................... 18

9.

DIÁMETRO DE LA POLEA SUPERIOR (Dps): ......................................................................................... 18

10.

ANGULO DE DESCARGA: ................................................................................................................. 19

11.

TRAYECTORIA QUE SIGUE LA MASA: .............................................................................................. 20

Trayectoria de la partícula A: .............................................................................................................................. 20 Trayectoria de la partícula B: .............................................................................................................................. 20 12.

DIMENSIONES DE LA CAJA Y EL CHUTE DE DESCARGA: .................................................................. 21

Ancho de la faja (b): .................................................................................................................................... 21 Longitud de la Polea (Lp): ........................................................................................................................... 22 Ancho de la Caja (C): ................................................................................................................................... 22 Chute de descarga: ..................................................................................................................................... 23 Esquema general de la cabeza y chute de descarga del elevador de cangilones....................................... 24 13.

Diámetro de la Polea Inferior (Dpi): ................................................................................................ 11

15.

LONGITUD DE LA FAJA (L): .............................................................................................................. 11

16.

NUMERO DE CANGILONES (n): ....................................................................................................... 12

17.

SELECCIÓN DE LA FAJA: ................................................................................................................... 13

DIÁMETROS MINIMOS RECOMENDADOS PARA POLEAS SUPERIORES .............................. 15 GUIA PARA SELECCIONAR EL ESPESOR DE LA CUBIERTA DE LA FAJA ............................. 16 PESO DE LAS FAJAS ELEVADORAS ................................................................................................ 17 19. POTENCIA DEL MOTOR: ........................................................................................................................ 19 IV.

SELECCIÓN DE LAS BATERÍAS PULMÓN ENTRE EL EJE 2 Y 3 ................................................................... 20

V.

ESTIMACIÓN DE LA ALTURA DEL ELEVADOR DE CANGILONES EN EL EJE 4 ................................................ 21

VI.

ESTIMACION DE LA CAPACIDAD DEL TRONILLO SIN FIN EN EL EJE 7 ..................................................... 23 1.

Extrayendo Datos de la Tabla de Link – Belt: ......................................................................... 23

2.

Calculando la longitud del gusano transportador: .................................................................. 23

3.

Calculo de la Velocidad del Tornillo Transportador: .............................................................. 23

4.

Calculo de la Potencia:.................................................................................................................. 24

4.1.

Calculo de la Potencia Equivalente (A): ................................................................................ 24

4.2.

Calculo del Factor G: A ≥ 5 ----- G = 1 ......................................................................................... 24

4.3.

Calculo del Porcentaje de Máxima Velocidad Recomendada (ΔPorcentaje): ................. 24

4.4.

Potencia: ....................................................................................................................................... 24

VII.

CONCLUSIONES ....................................................................................................................................... 25

VIII.

BIBLIOGRAFIA.......................................................................................................................................... 26

IX.

ANEXOS ................................................................................................................................................... 27

RESUMEN

El principal objetivo de trabajo es tener criterio para diseñar, calcular el elevador de cangilones, cálculo del diseño del tornillo sin fin, cálculo de silos, donde los centros de almacenamiento a granel deben estar equipados no sólo con silos de capacidad adecuada sino también con instalaciones que faciliten una ejecución rápida y sin tropiezos de las operaciones de recepción, tratamiento, almacenaje, control y salida de los granos. La siguiente ilustración presenta el esquema de funcionamiento de un centro de almacenamiento a granel.

Esquema de un centro de almacenamiento a granel: 1 Control; 2 Tolva de entrada; 3 Transportador vertical; 4 Limpieza; 5 Verificación del peso; 6 Desinsectación; 7 Transportador horizontal; 8 Control de temperatura. Las instalaciones se seleccionan en función de diversos factores, a saber:      

la capacidad de almacenamiento en volumen; el número y el tamaño de las cámaras; el volumen de las operaciones (recepción, limpieza,. ensilado, salida de granos); el rendimiento de los equipos de secado y de los dispositivos de ventilación; la organización del trabajo; la rentabilidad.

Para el buen funcionamiento de los centros de almacenamiento, sobre todo en períodos de aprovisionamiento, es necesario prestar una atención muy particular al cálculo de las dimensiones de las instalaciones y a la selección del material y equipo utilizados para la recepción y la manipulación de los granos (arroz).

INTRODUCCIÓN Almacenamiento a granel Este método consiste en conservar los granos, sin embalaje alguno, en el interior de estructuras construidas con ese fin (graneros, silos). Los tipos de construcción son bastante variados. Puede haber, en efecto, estructuras relativamente sencillas y de escasa capacidad para guardar los excedentes agrícolas en las zonas de producción, o bien instalaciones complejas de grandes dimensiones para el almacenamiento comercial o industrial de los productos. En general, las estructuras de almacenamiento a granel pueden agruparse en dos categorías: los silos o graneros de pequeña capacidad para el almacenamiento en la granja y los silos de gran capacidad. Estos últimos, muy utilizados en los países desarrollados, no están todavía muy difundidos en los países en desarrollo. Unos sistemas de transporte y comercialización inadecuados o totalmente inexistentes, la falta de inversiones iniciales de cierta importancia y la complejidad de las instalaciones han limitado, hasta ahora, la difusión de estas estructuras de almacenamiento. Una correcta manipulación y almacenamiento de los materiales -tanto materias primas como productos terminados- garantiza a las empresas ventajas competitivas en esta nueva etapa de la economía mundial, ya que al tener el mínimo de daños en los materiales, y al contar con unos trabajadores sanos que conocen y aplican técnicas seguras de manejo de materiales, la empresa puede proveer el nivel deseado de servicios al cliente a un costo razonable. El manejo inseguro de los materiales es causa frecuente de heridas, fracturas, luxaciones, dolores de espalda, que muchas veces limitan seriamente al trabajador para que siga desempeñando su oficio o para realizar con seguridad cualquier otra actividad. El almacenamiento y manejo de materiales está estrechamente relacionado con el orden, el aseo y las condiciones de seguridad. Por ejemplo, un producto mal apilado no sólo genera desorden sino que además es muy probable que pueda derrumbarse y ocasionar lesiones a las personas, y daños en los materiales. Todo trabajador debe recibir capacitación sobre capacitación sobres los métodos seguros para el manejo manual de materiales y sobre la forma correcta de utilizar las ayudas mecánicas disponibles. Además, debe conocer los riesgos que a primera vista no son detectables, y que pueden producir quemaduras o explosiones, o algún problema desencadenado por tóxicos irritantes. Muchos accidentes ocurren mientras se transporta materia prima o productos terminados en el lugar de trabajo. Por lo tanto, es de vital importancia tener áreas seguras para el manejo y almacenamiento de materiales. Este módulo contiene las principales medidas de seguridad que deben ponerse en práctica durante el levantamiento, transporte y almacenamiento de materiales. Como líder de seguridad usted debe promover entre los compañeros y jefes estas medidas.

OBJETIVOS  

El presente trabajo se fundamenta en la elección y diseño de equipos apropiados para el transporte de cebada hasta los silos pulmón Incidiendo en la selección del elevador de cangilones que recepciones de la tolva de recepción, usando el autocad para poder dibujar permitiendo calcular las alturas de los elevadores de cangilones, así como elegir el pre limpiador, seleccionar silos, así como elegir la distancia y la capacidad del tornillo sinfín.

MARCO TEORICO

1. SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO En general podemos clasificar a los sistemas de almacenamiento, según la atmósfera del lugar donde se guardan los granos en: I) Atmósfera normal Es un almacenamiento en el cual el aire que rodea a los granos prácticamente tiene la misma composición que el aire atmosférico. Es el tipo de almacenamiento más difundido y dentro de éste, los sistemas más comunes son: Silos de chapa, Silos malla de alambre, Celdas, Galpones, etc. II) Atmósfera modificada Es un sistema de almacenamiento, en el cual se procura modificar la atmósfera interior del lugar donde se almacenan los granos, con el fin de restringir la disponibilidad del oxígeno del aire y así poder disminuir los procesos de respiración de los hongos e insectos.

2. SISTEMAS DE TRANSPORTE

Tolva de recepción La tolva de recepción es una fosa hecha de hormigón y recubierta con un enrejado en la que se vierte el grano a su llegada al centro de almacenamiento. Se sitúa a nivel del suelo, en un lugar protegido contra la lluvia, y de tal manera que los vehículos de transporte puedan maniobrar fácilmente para llegar a ella. La capacidad de la tolva de recepción (es decir su volumen interno) debe determinarse teniendo en cuenta la capacidad de almacenamiento de las instalaciones.

Los elevadores Los elevadores de cangilones se utilizan para el desplazamiento vertical (10 grados de inclinación como máximo) y se componen de una correa sin fin provisto de cangilones y tensado verticalmente entre dos poleas. Los elevadores de cangilones ofrecen la ventaja de un montaje fácil, permiten alcanzar una gran altura (70 m), consumen poco, ocupan poco espacio, y su precio es moderado. Se trata no obstante de un material fijo, y los costos de instalación son relativamente elevados (excavación de la fosa). Existen elevadores más o menos rápidos, cuya utilidad es función del peso específico y de la naturaleza de los granos; a título indicativo, precisemos que su velocidad media es de 2,5 a 3 m/s, lo que permite un trabajo continuo, mientras que su velocidad máxima es de 6 a 8 m/s. Mencionemos finalmente la existencia de elevadores particulares como el elevador de balancines, utilizado para productos frágiles (por ejemplo maní) y el elevador de palettes o tarimas de carga, aparato ligero y económico, que mueve cantidades pequeñas.

Los tornillos transportadores Se trata de tornillos helicoidales (tornillos de Arquímedes) a los que un motor imprime un movimiento rotatorio. Según sus dimensiones y su modo de empleo (en posición horizontal, vertical u oblicua), van montados en un cárter acanalado o cilíndrico. Para el transporte horizontal se suelen emplear "tornillos en canal" que trabajan como máximo con el 45 % de su sección, mientras que para el transporte oblicuo o vertical se sustituye el canal por un tubo de chapa, de manera que la rosca del tornillo trabaja en toda su sección; se trata entonces de "tornillos entubados

Secado de los granos

El secado produce la principal transformación del grano en la postcosecha, y a su vez, es el procedimiento que más atención requiere para no afectar la calidad de los granos. Cada sistema de secado y cada tipo de grano tienen sus problemáticas particulares. A continuación se resumirán los principales aspectos a tener en cuenta en cada caso.

a) Secado con aire natural

Se debe lograr secar el grano antes de que comience a deteriorarse, por lo que el caudal específico de aire del ventilador debe ser de 120 a 360 m3 de aire/h/m3 de grano. El aire debe tener una humedad relativa (H.R.) inferior al 70%. Para la aireación y para el secado con aire natural es muy importante tener en cuenta las tablas de humedad de equilibrio para cada grano, con respecto a la humedad relativa del aire. La condensación de vapor de agua en la parte superior es uno de los principales problemas de estos sistemas, y en la mayoría de los casos sólo puede ser solucionado colocando extractores de aire. Además de este sistema, existen otros que son dinámicos, siendo los más comunes los de flujo cruzado y flujo mixto. En el primero, el grano fluye de manera perpendicular al flujo del aire, mientras que, en el flujo mixto, el aire fluye de tres formas dentro de la masa de granos: los acompaña, los atraviesa y va en contra de ellos, dando como resultado un secado más homogéneo de toda la masa de granos.

b) Secadoras con temperatura artificial

Normalmente, las secadoras estáticas se hallan en el campo de los productores y tienen poca capacidad, alrededor de 5-7 tn/hr. Se recomienda que estos sistemas posean roscas mezcladoras. Éstas, tienen la función de homogeneizar la humedad del grano en el interior del silo, pero son más útiles cuando la temperatura de secado es baja (sólo unos grados por encima de la temperatura ambiente). En caso de sistemas que funcionen a alta temperatura (40º o más), es conveniente utilizar roscas extractoras que vayan "barriendo" la capa más seca de granos de la parte inferior del silo. En estos casos, el sistema puede funcionar como seca-aireación, ya que el grano sale caliente (40-60 ºC) y debe ser enfriado en otro silo. 3. ESPECIFICACIONES Estos silos que se utilizan para el grano / arroz / almacenamiento de semillas, son de Zincalume o acero galvanizado, con un forro interior de categoría alimenticia Estos silos que se utilizan para el grano, arroz, semillas de almacenamiento de trigo. Estos silos pueden ser de acero Zincalume (aleación compuesta de aluminio 55%, el 43,5% de zinc y 1.5% de silicio) o de acero galvanizado completa de 350-400 GSM y están disponibles en cualquier tamaño. Estos silos cuentan con un polietileno de alta resistencia reforzado de Calidad Alimentaria de línea. Estos tanques están diseñados según los requisitos del sitio y por lo tanto puede ser de fondo plano o de fondo cónico. Diagrama de flujo planta de arroz

Imagen 7: Diagrama de flujo de la planta de acopio y secado de arroz.

Nº 1 2 3 4 5 6 7 8

Referencia AA01 BA01 CA01 DA01 EA01 FA01 GA01 HA01

Descripción Balanza y calado Tolva de recepción Elevador a cangilones Nº1 Sistema de limpieza Silo de suciedad Silo 1 de 300 tn Secadora Redlers Nº 1

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

IA01 JA01 KA01 LA01 MA01 NA01 OA01 PA01 QA01 RA01 SA01 TA01 UA01 VA01 VA02 VA03

Elevador a cangilones Nº2 Silo 2 de 300 tn Silo 3 de 300 tn Silo 4 de 300 tn Silos 5 de 1000 tn Silos 6 de 1000 tn Cintas transportadoras Redlers Nº 2 Zona de carga Nº2 Distribuidor Zona de carga Nº 1 Rosca Transportadora Descarga de suciedad Válvula de dos vías Válvula de dos vías Válvula de dos vías

CÁLCULO Y DISEÑO DE ELEVADOR DE CANGILONES PARA CEBADA EN GRANO PASO 1 I.

ASUMIR UNA CAPACIDAD DE DESCARGA DE LA TOLVA

La tolva de carga es el primer elemento que encontramos en la instalación. Se asumió una capacidad de 16 tn/h, debido a:  El peso del producto almacenado  Para no tener una sobrecarga de uso

El volumen de la tolva será encontrada dependiendo de la capacidad de la camión más grande que recepcionó la planta Peso Bruto del Camión = 63t Tara del Camión = 47 t Peso útil = 16 t Peso Específico del grano de arroz :  = 43 lb/pie3 = 0.69 t/m3

Capacidad del camión = 16 t / 0,69

𝑡 𝑚3

= 23.18 m3

Por lo tanto la Capacidad de la tolva debe tener un poco más de capacidad Capacidad de la tolva= 24 m3 PASO 2 II.

SELECCIONAR EL PRE LIMPIADOR EN EL EJE 3

La selección del pre limpiador se dará por la capacidad en tn/h. De acuerdo al catálogo “KeplerWeber, Maquinas de limpieza”, se consideró y/o se escogió el modelo LC160/SP con capacidad de 18 tn/h, por las razones de:  La capacidad que produce el elevador y no tenga un déficit de capacidad al momento de recibir el producto procedente del elevador de cangilones  Poder seguir el proceso sin ninguna dificultad

TABLA 1

PASO 3 III. CALCULO DE LA ALTURA DEL ELEVADOR EN EL EJE 2 Se tomó el elevador centrifuga de cangilones espaciados, de acuerdo al documento de “ELEVADORES VERTICALES DE CANGILONES” se tomó los diferentes cálculos para el ángulo de caída y la altura del elevador de cangilones. Posiciones relativas entre elevador de cangilones y otros equipos. GRAFICO

Donde: B= distancia donde estará el elevador y el pre limpiador H= altura de la parte superior del pre limpiador a la parte superior del elevador

GRAFICO 1

Tanα= ALTURA/ DISTANCIA = 3/3 =1 α= 45° Para calcular la altura del elevador del candilón ubicado en el eje 2 se utilizó la siguiente ecuación: GRAFICO 2

Dónde: utilizamos el ángulo mínimo de descarga 45° ya que el grano entra en estado húmedo y para calcular la altura que tendrá el elevador. GRAFICO 3:

Donde: E= Altura de descarga B= distancia donde estará el elevador y el pre limpiador D= altura del pre limpiador E= B + D

E= 3.5 + 3 = 6.5 metros 6.5 m del elevador de cangilones + 3.1m de la altura de la tova= 9.6 m elevador GRAFICO 4:

Hoja de cálculo y diseño

1. CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL A TRANSPORTAR:  Producto

:

Cebada en Grano

 Peso Específico

:

 = 38 lb/pie3 = 0.60 Tm/m3

 Angulo de Resbalamiento

:

 = 35º

 Angulo de Reposo

:

 = 28º

 Tamaño y forma

:

polvo

 Fluidez

:

regular

 Grado de Corrosión

:

no corrosivo

 Grado de Abrasión

:

no abrasivo.

 Capacidad de diseño del elevador

:

q = 15Tm/hora

 Altura de Elevación

:

hT = 25 pies.

2. TIPO DE ELEVADOR A SELECCIONAR: Elevador centrífugo vertical de cangilones espaciados.

3. TIPO DE CANGILÓN: Para el material que tenemos que elevar (cebada en cascara) escogemos según el catalogo UNIROYAL cangilón tipo especial construido de planchas soldadas. 4. CAPACIDAD DEL ELEVADOR (Ce): Ce= q = 15TM/hora y 0.60 TM/m3

=

25 m3 hora

Ce = 14.7 pie3/min

recomendación de fabricantes la velocidad de faja varía entre 200 a 400 pies/min Asumimos V=272 pies/min y reemplazando valores tenemos: Ce 14.7pie3 /min

C = f

=

Vfaja

382ppm

Cf = 0.0385 pie3/pie de faja Sin embargo la capacidad anterior debe corregirse con un factor de llenado, por lo que se define la capacidad real como sigue:

Capacidad Real (CFR): CFR

=

CF

0.75

0.0385 = 0.75

CFR = 0.051pie3/pie de faja 5. SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE CANGILÓN: Del Catálogo UNIROYAL: Dimensiones principales de un cangilón:

Del catálogo UNIROYAL escogemos tentativamente un cangilón de las siguientes dimensiones

Elegimos el cangilón especial 9X6X6 donde:

Longitud

:9

Capacidad

: 0.077 pie3

Ancho

:6

Peso

: 2.62 libras

Profundidad

:6

La distancia entre cangilones (e) se estima entre:

2h = 2 (6) = 12’’ = 1 pie (como mínimo)

e 3h = 3 (6) = 18´´ = 1.5 pie (como máximo)

por lo que también la capacidad varía entre: Ce max =

12 x 0.077

= 0.077pie3/pie de faja

12´´

Ce min =

12 x 0.077

0.050pie3/pie de faja se encuentra dentro del rango de la capacidad mínima y máxima para e=18 pulgadas.

= 0.050

18′′

Luego chequeando el espaciamiento de 18 pulgadas, con la tabla “Q” del manual de UNIROYAL para las dimensiones del cangilón es de e = 18 >16’’ que es el mínimo recomendable.

6. CAPACIDAD DE DESCARGA POR PIE DE FAJA (C’f):

e

7. VELOCIDAD DE OPERACIÓN DE LA FAJA V: 14.7 pie3 /min

Ce V= =

0.0385 pie3/pie de faja

= 382 ppm

C′F

8. CENTRO DE GRAVEDAD DE LA MASA DEL CANGILÓN (t):

Por la forma del cangilón podemos suponer que el centro de gravedad se encuentra a 1/3P (P es la proyección del cangilón)

t = 1/3 P t = 1/3 x 6 t = 2 pulg. t = 0.167 pies

9. DIÁMETRO DE LA POLEA SUPERIOR (Dps): Sabemos que la velocidad crítica Nc es: 54.19 Nc = … … . . (1) √Rcg Por recomendación la velocidad de operación N = (0.8 a 0.85) Nc Optamos

:

0.85 Nc………… (2)

También sabemos

:

V = 2 πRN……… (3)

Combinando (1) y (2) en (3) tenemos: 382 = 2π (Rcg − t) x (0.85 x 54.19)/√Rcg

Resolviendo tenemos que Rcg= 0.554 pies= 6.65pulgadas. De R= Rcg − t= 6.65 – 2= 4.65 pulgadas.

Luego el diámetro de la pole superior es: Dps= 12.71

pulgadas. De (1) calculamos los RPM de la polea superior:

Nc =

54.19 √Rcg

54.19

=

√0.554

= 72.80

N = 0.85 (Nc) N = 0.85 (41.15) N = 61.85RPM

10. ANGULO DE DESCARGA: Sabemos que para el equilibrio: Fc = W Cos Simplificando: m

(Vc g)2 Rcg

Cosθ =

= mg Cosθ

(Vcg)2 … … . . (4) g x Rcg

Cálculo de Vcg: Vcg = 2  Rcg x N Vcg = 2  x 0.554 pies x 61.85 Vcg = 215.3 pies/min Reemplazando en (4): Cos θ =

(215pies/min/60 seg)2 32.18 pies/seg2 x 0.554 pies  = 44°

11. TRAYECTORIA QUE SIGUE LA MASA:

Ecuación general: X = V x t = V Cos  x t…………. (a) Y = V Sen  x t + ½ g t2………… (b)

Combinando (a) y (b) tenemos la ecuación general:

g YA,B = (tg θ)XA,B

+

XA,B2

2 (VCosθ)2

Trayectoria de la partícula A:

32.18 pies/seg2 YA= tg 44º X +

382 ppm 2 ( 60seg x Cos44º)2

X2

… …………. ()

Trayectoria de la partícula B:

YB = tgϴ X +

g pies/seg2 Dps N 2 [(π ( + 2(t)) 𝑥 ) x Cos]2 12

YB = Tg 44º X +

X2

60

32.18 pies/seg2 49 2 [(π(1.42666 + 2(0.167))x ) x Cos 44º]2 60

……………… ()

X2

12. DIMENSIONES DE LA CAJA Y EL CHUTE DE DESCARGA:

Dimensiones de la caja Largo de la Caja (A): A = Diámetro de la polea superior + 2P + 2M Reemplazando Valores: A =17.12 pulg + 2 x 6 + 2 x 6 A = 28.65 pulg

Ancho de la faja (b): b = Longitud del cangilón (L) + 2(1’’) b=9+2 b = 11 pulg

Longitud de la Polea (Lp): N = 1 para fajas Lp = b + 2 N…….. N = 1 para elevadores de faja Lp = 9 pulg + 2 (1) Lp = 11 pulg

Ancho de la Caja (C): C=L+2B B = 2.5 para poleas con fajas C = 9 pulg + 2 (2.5) C = 14 pulg

Chute de descarga: Ecuaciones de la trayectoria de la partícula de A y B:

La partícula A del cangilón en el momento de descarga sigue la trayectoria descrita por YA y sobrepasa el extremo del cangilón en la posición horizontal. El deflector EF es tangente en E a la trayectoria YA (xE). De igual modo la trayectoria YB es tangente en H a la tapa derecha del chute de descarga.

UNSM-T FIA/DAIAI Esquema general de la cabeza y chute de descarga del elevador de cangilones

Pendiente en E:

0.9657 + 1.1777(0.978)2= 2.092 pies

Calculo de XE

25.106"

XE = (21,5+1-(10.76) XE= 11,74“(0.978 pies) Derivando YA dyA dx

ℎ2 = ℎ1 − 15.5cosϴ = ℎ2 = 25.106 − 15.5cos44 = 13.97" ℎ2

= 0.9657 +2.3554X

=13.97”

Pendiente en E para XE=0.978 tgy = 0.9657 + 2.3554(0.978) tgy =3.2693 entonces y = 72.99 = 730 Longitud del deflector EF (L) Cateto adyacente al ángulo 𝑥 es igual a: 26.5 – (21.5+1)= 4” 4

luego tenemos: L =

=

ℎ3 = ℎ2 + Lcosy = 13.97 + 13.97sen73

ℎ3 = 27.33"

4

= 13.681"

13. Diámetro de la Polea Inferior (Dpi): Dpi = (0.8 a 0.85) Dps Dpi = (0.8 a 0.85)x31=24.8 a 26.30” Tomamos: Dpi = 26’’

14. Chute de Carga:

El ángulo del chute de carga debe ser mayor que el ángulo de resbalamiento del material ( = 35º). Luego podemos hacer  = 45º.

15. LONGITUD DE LA FAJA (L): π L = 2C + Luego:

2

(Dps + Dpi) = 2 (25 pies) +

π (31 + 26) 2

12

Dimensiones de la faja: L=31.496 Ancho de la faja b= 13 pulg. (ítem 13).

16. NUMERO DE CANGILONES (n): L n= = 31.496x 12 = 21 P 18

n = 21 cangilones

17. SELECCIÓN DE LA FAJA: Calculo de las Tensiones T1 y T2: Análisis en el lado más tenso (T1)

T1 = Ta + Tb + Tc + Td + Te + Tf T2 = Ta + Tb + (Td+ Tc) 2

Ta: Tensión debido al peso propio de la faja (desconocido)

Tb: Tensión debido al peso del cangilón: T = 2.62lbs x b

21cangilones

Tb = 27.51

2

libras Tc: Tensión debido al material transportado: ,

donde C= capacidad del cangilón, n= número de

cangilones, y= peso específico del material, reemplazando valores tenemos:

T = 0.077 pies3 x

21cangilones

x 38 lb/pie3

2 Tc = 43.092lbs. Td: Tensión debido a la resistencia del aire: Td = 0.05 (Ta + Tb + Tc) Td = 0.05 (Ta + 27.51+ 43.092) Td = 0.05 (Ta + 70.602)

Td = 3.530 lbs.

Asumido como valor tentativo

Te : Tensión debido al cargado del material: Te = 12 Dpi x Wi, donde Dpi = diámetro de la polea inferior; pulg., Wi= C’f x  26 Te = 12 x

12

x 0.054 x 38

Te = 53.352 libras

Tf : Tensión debida a la pérdida por fricción en los descansos: Tf = 12 (0.01 a 0.02) T Tf = 0.01 (27.51+43.092+3.530+53.352) = 1.275 libras Tf = 0.02 (27.51+43.092+3.530+53.352) = 2.550 libras Podemos tomar: Tf = 2 libras OJO: valor de T f sin considerar Ta.

Luego la tensión en el lado más tenso será:

T1 = T a + T b + T c + T d + T e + T f T1 = Ta +27.51+43.092+3.530+53.352+ 2 T1 = Ta + 129.484 lbs.

La tensión en el lado mas flojo (T2):

T2 = Ta + Tb

Td + Tf +( ) 2

T2 = Ta + 27.57 + (3.530 + 2)/ T2 = Ta+ 30.275 lbs

Selección de la faja.

De catálogo de fabricante y sin considerar Ta (T1 = Ta + 129.484) tomamos una faja de 28 onzas con tensión isible de 27 lbs/pulg de ancho y una tensión máxima de 300 lbs/pulg de ancho. TENSIONES UNITARIAS POR PLIEGUE DE FAJAS

Peso de fabrica (onzas) 28 32 35-36 42

Tensiones isibles

Tensión máxima ( lbs / pulg de ancho)

24 30 33 41

300 325 375 450

T1

# de pliegues=

=

isible faja x b ancho de la faja

129.484

= 0.369

27 x 13′′

Asumimos faja de 3 pliegues (mínimo según tabla de diámetros mínimos recomendados para poleas superiores), con peso mínimo de 28 onzas según catálogo.

DIÁMETROS MINIMOS RECOMENDADOS PARA POLEAS SUPERIORES Nº de pliegues 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

28 onzas

32 onzas

35-36 onzas

42 onzas

18 20 24 30 36 42 48 54 60 66

20 24 30 36 42 48 54 60 66 72

30 36 42 48 54 60 66 72 -

42 48 54 60 66 72 -

Cálculo de la tensión debido al propio peso de la faja T a:

Ta = Peso del alma + Peso de cubierta De la tabla guía para seleccionar el espesor de la cubierta de la faja obtenemos los siguientes datos: Tipo de servicio: servicio pesado Espesores de cubierta sobre el lado del cangilon: 1/32’’ – 1/16’’ Espesor de la cubierta sobre el lado de la polea: 1/32’’ – 1/16’’ GUIA PARA SELECCIONAR EL ESPESOR DE LA CUBIERTA DE LA FAJA TIPO DE SERVICIO

Servicio liviano o intermitente (aserrín, arcilla, etc.) Servicio pesado ( similar al anterior) Para materiales moderadamente abrasivos: Poco peso ( carbón de leña, cenizas, tierra de batan, productos químicos Pesado ( carbón de piedra, arena, cascajo) Materiales abrasivos (escoria, piedra chancada, granito) Materiales muy abrasivos ( roca densa, sílice, materiales arenoso y algunos minerales de cobre

ESPESOR DE LA CUBIERTA SOBRE EL LADO DEL CANGILON 1/32”

ESPESOR DE LA CUBIERTA SOBRE EL LADO DE LA FAJA 1/32”

1/32” – 1/16”

1/32” – 1/16”

1/32” – 1/16”

1/32” – 1/16” 1/16” – 1/8”

1/16” – 1/8”

1/8” – 3/16”

1/8” – ¼”

3/16” – ¼”

1/8” – ¼”

De la tabla Peso de las fajas elevadoras obtenemos los siguientes datos: -

Peso del armazón o alma de la lona: 0.021 lb/ pulg. de ancho/ pliegue/ pie de longitud.

-

Peso de la cubierta: 0.018 lb/ pulg. de ancho/ 1/32´´ de espesor/ pie de longitud

PESO DE LAS FAJAS ELEVADORAS Peso de la faja ( onzas )

Peso del armazón o alma de la lona Lb / pulg / pliegue / pie de longitud

28 32 35 – 36 42

0.021 0.024 0.026 0.024

Peso de la cubierta Lb / pulg de ancho / 1/32”de espesor / pie de longitud 0.018 0.018 0.018 0.018

Finalmente Ta = A + B´ + B´´, donde: L A = Peso del alma x b x # de pliegues x 2 B´ = Peso de la cubierta lado cangilón x b x espesor de la cubierta x

L 2

B´´ = Peso de la cubierta lado de la polea x b x espesor de la cubierta x

0.021lb x 13 pulg x 3 pliegues x A=

2

57.461 2

Pulg ancho x pliegue x pie de longitud

0.021lb x 13 pulg x 3 pliegues x A=

L

57.461 2

Pulg ancho x pliegue x pie de longitud

A = 12.898 lbs B´ = Peso de la cubierta x b x espesor de la cubierta x

L 2

1 31.461 pies 0.018 lbs x 13 pulg x x 32´´ 2 B´ = 1 pulg de ancho x espesor x pie de longitud 32 B´ = 3.685 lbs

0.018lb x 13 pulg x (1/16¨) x B´¨ =

57.461pies

2 Pulg ancho x (1/32¨) espesor x pie de longitud

B¨ = 7.370 Ta = 12.898+3.685+7.370

Ta = 23.953 lbs

Re-calculando las tensiones Td y Tf con Ta conocido anteriormente. Td = 0.05 (Ta + Tb + Tc) Td = 0.05 (23.953+27.51+43.092) Td = 4.728 lbs.

Tf = 0.01 (23.953+27.51+43.092+4.728+53.352) = 1.526 lbs. Tf = 0.02 (43.699+91.20 + 91.77 + 11.332 + 62.79 = 3.053 lbs. Luego ratificamos el valor de Tf = 3 libras NOTA: considerando Ta= 23.953 lbs. Luego con Ta = 23.953 lbs:

T1 = Ta + 129.484=23.953+129.484= 153.437 lbs

T2= Ta+ 30.275 =23.953+30.275 =54.228 lbs

T1 = 153.437 lbs. T2 = 54.228 lbs.

Haciendo el re-calculo para el # de pliegues:

Fajas 28 onzas, Resistencia = 27 libras/pulg de ancho, 3 pliegues T1 153.437 # plieques = = 0.437 plieges … … … … … . OK = 27 x 13 27 x 13

Por consiguiente usar faja de 28 onzas – 3 pliegues – 1/32’’, 1/16’’ Relación de Tensiones: T1

≤ efo ≤ 2.19 … … … … Paso f = 0.25 (polea sin revertimiento) T2

T1 T2

=

153.437 54.228 = 2.83 < 2.83 … … … . . ok

19. POTENCIA DEL MOTOR: T1 − T2

HPPOLEA =

HPMOTOR

33000

=

x Vf =

(153.437-54.228) 33000

382 =

HPPOLEA n

Relacion de transmisión:

nT = ntransmisionxnrodamientos = 0.90x0.90x0.90x0.90x0.90 HPPolea HPMotor =

n 1.15 HPMotor = 0.905

HPMotor = 1.95 HP

Paso 4 IV.

SELECCIÓN DE LAS BATERÍAS PULMÓN ENTRE EL EJE 2 Y 3

Se eligió las baterías pulmón de acuerdo al catálogo de CASP, “Silos Armazenadores “la capacidad de los Pulmones que escogimos de 18.10 tn, esto se debe a la:  La capacidad que tiene el pre limpiador para poder almacenar la cantidad de producto (cebada en grano), para su posterior traslado a otro poceso.  Producción que se da dentro de la planta. TABLA 2

GRAFICO 5

Paso 5 V.

ESTIMACIÓN DE LA ALTURA DEL ELEVADOR DE CANGILONES EN EL EJE 4

Así como el elevador en el eje 2 ,de acuerdo al documento de “ELEVADORES VERTICALES DE CANGILONES” , se escogió la fórmula para grano seco, para la determinación de la altura del elevador en el eje 4 se sigue los mismos pasos como el elevador en el eje 2. En este caso se considera grano seco con un ángulo de 37°, se considera: GRAFICO 6

Donde: E= Altura de descarga B= distancia donde estará el elevador y el pre limpiador D= altura del pre limpiador E= B + 0.754 x D E= 10.94 + 0.754 x 2= 12.448 metros GRAFICO 7

Para los silos ubicado den el eje 5 Y 6 supongamos que la empresa procesa 6 horas entonces: Capacidad= 15 tn/hr x 6 hr = 90 tn Según el catalago de KeplerWeber, “Silos” el mas adecuado para almacenar los granos de cebada es el Modelo 1806-E, esto se debe a:  Es la capacidad mas adecuada ya que se acerca a la capacidad calculada y no hay una defrencia enorme que lleve a una sobre estimacion , ya que esto seria perjudicial para la empresa ya que aumenta la capacidad y esto genera gastos en la energia. TABLA 3

GRAFICO 8

Paso 6 VI.

ESTIMACION DE LA CAPACIDAD DEL TRONILLO SIN FIN EN EL EJE 7

GRAFICO 9

Longitud=7.46m= 24.48 pies

DISEÑO DEL TRANSPORTADOR GUSANO SIN FIN DIMENSIONAMIENTO

Datos de Planteo: Cap= 15 tn/h= 33069 lb/h 

Capacidad Requerida

: 760.21 pie3/hora.



Material a transportar

: Cebada con cascara



Clasificación

: B26 (Tabla N° 01 de Link – Belt)

1. Extrayendo Datos de la Tabla de Link – Belt:  Capacidad Máxima recomendada : 760.21 pie3/hora. (1200 RPM de la Tabla N° 02)  Diámetro de la Hélice

: 12 pulgadas.

 Capacidad a 1 RPM

: 13.3 pie3/hora. (Tabla N° 02)

2. Calculando la longitud del gusano transportador: La longitud que tomamos del transporte es de 24.48 pies Diámetro de acoplamiento 2 3. Calculo de la Velocidad del Tornillo Transportador: 760.21 pie3/hora

Velocidad = Velocidad = 57.16 RPM

13.3 pie3/hora

4. Calculo de la Potencia: Datos a necesitar:  Capacidad de Transporte (C)

: 760.21 pie3/hora.

 Longitud del transportador (L) : 7.46 m = 24.48 pies.  Factor de potencia (K)

: 37 (Tabla N° 03 de Link – Belt)

4.1. Calculo de la Potencia Equivalente (A): 760.21 *24.48* 37 106 A =0.69 x G

4.2. Calculo del Factor G: A ≥ 5 ----- G = 1 A = 5 ----- G = Se obtiene de la Tabla 5 de Link – Belt Como A = 0.69 < 5 ------ G = 2.72 4.3. Calculo del Porcentaje de Máxima Velocidad Recomendada (ΔPorcentaje): Velocidad requerida gusano ∆Porcentaje= X 100 Velocidad máxima Recomendada

∆Porcentaje=

57.16 RPM 90 RPM

X 100

∆= 63.5%

4.4.

Potencia:

Potencia = 0.69 x 1.94 = 1.34 HP

VII.

CONCLUSIONES Se pudo determinar y calcular las diferentes equipos mediante los catalogos y usando el autocad logrando sacar las medidas y capacidades para poder transportar el material que elegimos.

VIII.

BIBLIOGRAFIA  Catálogo de cangilones, elevadores y tornillos Maxi-Lift Inc Dura-Buket  Diseño de una planta de secado y acopio de cereales Martínez, Jesús; Volker, Miguel  Catalogo KEPLERWEBER, “SILOS”  Catalogo CASP, “Silos armazenadores”, estraido de : http://www.vargassa.com.br/arquivos_s/b212b21e10ff88a60c160c6 f7c6c82ed.pdf  Catalogo KEPLEWEBER, extraido de file:///C:/s//s/siloskepler-weber%20(1).pdf  Catalogo MANUAL INSTRUCTIVO DE INSTALACION Y OPERACIÓN, extraido de file:///C:/s//s/Bucket_Elevator_Manual-Spanish_713a%20(1).pdf  ELEVADORES VERTICALES DE CANGILONES, extraído de file:///C:/s/HP/s/TRANSPORTADORES%20%20DE%20CANGILON ES%20(1).pdf

IX.

ANEXOS

CATALOGO KEPLERWEBER PARA PRE LIMPIADORAS

CATALOGO PARA LOS CANGILONES