Diseño de Tornillo Transportador de Granos

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    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA ELTRANSPORTE DE AZUCAR

    CURSO : DISEO DE ELEMENTOS DE MAQUINA II

    DOCENTE : ING. RICARDO RODRIGUES PAREDES.

    ALUMNOS : SILVA OLIVERA CESAR

    FUENTES ACUA FREDDY

    ODAR GUERRERO MAYKOOL

    ELVIS CAUSHA

    CICLO : 2014-I

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    INTRODUCCION

    El presente trabajo tiene como finalidad el diseo de un tornillo

    transportador el cual en la actualidad sirve como un medio de

    transporte de masas de costos bajos o econmicos con respecto aotros tipos de transportadores.

    La aplicacin de este tornillo helicoidal lo hemos tomado en una

    planta azucarera en concreto de la Empresa Agroindustrial Pucal

    S.A., la encontramos en la zona de produccin especficamente

    en la salida de los clarificadores.

    Su uso se da ms que todo por su gran versatilidad y facilidad de

    instalacin a la vez que se puede instalar en cualquier tipo de

    ambiente y espacio. Con todos estos beneficios se demostrar la

    conveniencia de su uso con respecto a costos y facilidades que

    posee.

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    I.- OBJETIVOS

    - Disear un tornillo transportador que sea eficaz y muy econmico con

    facilidad de montaje.

    - Lograr que el diseo satisfaga los requerimientos del cliente; para que el

    producto sea de buena calidad.

    II.- DESCRIPCIN DEL PROCESO PRODUCTIVO

    2.1 CARACTERISTICAS DEL PROCESO DEL AZUCAR:

    La Caa de azcar es una planta gramnea tropical que mediante la

    disminucin de la humedad (supresin de riego mediante agoste) se acelera el

    proceso de maduracin o secamiento del follaje en la parte superior del tallo lo

    que ayuda a la quema previa a la cosecha de la caa.

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    DIAGRAMA DEL PROCESO DE FABRICACIN DELAZCAR.

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    La caa de azcar desde que llega a la planta su proceso o recorrido es el

    siguiente:

    1. La caa de Azcar

    Llega en traylers o camiones a la planta.

    2. Pesado y Muestreo:

    El pesado se realiza en balanzas para traylers; el muestreo se realiza para

    determinar algunas caractersticas de la caa.

    Los constituyentes de la caa por lo general estn en el siguiente

    porcentaje:

    Agua 75%

    Sustancias Orgnicas 24%

    Sustancias Inorgnicas 1%

    Y la composicin del jugo en:

    Sacarosa 7888 %

    Glucosa 24 %

    Fructuosa 24 %

    Sales de Acidos Inorgnicos 1.54.5 %

    Sales de Acidos Orgnicos 0.50.6 %

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    Gomas 0.30.6 %

    No Azucares no identificados 3.05.0 %

    Cera, grasa, Fosfatos 0.050.15 %

    3. Limpieza y Preparacin:

    La caa madura, quemada y cortada llega a travs de camiones y

    recepcionada en conductores (mesa alimentadora)

    Los sistemas de limpieza que se tiene son:

    Limpieza Hmeda: mediante chorros de agua a presin o cadas de

    agua.

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

    forzado para eliminar tierra y polvo.La Preparacin de la Caa tiene como finalidad acondicionar la caa y

    cortarla en pequeos pedazos desmenuzarlos sin extraer jugo, para

    aumentar la capacidad de molienda y mejorar la extraccin de jugo en los

    molinos.

    Entre los Equipos de preparacin de la caa tenemos:

    Cuchillas o Machetes: colocados sobre un eje transversal los cuales

    trozan la caa. Desfibradora: Utilizada para aumentar la extraccin de los molinos

    ubicados despus de las cuchillas.

    Posee una serie de discos en todo el ancho del conducto encerrados en

    un cilindro (entre cada dos discos se encuentran los martillos

    articulados).

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

    preparador extractor. Aqu se logra extraer el 4050 5 del jugo absoluto

    de caa.

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    4. Molienda, Extraccin de Jugo:

    La extraccin en molinos, Trapiche o Tanden tiene como objetivo extraer de

    la caa el mximo posible de la sacarosa en ella contenida.

    En un trapiche la extraccin de jugo se da por:

    Compresin: Consiste en exprimir la caa entre grandes mazas de

    acero, lo que nos da como residuo el Bagazo el cual se almacena en

    bagaceras o es enviado a las Calderas para ser quemadas.

    Lixiv iacin y Perco lacin: se realiza en difusores donde se requiere

    que las clulas de la caa sean rotas en un 9394 %.

    El Proceso de Extraccin se da de la siguiente forma:

    Desmenuzadoras: El cual:

    Asegura la alimentacin al trapiche.

    Extrae una apreciable cantidad de jugo

    Prepara la caa, facilita la toma de esta por los molinos y la

    extraccin de ella.

    Mol inos: Son 3 cilindros horizontales de acero fundido que tienen la

    funcin de recibir, comprimir y entregar la caa extrayndole la mayor

    cantidad de jugo para dejarlo en forma de bagazo.

    Conductores Intermedios: Conducen el bagazo de la salida de un

    molino hasta la entrada de otro.

    Cadenas y Conductores: Tablillas metlicas que conducen el flujo

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    desde uno a otro molino.

    Esquema de Extraccin.

    Promueve una mayor recuperacin de la sacarosa almacenada en el jugo

    de caa. La imbibicin persigue lograr el reemplazo del jugo absoluto de la

    caa por agua mediante su aplicacin continua para lograr la dilucin del

    jugo absoluto hasta quedar nicamente el jugo residual.

    Control Microbiolgico:

    Para disminuir prdidas que se producen por inversin de la sacarosa y/o

    formacin de otros compuestos no azucares debido a la presencia de micro

    organismos. En la seccin de la molienda la poblacin microbiana que llegaal ingenio, formando parte de la flor microbiana; o bien en polvo y la tierra

    que acompaa a los tallos y hojas de caa que entran en el proceso.

    5. Jugo Mezclado:

    Es el jugo absoluto mezclado con los jugos provenientes de los molinos y el

    agua de dilucin, que se bombea al departamento de cocimiento.

    Purificacin:

    Para remover los No Azucares.

    Se realiza por la adicin al jugo de Lechada de Cal (Encalamiento) que

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    forma un precipitado de Ca3 (PO4)2 que arrastra consigo parte de las

    impurezas.

    6. Calentamiento del Jugo:

    Se lleva a cabo en Intercambiadores de calor de tubo y carcasa en las

    cuales el vapor (Agente de Calentamiento) va por el exterior de los tubos y

    el Jugo por el interior.

    Es conveniente calentarlo a una Temperatura superior de 2 a 3 C al punto

    de Ebullicin del jugo a presin atmosfrica.

    7. Clarificacin de Jugo:

    El objetivo es obtener u jugo claro y una cachaza densa.Aqu se produce la separacin de los slidos coagulados por sedimentacin

    para obtener un jugo claro, transparente y brillante.

    Permite obtener Azcar de alta calidad al lograr disminuir la mayor cantidad

    de impurezas de los jugos.

    Filtracin de Cachaza:

    Es una operacin unitaria que permite la separacin slidolquido.

    Los lodos producidos en el Clarificador son sometidos a una operacin de

    filtracin (en aparatos continuos que trabajan al vaco) el espesor de la torta

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    producida debe ser entre 7 8 mm para permitir un buen lavado y por lo

    tanto un buen agotamiento de la Cachaza.

    Problema en Clarificadores:Son

    Alto Brix (Cantidad de slidos solubles (compuestos orgnicos e

    inorgnicos) que se encuentran disueltos en agua de la caa) en el jugo

    mezclado que frena la velocidad de sedimentacin.

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

    Alto contenido de materias extraas.

    8. Evaporacin:

    Se realizan diversos cambios fsicos que en su estado final permitirn la

    obtencin del Azcar en forma cristalina. Se da por:

    Evaporadores de mltiples efectos: Para concentracin de jugos,

    jarabes de punto prximo al de saturacin.

    Tachos: Hasta la formacin de cristales del tamao deseado.

    Los cambios producidos ms significativos son los relacionados con el

    aumento o disminucin de pureza (porcentaje de azcar cristalizable en el

    total de slidos disueltos en una solucin) al pasar de jugo clarificado a los

    concentrados.

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    9. Cristalizacin:

    Se verifica mediante la concentracin de jarabe procedente de la

    evaporacin hasta convertirse en una masa viscosa con aumento de

    densidad, cambiando fsicamente de estado lquido a semi slido, siendo

    este estado donde se cristaliza el azcar.

    Objetivo:

    Transformacin del azcar en solucin a un estado cristalino que en la

    centrfuga produzca un alto rendimiento de azcar como producto.

    Lograr la mayor transformacin posible de la Sacarosa disuelta a

    cristales.

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    10. Separacin Centrfuga:

    Constituye la separacin de los cristales a granos de azcar de la miel

    madre. Se realiza en mquinas denominadas Centrfugas.

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    11. Secado:

    Es una operacin mediante la cual se le da acabado final al producto en

    cuanto a calidad, presencia y garanta de almacenamiento.

    Esto se mide sobre la base de la remosin de la humedad, consumo de

    energa, retroceso de azcar y calidad de producto.

    12. Azcar:

    Que es el producto final de este proceso.

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    2.2 REFERENCIAS DE LOS GUSANOS TRANSPORTADORES:

    A.-CONCEPTO:

    El tornillo transportador, uno de los ms antiguos y ms simples mtodos

    usados para el movimiento de la masa de materiales, consiste

    principalmente de un tornillo transportador rotando en un canal estacionario.

    El material ubicado en el canal es movido a lo largo de toda su longitud

    mediante la rotacin del tornillo. Cojinetes colgantes soportan el tornillo.

    Entradas, salidas, puertas y otros accesorios controlan el material y su

    disposicin.

    El tornillo transportador es compacto y fcilmente adaptable en ambientescongestionables, sus soportes son simples y fcilmente instalables. Es

    verstil y ser montado en las posiciones horizontales, inclinadas y

    verticales. Ser usado para controlar el flujo de material en las operaciones

    de procesamiento las cuales dependen de precisos agrupamientos. Ellos

    sern usados como un mezclador, agitador o batidor de mezcla y mezclar

    ingredientes secos o fluidos, proporcionar cristalizacin o accin coagulante

    o mantener soluciones en suspensin.

    El tornillo transportador ser efectivamente sellado contra el escape de

    polvo, emanaciones o el ingreso de tierra o humedad. Ser enchaquetado

    para servir como un secador o enfriador. Ser suministrado en una amplia

    variedad de materiales resistentes a la corrosin, abrasin o calor.

    Los tornillos transportadores son usados como taladros de suelo para

    excavar huecos de pilares o postes a taladrar debajo de carreteras para la

    instalacin de alcantarillas. Ellos tambin sern usados ampliamente en

    mezcladores, mquinas de trillo, embaladoras de paja, sopladores de

    forraje y otras muchas mquinas de granja.

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    El tornillo transportador es la porcin rotativa de un gusano transportador en

    el cual le imparte suave y positivo movimiento al volumen del material que

    est siendo transportado. Consiste de un tramo de espiral montado sobre

    un tubo y est hecho en mando a izquierda o a derecha para adaptarse a la

    rotacin del tornillo y direccin derecha del viaje del material.

    El eje conductor del tornillo transportador conecta el tornillo transportador a

    la unidad de conduccin y transmite el movimiento rotatorio al tornillo.

    Pernos de unin aseguran el eje conductor en el tornillo transportador.

    El eje conductor del transportador, eje extremo y acoplamiento soportan las

    secciones del tornillo transportador y les ayuda en el alineamiento. El ejeextremo est ubicado en el extremo opuesto del eje conductor. Los

    acoplamientos son usados para conectar las sucesivas secciones del

    tornillo transportador, cuando hay ms que una seccin es necesario ajustar

    la longitud total del transportador. Los ejes y acoplamientos son asegurados

    en el tornillo transportador mediante pernos de unin.

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    B.- CLASIFICACION:

    Se clasifican de la siguiente forma:

    1. Torni l lo transp ortador de volante hel icoidal :

    La volante helicoidal es hecha con un paso regular aproximadamente igual

    al dimetro.

    2. Torni l lo transp ortador de volante local izada:

    Son hechos de volantes individuales, talladas cada uno a partir de un plato

    plano de acero formando interiormente una hlice.

    3. Torn i l lo transpo rtador de corred era rpid a:

    Diseado para un fcil desmontaje del cangiln transportador.

    4. Torni l lo transportador de volante seccionada:

    Tiene ranuras seccionadas en la periferia tanto en volantes helicoidales

    como en las localizadas.5. Torni l lo transp ortador de volante seccionada y plegada:

    Provistos de segmentos plegadas, los cuales actan como aspas

    levantadoras produciendo un efecto de cascada.

    6. Torni l lo transp ortador de volante seccionada con canaletes:

    Tienen canaletes montados en intervalos que contrarrestan el flujo de los

    materiales.

    7. Torni l lo transportador con canaletes:

    Tiene canaletes espaciados en intervalos que ayudan parcialmente a

    oponerse al crecimiento del volumen del fluido.

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    8. Torni l lo transportador de paso corto:

    Son de regular construccin, excepto en aquellos en los que el paso de la

    volante es reducida.

    9. Torni l lo transportador con volante de banda:

    Consiste de una volante helicoidal continua fabricada en barra de acero y

    asegurada a la barra de transmisin por medio de soportes agarrantes.

    10. Torni l lo transportador acanalado:

    Formado por hojas de acero montados sobre prisioneros insertados a lo

    largo del eje.

    11. Torni l lo trans portador de acero inoxidable:

    Son fabricados para satisfacer requerimientos especficos (resistencia a la

    corrosin, moderar el calor desenvuelto, etc.).

    12. Torni l lo trans portador de v olante delgada:

    Son frecuentemente usados como tornillos alimentadores para transportar

    materiales aterronados quebradizos.

    13. Torn i l lo tr ansp ortad or de d imetro escalon ado:

    Consiste de volantes de diferentes dimetros, cada uno con su propio peso

    regular, colocados unos tras otros sobre una tubera o eje.

    14. Torni l lo transp ortador de p aso escalonado:

    Son gusanos con una secuencia singular formado por un grupo de volantes

    localizados incrementando el paso.

    15. Torni l lo transp ortador de p aso largo :

    Son ocasionalmente usados como agitadores de lquidos.

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    16. Torni l lo transp ortador de d oble v olante:

    Son de paso regular, proveen una suave y apacible fluidez.

    17. Torni l lo transpo rtador de d oble vo lante de paso co rto:

    Aseguran una correcta regulacin de la alimentacin y fluidez en los

    gusanos alimentadores.

    18. Torni l lo transp ortador de v olante en cin ta:

    Consiste en una barra de acero enrollada para formar una volante de cinta

    helicoidal continua asegurada al eje por medio de agarraderas de acero

    soldadas en intervalos espaciados.

    19. Torni l lo transp ortador de v olante en cin ta con canaletes.

    Proporcionan un moderado mezclado de los materiales que estn siendo

    transportados.

    20. Tornil l o tr ans po rtad or c on hlices d e cin ta mltip les:

    Consiste de dos o ms hlices de diferentes dimetros y de mandos

    oponentes, montados unos tras otros sobre una misma tubera o eje.

    21. Torn i l lo trans po rtador r esistente a la fricc in:

    La particularidad de este servicio lo encontramos cuando transportamos

    materiales friccionantes. Existen diferentes mtodos para este caso tales

    como:

    - Superficies duras por medio de la aplicacin de una combinacin

    especial.

    - Segmentos de hlices separables endurecidos o de uso por

    pasos.

    - Transportadores hechos de caucho o goma elstica.

    - Aceros de alto carbn capaz de un tratamiento trmico.

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    22. Torni l lo trans portador resistente a la co rrosin:

    Son fabricados de acero inoxidable, cobre, latn, bronce, nquel, metal

    monel, aluminio y otros. Galvanizado, estaado, plateado y otros mtodos

    de revestimiento han provedo un efectivo medio de condiciones

    anticorrosivas.

    23. Torni l lo transportador resistente al calor:

    Mayormente son fabricados de aleaciones garantizable a la resistencia de

    altas temperaturas, as como de acero inoxidable y acero gris.

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    C.-DATOS GENERALES DE DISPOSICION:

    Los siguientes son algunos datos generales que contribuirn a una

    econmica, eficiente y satisfactoria instalacin del transportador de tornillo.

    1. Torni l los Transportadores:

    Usar tornillos de ambas longitudes regular (normal) y corta, listados en

    la prxima pgina, para obtener la longitud total del transportador

    requerida. Usar tornillos de longitudes especiales slo cuando sea

    necesario.

    Solamente una cara o lado de la hlice del tornillo se encuentra encontacto con el material a ser transportado. Esta cara queda libre de

    esfuerzos para facilitar y no impedir el flujo. Para asegurar esta

    condicin, no debe hacerse la rotacin a la inversa sin antes haber

    invertido los extremos del tornillo transportador, o a la inversa, no debe

    invertirse los tornillos sin haber invertido la rotacin. Tornillos

    transportadores para operacin reversible pueden ser proporcionados

    para requerimientos especficos.Es omitido, dejando la tubera vaca encima de la entrada de la ltima

    descarga para prevenir el exceso de material.

    2. Soportes:

    Los soportes deben estar localizados claramente en todos los empalmes

    del cangiln, as como aberturas y entradas de descarga.

    En puntos de soporte, son colocados en aproximadamente 180 grados a

    ambos para facilitar la continuidad del flujo a travs del espacio del

    soporte.

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    3. Extrem o del Cangi ln:

    Los extremos del cangiln, ajustados con cojinetes dobles de bolas o de rodillos

    o transmisiones de engranaje de tornillo sin fin, tienen una amplia capacidad de

    empuje para cualquier transportador dentro del rango fijado y una precaucin

    aparte para el empuje es innecesaria.

    Los extremos del cangiln sellados deben ser usados para proteccin

    adicional del o para el material a ser transportado o para proteger y

    preservar los cojinetes del extremo del cangiln y los ejes cuando se

    manejan materiales abrasivos o corrosivos.

    4. Empu jes en el extremo:

    Un cojinete auxiliar de empuje final o en el extremo es recomendado para

    transportadores que usan extremos de cangiln con soportes estticos o fijos

    provisionales. La localizacin preferida es en el extremo de la transmisin, pero puedeser localizada en el extremo opuesto si es nece3sario por limitaciones de disposicin.

    5. Cuba o cang i ln:

    Cangilones de 5 y 10 pies de longitud deben ser usados dondequiera que sea

    posible. La seccin corta del cangiln, cuando sea necesario, debe estar

    localizada en el extremo opuesto de la longitud corta del tornillo.

    Los extremos de las bridas deben estar provistas con pie o base, si las

    disposiciones de soporte lo permiten, para permitir el cambio de los

    extremos del cangiln sin desarreglar la alineacin del cangiln.

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    Las conexiones de bridas deben estar equipadas con un pie

    dondequiera que el espacio de soporte lo permitan. Por otra parte, use

    sillas (collarines o cojinetes) a medida que se requiera.

    6. Tubos de descarga:

    Esto es prctico para proveer un tubo adicional de descarga en el extremo del

    transportador o una puerta de alivio abisagrada en la cubierta encima del tubo de la

    ltima descarga como una proteccin de inundacin o derrame para el transportador.

    Aparatos elctricos de corte de varios tipos pueden ser usados como resguardos

    efectivos.

    7. Mecanismo de transmis in:

    Instalar la transmisin en la descarga final (extremo) cuando sea posible o

    prctico. Transmisiones las cuales son autocontenidas son recomendadas,

    puesto que ellos no requieren soportes adicionales.

    D. SELECCION:

    Informacin suficiente est disponible para fcilmente seleccionar los

    componentes recomendados para el manejo de materiales en condiciones

    de operacin por debajo de lo normal en transportadores de tornillos

    horizontales.

    1. Transportadores de Torni l lo:

    Los transportadores de tornillo consisten de un tornillo rotatorio operando en un

    cangiln estacionario para transportar material desde un punto hasta otro. Los

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    tornillos transportadores son hechos en longitudes regulares o cortas y a mano

    derecha o a mano izquierda para adaptarse a cualquier aplicacin.

    La alimentacin de material al transportador debe ser controlada y de

    velocidad uniforme.

    Los transportadores de tornillo son adaptables para el manejo de una

    gran variedad de masa de materiales

    2. Materiales:

    Muchos volmenes de materiales son manejados fcil y eficientemente en

    transportadores de tornillo. No obstante, para asegurar la mejor seleccin

    posible de los componentes, es recomendable considerar las caractersticas

    fsicas, qumicas y de manejo de todos los materiales que se dan.

    Las caractersticas esenciales incluyen tamao, fluidez y abrasividad de

    los materiales. Otras caractersticas, tales como contaminacin,

    corrosividad, degradacin y grado de plumosidad, etc. pueden influir en

    el manejo y deben darse las consideraciones necesarias. Las

    consideraciones deben ser dadas tambin para materiales los cuales

    pueden asumir diferentes caractersticas por debajo de las condiciones

    seguras de procesamiento, el ambiente, tiempo o almacenamiento.

    Mucho de los materiales ms comunes son clasificados en la tabla 1 y

    son dados como una gua en la seleccin de los componentes

    apropiados. Los materiales que no aparecen en la lista pueden ser

    clasificados por comparacin con materiales similares o estableciendo

    una clasificacin usando la tabla 1.En el laboratorio Link Belt se dispone de las facilidades para probar y

    clasificar todas las clases de materiales.

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 24

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    3. Ap licac ion es tpic as:

    Ocasionalmente las caractersticas son manejadas de tal manera que estos

    requieren ms que equipo convencional o regular para este propsito, talescomo:

    - Cuando los materiales son extremadamente calientes, los moldes de

    los tornillos y los cangilones pueden ser usados o pueden ser hechos

    de aleaciones de metal para altas temperaturas.

    - Si los materiales son pegajosos o viscosos, la rapidez de la cinta del

    tornillo transportador puede ser seleccionada. Adems, capas

    especiales aplicadas a los tornillos y cangilones pueden tambin

    ayudar al flujo del material.

    - Materiales extremadamente abrasivos pueden requerir tornillos y

    cangilones hechos de material resistente a la abrasin o los tornillos

    pueden ser provistos con velocidades para superficies duras.

    - Cuando los materiales son corrosivos, puede ser preferible hacer los

    tornillos transportadores y cangilones de acero inoxidable, nquel,

    etc.

    - Si los materiales estn para ser mezclados o ventilados, un tornillo

    transportador de cintas rpidas o una de velocidades reducidas, o

    uno de estas combinaciones con paletas puede ser usado para

    obtener los resultados deseados.

    - Materiales los cuales son para ser calentados o enfriados pueden

    requerir cangilones cubiertos para la circulacin caliente o media fra.

    - Materiales que se pueden contaminar, pueden requerir cojinetes

    autolubricantes y en la construccin de tornillos y cangilones se

    eliminar cavidades, grietas, etc. Tales tornillos y cangilones

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 25

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    prevendrn la acumulacin del material y facilitan la limpieza.

    Cuando existan aplicaciones inusuales o condiciones severas de

    operacin o donde pueda existir dudas para la correcta seleccin de los

    transportadores de tornillo, consultar con Link-Belt.

    4. Como seleccionar un torni l lo transportador horizontal :

    Considerar los siguientes factores cuando seleccione un transportador

    de tornillo horizontal:

    - Clase y caracterstica del material a ser manejado, tales como:tamao, fluidez, abrasividad, etc.

    - El peso del material en libras por pie cbico.

    - Mxima velocidad a la cual es manejado el material en pies cbicos

    por hora.

    - Tamao mximo de los trozos en pulgadas, tamao promedio del

    material y porcentaje de trozos en el volumen total.

    - Longitud del transportador en pies

    Con esta informacin conocida, procedemos como sigue:

    .- Establecer la clase de material.- Por tabla hallar la clase y peso de

    material a ser manejado. Si este material particular no est en lista,

    seleccionar uno con caractersticas similares o determinar la

    clasificacin usando la tabla 1. Una consideracin adicional relativa a la

    capacidad debe ser dada para el manejo de materiales los cuales

    deben ser ventilados y fluidos convenientes, caso y, o materiales que se

    traban o se enredan, clase x.

    - Determinar el tamao del Tornillo Transportador.- Conociendo la

    clase de material, tamao de los trozos y capacidad requerida, dirigirse

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 26

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    a la tabla 2 y determinar el dimetro del tornillo basado en el tamao de

    los trozos o la capacidad en la mxima velocidad recomendada,

    cualquiera de los dos mandar.

    - Determinar la velocidad del Tornillo transportador.- Conociendo el

    dimetro del tornillo de la tabla 2, obtenemos la capacidad en una

    RPM. Calculamos la velocidad final del tornillo transportador dividiendo

    la capacidad requerida entre la capacidad en una RPM.

    - Determinar las especificaciones de los componentes.-Usando la

    clasificacin del material, longitud del material y dimetro del tornillo,

    dirigirse a la tabla 3 y determine el grupo de componentes y el dimetrode acoplamiento requerido para la longitud actual del transportador.

    Para longitudes de transportadores que excedan stas listas, consultar

    a Link-Belt.

    Soportes con material antifriccin y cojinetes de bolas son regularmente

    usados para condiciones de operacin normales all donde la

    lubricacin es permitida. Soportes de cojinetes de madera impregnados

    en aceite son usualmente usados all donde la contaminacin delmaterial debe ser evitado. Soportes con otros tipos de cojinetes pueden

    ser suministrados, consultar a Link-Belt

    Conociendo el grupo de componentes, el dimetro del tornillo y el

    dimetro de acoplamiento, dirigirse a la tabla 4 para las

    especificaciones de los componentes y determinar el tipo e cojinete de

    soporte, acoplamiento, tornillo, espesores del cangiln y cubierta.

    Cuando los ejes de transmisin, extremos de los ejes y acoplamientos

    operan en cojinetes de bolas, el torque de arranque es reducido y la

    eficiencia total del transportador es incrementada.

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 27

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    5. Clcu lo de la po tenc ia requeri da:

    La siguiente frmula puede ser usada para calcular la potencia:

    H = A * GDonde:

    H = HP(Caballos de fuerza) en el eje de transmisin del transportador.

    A = Potencia equivalente = C * L*K / 1000000

    C = Capacidad en pie3 / hora

    L= Longitud del transportador en pies.

    K= Factor de potencia de la tabla.

    G= 1.00 cuando A= 5.0 o ms. Cuando A = menor que 5.0

    obtenemos el valor de G de la tabla 5.

    Con la potencia y velocidad en el eje de transmisin del transportador

    conocidos, establecer las disposiciones tpicas de transmisin

    paginas 276-277.

    La potencia en el motor es igual a la potencia en el eje de

    transmisin del transportador dividido entre la eficiencia total de la

    transmisin seleccionada.

    III.- CALCULOS Y DIMENSIONES DE PRINCIPALES ELEMENTOS DE MAQUINA

    3.1 DISEO DEL GUSANO TRANSPORTADOR

    PARA GUSANO 1

    3.1.1 CALCULO DE LA POTENCIA:

    Potencia de trabajo:

    Requerimientos:

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

    - Material: azcar industrial

    - Disposicin del gusano: Horizontal

    - Longitud: 39.37pies (12 metros)

    mC

    .

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 28

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Clculo del Caudal Volumtrico:

    Segn el manual LinkBelt:

    del azucar = 65 lb / pie 3 = 1.04TM / m3

    reemplazando:

    C = 3.85 m3/ h = 140 pie

    3/ h

    Clculo de la potencia:

    Teniendo como referencia el manual de LinkBelt calculamos la potencia de trabajo:

    - De la tabla 1:

    El material del gusano pertenece a la clase 60C1/235X

    - De la tabla 2:

    Dimetro del Tornillo: 6

    Mxima medida agregada: 1.5

    Mxima velocidad recomendada: 120 RPM

    Capacidad para la mxima velocidad recomendada: 180 pie3

    h

    Capacidad por cada RPM: 1.49 pie3/ h

    Llenado de la Cuba: 30%

    - De la Tabla 3:

    Componente del grupo G, H, J

    Mxima longitud a transportar: 39.37pies (12 metros)

    Dimetro de acoplamiento: 1.5

    - De la Tabla 4:

    Componente del grupo H

    Nmero del tornillo para aletas helicoidales: 6H304

    Espesor de la Cubierta: Calibre 16

    Segn manual practico para manejo de granos super brix:

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 29

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    HP = A x C

    A = 4.13 x m3 por hora x longitud/1000

    Donde:

    C = 2.0 para A = 1 o menor

    1.5 para A entre 1 y 2

    1.25 para A entre 2 y 4

    1.1para A entre 4 y 5

    1.0 para A mayor a 5

    Sabemos que:

    C = 1.49 m3 / h

    L = 12 metrosEntonces reemplazando:

    A = 4.13 x 1.49x 12/1000 = 0.0738

    Calculamos el factor de forma C:

    C = 2.0

    Por lo tanto :

    HP = 0.1476hpPotencia de Friccin: Es la potencia consumida en vencer la fuerza de

    friccin entre las capas del material.

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

    HPf = LNFdFb/1000000

    Donde:

    L: en pies

    N: velocidad de giro

    Fd: factor del dimetro del tornillo

    Fb: percha del factor productivo

    HPf = (39.37x 120 x 18 x 3)/1000000 = 0.25hp

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 30

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Para gusano 2

    Potencia de trabajo:

    Requerimientos

    - Capacidad: 4. TN / h

    - Material: AZUCAR INDUSTRIAL

    - Disposicin del gusano: Horizontal

    - Longitud: 4 metros(13.12 pies)

    Clculo del Caudal Volumtrico:

    Segn el manual LinkBelt:

    del azcar = 65 lb / pie 3 = 1.04 TM / m3

    reemplazando:

    C = 3.85 m3 / h = 140 pie3 / h

    Clculo de la potencia:

    Teniendo como referencia el manual de Link Belt calculamos la

    potencia de trabajo:

    - De la tabla 1:

    El material del gusano pertenece a la clase 60C1/235X

    - De la tabla 2:

    Dimetro del Tornillo:6

    Mxima medida agregada: 1.5

    Mxima velocidad recomendada: 120 RPM

    Capacidad para la mxima velocidad recomendada: 180 pie3

    h

    Capacidad por cada RPM: 1.49 pie3 / h

    Llenado de la Cuba:30%

    m

    C

    .

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 31

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    - De la Tabla 3:

    Componente del grupo G, H, J

    Mxima longitud a transportar: 13.12 pies (4 metros)

    Dimetro de acoplamiento: 1.5

    - De la Tabla 4:

    Componente del grupo H

    Nmero del tornillo para aletas helicoidales: 6H304

    Espesor de la Cuba: calibre 16

    Segn manual practico para manejo de granos super brix:

    HP = A x C

    A = 4.13 x m3 por hora x longitud/1000

    Donde:

    C = 2.0 para A = 1 o menor

    1.5 para A entre 1 y 2

    1.25 para A entre 2 y 41.1para A entre 4 y 5

    1.0 para A mayor a 5

    Sabemos que:

    C = 3.85 m3 / h

    L = 4 metros

    Entonces reemplazando:

    A = 4.13 x 3.85 x 4/1000 = 0.0246

    Calculamos el factor de forma C:

    C = 2.0

    Por lo tanto :

    HP = 0.0492hp

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 32

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Potencia de Friccin: Es la potencia consumida en vencer la fuerza de

    friccin entre las capas del material.

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

    HPf = LNFdFb/1000000

    Donde:

    L: en pies

    N: velocidad de giro

    Fd: factor del dimetro del tornillo

    Fb: percha del factor productivo

    HPf = (13.12x120 x 18 x 3)/1000000 = 0.085hp

    Potencia del Motor

    Potencia necesaria:

    La potencia necesaria ser la suma de la potencia de trabajo y la potencia para vencer la fuerza de

    friccin:

    PN = Pot. friccin + Pot. trabajo

    Donde:

    Potencia de friccin = 0.25 HP

    Potencia de trabajo = 0.1476 HP

    Entonces:

    PN = 0.3976HP

    Potencia del Motor:

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 33

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Para calcular la potencia del motor consideramos un factor de seguridad:

    f . s = 1,5

    f . s = PMOTOR

    PN

    P MOTOR = f . s x PN

    P MOTOR = 1,5 x 0.3976.P

    P MOTOR = 0.5965H..P

    P MOTOR = 0.5965 HP (valor comercial)

    De los catlogos de DELCROSA tenemos:

    Motor tipo : TM 1714

    Potencia 0.6 HP

    Frecuencia : 60 Hz

    RPM : 11Reductor tipo : P 37

    Reduccin : 157.183

    Peso : 100Kg

    3.1.2 CALCULO DE LAS PLANCHAS DE FABRICACION DE LA HELICE:

    Para gusano 1Tenemos los siguientes datos:

    Dimetro del gusano : D = 6 = 15.24 cm

    Paso : P = 3 = 7.12 cm

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

    CALCULO DE LA VELOCIDAD DEL TORNILLO

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

    34/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 34

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    V = P x RPM x 60

    donde P = Paso

    Entonces:

    V = 0,072 m/seg.

    Segn el manual del ingeniero mecnico MARKS

    0,01 V 0,37 m/seg.

    Calculemos la potencia de trabajo en cada hlice:

    PTh = PTRABAJO x Paso

    Longitud totalReemplazamos datos tenemos.

    PTh = 0.23 HP x 0,1476 pies

    39.37pies

    PTh = 8.6228x 10-4 HP = 0.0654 kg.m

    Seg.

    La fuerza que acta sobre cada hlice del gusano ser:

    F = PTh = 0.064 kg.- m / seg.

    V 0,0.072m / seg.

    F = 9.08 Kg.

    - La carga en el gusano es de 4000 kg.

    - Consideramos un coeficiente cinemtico de friccin entre las

    capas del material:

    Uk = 0,33

    - La fuerza de rozamiento producida por el desplazamiento de la

    carga ser:Ff = uk x Peso del material

    Ff = 0,33 x 4000Kg.

    Ff = 1320 kg.

    - Para el gusano; observamos que esta fuerza de razonamiento se

    traduce en una fuerza radial y otra axial

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 35

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    - Hallamos el ngulo de la hlice ():

    tg = P P (Paso) = 3

    D D (dimetro) = 6

    tg = 3

    x 6

    Entonces: = 9,04

    observamos que:

    Fradial = Ff Sen

    Fradial = 1320x Sen 9,04

    Fradial = 207.4Kg

    A esta fuerza hay que aadir la fuerza debida a la friccin:

    F = F radial x P

    L/2

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

    Entonces:

    F = 207.4 kg. x 0,0762 m

    2.m

    F = 7.90 kg.

    Fuerza total que acta sobre la hlice:

    FT = F + F

    FT = 26.98 Kg.

    Hallamos la carga por unidad de longitud de la hlice:

    W = FT = 16.98kg. = 38.5024 kg. / cm

    D x 7.12cm.

    W = ( w x 2 R = 13.67Kg.)

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

    36/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 36

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Para calcular el espesor de la hlice empleamos la teora de placas planas:

    Donde:

    R : Radio de la hlice (R= 11.43 cm)

    r : Radio del tubo (r = 1.91cm)

    W : Peso (W = w x 2R = 13.67 kg.)

    t : Espesor de la plancha

    Para nuestro caso consideramos como material de las hlices:Acero AISI C1020 laminado simple, cuyas caractersticas son:

    = 0.3

    Sy = 40000 lb / pulg2 = 2792.8 Kg. / cm2

    Smax. = 0.6 Sy

    Entonces :

    Smax. = 1675.68 Kg. / cm2

    Reemplazando datos en la frmula de placas planas obtenemos:

    t = 0.0335cm.

    Tomamos un t comercial igual a:

    t = 1/64 = 0.0397cm.

    Recalculamos Smax.:

    1r1R

    1r1RrRln12R

    t2

    3WS

    22

    222

    2max

    0.31(1.91)3.01(7.62)

    0.31(1.91)0.31(7.62)1.91

    7.62ln0.31(7.62)2

    (0.0397)2

    3x1.13S

    22

    222

    2max'

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

    37/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 37

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Donde:

    S max = 1193.18 Kg. / cm2

    Entonces obtenemos un factor de seguridad:

    f.s = S max. / S max. = 1.40

    Para gusano 2

    Tenemos los siguientes datos:

    Dimetro del gusano : D = 6 = 5.24 cm

    Paso : P = 3 = 7.12 cm

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

    CALCULO DE LA VELOCIDAD DEL TORNILLO

    V = P x RPM x 60

    donde P = Paso

    Entonces:

    V = 0,072 m/seg.

    Segn el manual del ingeniero mecnico MARKS

    0,01 V 0,37 m/seg.

    Calculemos la potencia de trabajo en cada hlice:

    PTh = PTRABAJO x Paso

    Longitud total

    Reemplazamos datos tenemos.

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

    38/7

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 38

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    PTh = 0.0492 HP x 0,23 pies

    13.12 pies

    PTh = 0,0008625HP = 0.0654 kg.m

    Seg.

    La fuerza que acta sobre cada hlice del gusano ser:

    F = PTh = 0.0654 kg- m / seg.

    V 0,072m / seg.

    F = 0.908 Kg.

    - La carga en el gusano es de 4000 kg.

    - Consideramos un coeficiente cinemtico de friccin entre las

    capas del material: Uk = 0,33- La fuerza de rozamiento producida por el desplazamiento de la

    carga ser:

    Ff = uk x Peso del material

    Ff = 0,33 x 400Kg.

    Ff = 1320 kg.

    - Para el gusano; observamos que esta fuerza de razonamiento se

    traduce en una fuerza radial y otra axial- Hallamos el ngulo de la hlice ():

    tg = P P (Paso) = 3

    D D (dimetro) = 6

    tg = 3

    x 6

    Entonces: = 9,04observamos que:

    Fradial = Ff Sen

    Fradial = 1320 x Sen 9,04

    Fradial = 207.40 Kg

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

    39/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 39

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    A esta fuerza hay que aadir la fuerza debida a la friccin:

    F = F radial x P

    L/2

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

    Entonces:

    F = 207.40 kg. x 0,0762 m

    2 m

    F = 7.90 kg.

    Fuerza total que acta sobre la hlice:

    FT = F + F

    FT = 16.98Kg.

    Hallamos la carga por unidad de longitud de la hlice:

    W = FT = 16.98kg. = 38.5024 kg. / cm

    D x 7.12cm.

    W = ( w x 2 R = 13.67Kg.)

    Para calcular el espesor de la hlice empleamos la teora de placasplanas:

    Donde:

    R : Radio de la hlice (R= 11.43 cm)

    r : Radio del tubo (r = 1.91cm)

    W : Peso (W = w x 2R = 13.67 kg.)

    t : Espesor de la plancha

    1r1R

    1r1Rr

    Rln12R

    t2

    3WS

    22

    222

    2max

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 40

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Para nuestro caso consideramos como material de las hlices:

    Acero AISI C1020 laminado simple, cuyas caractersticas son:

    = 0.3

    Sy = 40000 lb / pulg2 = 2792.8 Kg. / cm2

    Smax. = 0.6 Sy

    Entonces :

    Smax. = 1675.68 Kg. / cm2

    Reemplazando datos en la frmula de placas planas obtenemos:

    t = 0.0335cm.

    Tomamos un t comercial igual a:

    t = 1/64 = 0.0397cm.

    Recalculamos Smax.:

    Donde:

    S max = 1193.18 Kg. / cm2

    Entonces obtenemos un factor de seguridad:

    0.31(1.91)3.01(7.62)

    0.31(1.91)0.31(7.62)1.91

    7.62ln0.31(7.62)2

    (0.0397)2

    3x1.13S

    22

    222

    2max'

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    41/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 41

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    f.s = S max. / S max. = 1.40

    3.1.3 CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LOS DISCOS:

    Los dos gusanos tienen los mismos datos

    Tenemos como datos:

    D = 15.24cm.

    d = 3.81 cm.

    P = 7.12 cm.

    t = 0.2381 cm.

    del material = 0.28 lb / pulg3 = 7.7 x 10-3kg. / cm3

    Primero recalculamos D y d:

    De donde: D / d = 2.78

    Adems:

    D - d = D - d = 15.24 - 3.81 = 11.43 cm

    Entonces:D = 17.85 cm

    d = 6.42 cm

    Utilizando valores comerciales:

    D = 7

    d = 2

    Hallamos el peso de cada disco que viene dado por la siguiente frmula:

    Reemplazando datos tenemos:

    P = 0.31 Kg.

    22

    22

    Pd

    PD

    d'

    D'

    txx

    d'D'P

    22

    4

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    42/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 42

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    El peso de la hlice por metro de longitud ser:

    P = P / Paso

    Entonces:

    P = 4.35 Kg. / m

    3.1.4 CALCULO DEL EJE POR EL METODO DE FATIGA:

    Si colocamos un rodamiento axial en el lado de descarga del eje, estar

    sometido a traccin, flexin y torsin.

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

    max= 72600 x HP necesarios

    RPM (eje)

    Reemplazando datos:

    max = 72600 x 4.58

    59

    max = 56.36 Kg.m

    Fuerza Tangencial mxima:

    FTmax= max/ R

    Siendo: R = D / 2Entonces:

    FTmax= 5635.73 Kg.cm / 21.59 cm

    FTmax= 322.2 Kg.

    Calculamos el peso por unidad de longitud del eje:

    Donde:

    De = Dimetro Exterior del Tubo = 4 = 11.43 cm

    di = Dimetro interior del tubo = 4 = 10.16 cm

    = Peso especfico = 7.7 x 10-3Kg. / cm2

    Reemplazando en la frmula:

    diDexP

    22

    4

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    43/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 43

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Pe = 16.58 Kg. / m

    Diagrama de carga del eje:

    Siendo l = 24 pies = 7.3152 m

    Diagrama de cortante:

    Diagrama de Momento Flector

    Tenemos que el momento Flector

    mximo M max esta dado por:

    M max = W L2

    8

    En donde:M max = 192.84 Kg. - m

    calculo de Fuerza Axial:

    La Fuerza Axial esta dado por:

    F axial = FTmax

    Tg

    (-)

    (+)

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    44/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 44

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Donde:

    = Angulo de la Hlice

    Paso: P = 8 = 20.32 cm

    Dimetro: D =16 = 40.64 cm

    Entonces:

    = arco tg ( P / D) = 9.04

    De donde:

    F axial = 2025.14 Kg.

    Diagrama de Torque:

    Utilizamos la frmula de la ASME para el clculo de ejes:

    Siendo:

    Ssd= Esfuerzo permisible a corte

    K = Relacin di/ d0

    = Factor de carga axial

    Km= factor de carga de momento flector

    Kt= Factor de carga de torsin

    M = Momento flector

    T = Momento Torsor

    d0= Dimetro exterior del eje

    F = Carga axial

    2

    t

    22

    0

    3

    0

    sd )TxK(8

    K1FdMxKm

    d

    16S

    )1( 4K

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    45/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 45

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Primero calculamos el dimetro exterior del eje de:

    Para hallar Kty Kmutilizamos la siguiente tabla:

    Tipo de carga para eje giratorio Km

    Kt

    - Carga aplicada gradualmente 1.5 1

    - Carga constante 1.5 1

    Consideramos el eje sometido a carga constante:

    Km= 1.5

    Kt = 1

    Seleccionamos como material del eje un tubo con la designacin:

    A36 SCM 40

    Ssd= 754.06 Kg. / cm2

    De datos anteriores sabemos que:

    M = 192.84 Kg. - m

    T = 84.66 Kg. - m

    Reemplazando datos en d0:

    d0= 0.059 m = 5.93 cm

    debido a que d0es muy pequeo, tomaremos un dimetro exterior de 4.5

    con un espesor de

    Entonces:

    d0= 4.5

    di= 4.25

    3 2t

    2

    sd

    0

    2

    t

    2

    3

    0

    sd

    )TxK(MxKmS

    16d

    )TxK(MxKmd

    16S

    :Entonces

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    46/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 46

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Calculamos el factor de carga axial para compresin ( ):

    Luego calculamos la relacin de esbeltez: ( L / r )

    Donde: L = 24 pies = 288

    Entonces: L / r = 288 / 1.547 = 186.17

    L / r >115

    El factor de carga axial estar dado por:

    = Sy ( L / r )2

    n 2E

    Donde:

    n = Constante que depende del tipo de apoyo, para nuestro

    caso lo consideraremos = 1.6

    E = 1.7 x 106Kg. / cm2

    Sy = 1256.77 Kg. / cm2

    Entonces reemplazando valores: = 1.62

    Hallamos la relacin K:

    K = di/ d0= 4.25 / 4.5 = 0.94

    pulg

    datosdoreemplazan

    :entonces

    :pero

    547.1

    :

    4

    4

    64

    22

    0

    22

    0

    44

    0

    r

    ddr

    ddA

    ddI

    A

    Ir

    i

    i

    i

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    47/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 47

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Calculamos el eje segn la frmula de ASME:

    Donde:

    Km= 1.5

    Kt = 1

    K = 0.94

    M = 192.84 Kg.m

    T = 84.66 Kg.m

    = 1.62

    Reemplazando datos obtenemos:

    Ssd= 601.89 Kg. / cm2

    Tenemos que para nuestro material:

    Ssd= 754.06 Kg. / cm2

    Entonces:

    Ssdmaterial > 601.89 Kg. / cm2 OK

    Hallamos un factor de seguridad:

    f.s = Ssddel material / Ssdde trabajo

    reemplazando tenemos:

    f.s = 1.25

    Por lo tanto el material seleccionado A 36 SCM 40 cumple con las

    condiciones.

    Entonces:

    Ssddel material > 724.19 Kg. / cm2

    f.s = 754.06 / 724.19 = 1.04

    2t2

    2

    03

    0

    sd )TxK(8

    K1FdMxKm

    d16S

    )1( 4K

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    48/7

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 48

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Al salir un factor de seguridad cerca de la unidad ( f.s = 1.04 ) usamos un

    material de mayor Ssd:

    Con un Ssd= 921.62 Kg. / cm2

    Luego se tendr:

    f.s = 921.62 / 724.19 = 1.27

    3.1.5 CALCULO DE SOLDADURA:

    1. Determinacin de la longitud del cordn de soldadura:

    Paso (e) = 8

    Dimetro de tubo ( d ) = 4.5

    Dimetro exterior hlice ( D ) = 17

    a. Clculo del nmero de aletas:

    N tentativo de aletas = ( 24 x 12 ) / 8 = 36 aletas

    b. Dimensiones de los discos:

    = ngulo de corte

    = 360 B x 360

    2r

    donde:

    r = ( B x E ) / ( AB ) = 2.68

    entonces reemplazando en :

    = 12.8 13

    Por cuestiones de estiramientos de los discos y porque no haya

    prdidas de material, calculamos el nmero real de aletas

    pulg

    )hliceladeint.long.(pulg

    54

    24.16

    22

    22

    A

    eDA

    B

    edB

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    49/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 49

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    c. Nmero de aletas final = 36 x 347 = 34.7 35

    360

    Nmero de aletas final = 35 aletas

    d. La longitud del Cordn ser:

    L = # aletas x longitud interior de la hlice

    L = 35 x 16.24 pulg.

    L = 568.4 pulg.

    2. Anlisis de las Fuerzas que intervienen:

    Fuerza axial ( Fy ) = 7743.4 lb.

    Fuerza radial ( Fr ) = 753 lb.

    Considerando que la funcin del gusano es el empuje del material a

    transportar, el anlisis se basar en la fuerza axial sobre las aletas.

    Corte directo debido a Fy:

    f w1y = Fy / L = 7743.4 / 568.4

    = 13.62 lb. / pulg.

    Corte secundario debido a T1:T1= Fy x R = Fy ( Dd ) / 2

    Reemplazando:

    T1= 48396.25 lbpulg.

    Donde:

    f "w1y = ( T1x R ) / Jw

    Jw = 568.43 / 12

    Entonces:

    f w1y = 0.019 lbs.

    La fuerza resultante en el cordn de la soldadura :

    lbs64.13" 211 ywfyfwfwR

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    50/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 50

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Considerando un electrodo E60XX, con esfuerzo permisible de Sw =

    12700 psi

    w = fwR/ Sw = 13.64 / 12700 = 0.03 mm

    Luego considerando que el tamao mnimo del cordn de soldadura de

    filete soldado a lo largo de los bordes a unir ser:

    Para t < entonces t w

    Donde t = 2.38 mm <

    El ancho del cordn de soldadura ser de 2.38 mm ( el espesor de la

    placa de la hlice), con una longitud de 568.4 pulg.

    3.2 DISEO DEL SISTEMA DE TRANSMISION

    3.2.1 SELECCIN DE TRANSMISION:Para la seleccin se dispone de los siguientes datos:

    Potencia del motor = 12 HP

    Distancia entre centros = 45

    Revoluciones eje motriz = 751 RPM

    Revoluciones eje conducido = 59 RPM

    Factor de Servicio:

    Seleccionado en funcin del equipo accionado y del tipo de fuente de

    potencia, tenemos:

    f.s. = 1.3 (tabla 1)

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    51/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 51

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Potencia de Diseo:

    Pd = P x f.s. x f.m.

    Donde f.m: factor modificatorio = 0.85 ( tabla 2 )

    Pd = 1.3 x 6.6 x 0.85 = 7.29 HP

    Seleccin preliminar:

    Haciendo uso del diagrama, seleccionamos tentativamente la cadena

    N 100, asumiendo 16 dientes para la rueda menor, tenemos 13.9

    HP como capacidad de transmisin de la cadena.

    Relacin de transmisin: r = 151 / 59 = 2.56

    # Dientes rueda mayor: N = 2.56 x 16 = 40.96 41 dientes

    Dimetros de paso de la rueda:

    Longitud de la Cadena:

    L = 2C + N / 2 + n / 2 + F

    Donde:

    L : Longitud de la cadena en pasos.

    N : Nmero de dientes rueda grande

    C : Distancia entre centros

    n : Nmero de dientes rueda menor

    F : Constante ( tabla 3 )

    mmmm

    d 0.165

    16

    180sen

    2.321

    mm

    mm

    D 6.420

    41

    180sen

    2.32

    2

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    52/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 52

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Distancia entre centros:

    C = 1143 / 32.2 = 35 pasos

    Calculando:

    L = 2 x 32 + 41 / 2 + 16 / 2 + 0.45

    L = 92.9 pasos

    Considerando un nmero par de pasos L = 94 pasos y recalculando

    la distancia entre centros, tenemos:

    C = 32.5 pasos

    Tipo de lubricacin

    Clculo de la velocidad promedio de la cadenaV = p x T x N m / s

    60000

    donde:

    V : Velocidad promedio cadena ( m / s )

    p . Paso de la cadena

    T : Nmero de dientes de la rueda

    N : Velocidad de la rueda ( RPM )

    Entonces:

    V = (32.2 x 16 x 151) / 60000 = 1.29 m / s

    V = 78 m / min.

    Le corresponde la lubricacin por salpicadura o por disco ( Tabla 4 ).

    Determinacin del Nmero de dientes mnimos para aflojar a la

    flecha en la rueda menor:

    T min. = 4 d + 4 para pasos mayores de 25.4 mm

    p

    d = Dimetro de la flecha del motor ( mm )

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    53/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 53

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    p = paso de la cadena ( mm )

    Entonces:

    T min. = 11 dientes

    Finalmente se seleccionar una cadena N 100

    Dientes rueda mayor = 16

    Dientes rueda menor = 41

    Longitud de cadena = 94

    Carga de rotura = 24000 lbs.

    Peso promedio = 2.45 lbs / pie

    3.3 CALCULO DE RODAMIENTOS:

    3.3.1 Capacidad de carga dinmica (C)

    FA2considera que la fuerza axial esta centrada en el rodamiento de

    la parte de transmisin

    C = P L 1 / p

    Donde:

    P: Carga dinmica equivalente

    p: Exponente p = 3 rodamiento de bola

    p = 10 /3 rodamiento de rodilloL: Duracin en millones de revoluciones

    3.3.2 Clculo de L:

    L = 60 n Lh

    106

    0

    235.2346

    039.10.106

    09.487.41610617.403

    2

    1

    2

    22

    1

    A

    A

    R

    R

    F

    KNKgfF

    KNKgfF

    KNKgfF

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    54/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 54

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Donde:

    Lh: para 20000 horas (tabla N 1 Alva Dvila)

    n: 59 RPM

    Entonces:

    L = 70.8

    3.3.3 Clculo de rodamiento izquierdo que es el ms cargado

    Relacin e:

    Suponemos:

    Seguridad de carga requerida ( C )

    Rodamiento de bola:

    Rodamiento de rodillo:

    Para rodamientos de contacto angular:X = 0.35

    Y = 0.57

    Carga equivalente: P= 14.5415

    62.587.416

    49.2346

    1

    1 R

    A

    F

    F

    eF

    F

    R

    A

    1

    1

    137.48.70 31 PC

    59.38.70 103 P

    C

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

    55/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 55

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Capacidad de carga requerida: C = 60.16 KN

    De catlogos SKF seleccionamos rodamientos de contacto

    angular de 1 hilera

    N d(mm) C(KN) E C requerida

    722B 110 118 1.14 60.16

    El rodamiento cumple

    Los rodamientos de bolas no cumplen con:

    C seguridad > C de rodamiento

    Rodamientos de rodillos Cnicos:

    Tomamos los valores de X y Y de los catlogos de SKF y

    reemplazan en las siguientes frmulas:

    Carga Equivalente:

    P = X (4.09) + Y (23)

    Capacidad de Carga requerida:

    C = P (3.59)

    Tomamos valores de X y Y y obtenemos C requerido y

    comparamos con C nominal ( para 110 mm de dimetro)

    N C X Y C requerido Condicin

    32022 X 200 0.4 1.4 121047 Cumple

    33022 240 0.4 2.1 179.27 No cumple

    33122 315 0.4 1.4 121.47 Cumple

    Podemos escoger entre el 32022X y el 33122 que cumplen con la

    capacidad requerida.

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

    56/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 56

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Conclusin: Se usa rodamiento de rodillo cnico en el lado de

    transmisin.

    3.3.4 Clculo del rodamiento rgido de la derecha:

    FR2= 1.039 KN

    Capacidad de carga dinmica ( C ):

    C = P L 1 / p

    Donde:

    L = 60 n Lh Lh : 10000 horas por no trabajar

    106 con mucha cargaL = 35.4

    Entonces:

    C = 3.2834 P

    Para P = XFR2

    Pequeas fuerzas axiales:

    e FA2/ FR2X = 1

    Entonces:

    P = 1.039 KN

    Capacidad de carga requerida:

    C = 3.2834 ( 1.039 )

    C = 3.41 KN

    Escogemos un rodamiento de contacto angular N 7222 B de 110

    mm de dimetro con C = 118 KN

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

    57/

    Diseo de elementos de maquina II Pgina 57

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    3.4 CALCULO DE LOS PERNOS DE ACOPLE:

    3.4.1 Esfuerzo mximo sobre el eje:

    max = 5335.73 Kg.cm

    F axial = 2346.5 / 2 = 1173.25 Kg. (

    por haber dos rodamientos)

    de= 11.43 cm = 4.5

    di= dimetro del eje del gusano10.16 cm = 4

    = 7.7 x 10-3 Kg. / cm2

    Ssddel material = 754.06 Kg. / cm2

    3.4.2 Fuerza de corte debido al torque:

    Ft1= max / (di/ 2) = 1050.34 Kg.

    3.4.3 Fuerza de corte debido a la Fuerza axial:

    Ft2= F axial = 1173.25 Kg.

    3.4.4 Fuerza Total:

    Como son dos pernos a 90 entonces se tendr 4 reas que resisten

    el corte

    F CORTE= FT/ 4 = 393.68 Kg.

    Considerando Sd = 0.6 x Sy = 0.6 x 38.7 Kg/mm 2= 23.22 Kg. /mm2

    Sd = esfuerzo permisible del perno a la temperatura ambienteAjuste inicial: Fi = 212.5 D

    Entonces:

    Sd = Fi / A

    KgFFFTTT

    72.157422

    2

    1

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Donde:

    D = 11.65 mm

    Tomamos:

    D = 12.70 mm

    3.4.5 Verificacin rea roscada: De la tabla N 1 de ALVA DAVILA

    Ae = 91.55mm2

    Entonces:

    Fi= 212.5 (12.7) = 2698.75 Kg.

    Si(roscada) = 2698.75 / 91.55 = 29.48 Kg. / mm 2

    Relacin:

    Si/ Sy = 29.48 / 38.7 = 0.76

    Entonces: 76 % de ajuste inicial

    3.4.6 Verificacin del Vstago:Area del Vstago ( D = 12.7 ):

    A = 126.68 mm2

    Esfuerzo de corte:

    CORTE= F CORTE/ Area

    CORTE = 393.68 / 126.68 = 3.12 Kg. / mm2

    Esfuerzo de Tensin:

    ST= F axial / Area

    ST= 2698.75 / 126.68 = 21.31 Kg. /mm 2

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 59

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    3.4.7 Aplicando teora de Esfuerzos Combinados:

    Sabemos que:

    Sy = 38.7 Kg. / mm2

    Sy corte = 1 / 2 Sy = 19.35 Kg. / mm2

    Sdis . CORTE= 19.35 / 1.5 = 12.90 Kg. / mm2

    SMAX= 11.10 < 12.90 Kg. / mm2

    Por lo tanto en los acoples usamos pernos de de dimetro

    Nc Grado 2 con bajo y medio contenido de carbono.

    3.5 DISEO ELECTRICO Y SISTEMAS DE PROTECCION

    3.51 TEORIA DE MOTORES:

    Motores Asncronos:

    Los motores asncronos o motores de induccin son las mquinas de

    impulsin elctrica ms utilizada pues son sencillos, seguros y baratos. Los

    motores asncronos se clasifican segn el tipo de rotor en motores de rotor

    en jaula de ardilla (o motores con inducido en cortocircuito) y motores de

    rotor bobinado y anillos rozantes.

    2

    22

    22

    /10.11

    12.3431.2121

    42

    1

    mmKgS

    S

    SS

    max

    max

    cortetensinmax

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 60

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    A. Mo tor Asnc ro no trifsic o de roto r en jau la de ard il la:

    El motor de rotor en jaula de ardilla o de inducido en cortocircuito se

    ha convertido en la mquina de impulsin elctrica ms utilizada en

    aplicaciones tcnicas gracias a su estructura robusta y sencilla y a

    sus excelentes caractersticas de servicio. Por este motivo

    trataremos a continuacin su estructura y su funcionamiento.

    B. Constru ccin de un mo tor de rotor en jaula de ardi l la:

    La carcasa se fabrica o bien de fundicin de hierro o soldando las

    diversas piezas de chapa de acero. Los escudos o tapas de loscojinetes suelen ser de hierro colado. El paquete de chapas

    estatrico se compone de perfiles troquelados de chapa magntica,

    barnizados por uno de los lados para aislarlo unos de otros. Los dos

    terminales de cada una de las bobinas del devanado estatrico se

    llevan a la caja de bornes.

    El devanado del inducido en jaula de ardilla se compone de varias

    barras de cobre, bronce o aluminio, colocadas o fundidasdirectamente en las ranuras del paquete de placas y cortocircuitadas

    en ambos extremos por sendos anillos terminales del mismo

    material. Para que el rotor gire con menos ruido (zumbido

    electromagntico) las ranuras y barras se disponen ligeramente

    inclinadas respecto al eje del rotor formando hileras simples o dobles.

    Las aletas de los anillos terminales y el ventilador situado al final del

    eje sirven para impeler a travs del motor el aire necesario para

    extraer el calor debido a las prdidas.

    El eje rueda sobre rodamiento a bolas, ocasionalmente sobre

    cojinetes a friccin, de modo que entre los paquetes de placas

    estatrico y rotrico se obtenga un entrehierro relativamente

    estrecho, de 0,2 mm a 1 mm.

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 61

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    C. Fun cion amien to de rgim en del m oto r de ro tor en una jaula de

    ardi l la:

    Los valores comparativos ms importantes para la valoracin y

    eleccin de los motores son el factor de potencia cos , el

    rendimiento , la intensidad de la corriente I, la tensin , la

    frecuencia de giro n y la potencia P.

    Tambin es de suma importancia la interdependencia entre todas

    estas magnitudes, que en los motores trifsicos se representa en

    grficas con curvas de carga (en funcin del par) y curvas en funcin

    de la velocidad.

    De las caractersticas de carga podemos deducir el comportamiento

    del motor en vaco y cuando est cargado. El factor de potencia cos

    en vaco (M = 0) en muy pequeo, pues se precisa muy poca

    potencia activa y predomina la potencia reactivo - inductiva de los

    devanados. Al aumentar la carga tambin aumenta el factor de

    potencia cos

    Tambin aumenta con la carga el rendimiento, aunque para cargasmuy grandes vuelve a decrecer. Los aumentos de la intensidad de la

    corriente I van creciendo al aumentar la carga mientras que la

    frecuencia de giro n disminuye, con lo que aumenta el deslizamiento

    s. los valores ms favorables se obtienen para el funcionamiento

    normal o de rgimen nominal.

    Cuando hablamos de valores favorables queremos decir que tanto el

    rendimiento como el factor de potencia son grandes. Como al seguir

    aumentando la carga a partir de un determinado valor decrece el

    rendimiento y el aumento del factor de potencia es despreciable, el

    funcionamiento de rgimen nominal se obtiene para aquel punto en

    el que el producto del rendimiento por el factor de potencia es

    mximo.

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    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Las caractersticas en funcin de la velocidad muestran la

    dependencia de n de la intensidad de la corriente consumida I y del

    par m. la curva que da el par en funcin de la frecuencia de giro tiene

    la forma tpica para las mquinas asncronas trifsicas, con un pico

    (mximo) y un valle (mnimo). Este ltimo no se presenta en todas

    las mquinas, pues inclinando las barras de la jaula y disponiendo un

    nmero distinto de ranuras en el estator y en el rotor se consigue que

    el mnimo desaparezca.

    Si el par resistente es mayor que el mximo de la curva la mquina

    no podr vencerlo y se parar. La corriente I precisa para arrancar es

    muy intensa, e ira decreciendo rpidamente al aumentar la velocidad.

    En un motor asncrono trifsico con rotor de barras redondas. Lasmquinas de induccin de este tipo presentan un par de arranque

    reducido (MA= 0.5MN1 MN) y precisan corrientes de arranque de

    gran intensidad (IA= 7 IN 10 IN). En el rotor del motor asncrono

    trifsico se induce una tensin alterna, que en el instante de conexin

    poseer la misma frecuencia que la tensin de la red. El devanado

    que se encuentra en las ranuras del paquete de chapas del rotor

    presenta una gran inductancia, y por lo tanto, tambin una granreactancia inductiva a la frecuencia del rotor, que es relativamente

    alta. En cambio la resistencia hmica es reducida a causa de la gran

    seccin de las barras. Por ello entre la tensin y la corriente del

    inducido rotrico existir un desfase de casi 90.

    Los motores asncronos trifsicos con rotor de barras redondas

    presentan un par de arranque relativamente pequeo y corrientes de

    arranque de gran intensidad.

    Tanto el reducido par de arranque como la gran intensidad de la

    corriente de arranque son de caractersticas desfavorables, por ello

    ya no se construyen motores de este tipo.

    Si la mquina asncrona trifsica se acciona mediante una mquina

    motriz de frecuencia de giro n mayor que la de sincronismo nt

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 63

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    trabajar como generador. En este caso, los conductores del

    devanado del rotor se movern con una frecuencia de giro relativa n s

    = n nt a travs del campo magntico estatrico. En estos

    conductores se inducir una tensin, con la que tambin circular

    una corriente que, segn la regla del generador poseer un sentido

    indicado. Por tanto, el sentido de la corriente se ha invertido respecto

    al funcionamiento como motor. Este cambio de sentido de la

    corriente en el rotor tambin provocar la inversin del sentido de la

    corriente en el estator, o sea que se suministrar una corriente a la

    red de alimentacin.

    D. Arranqu e Estrel laTr ingu lo:

    El devanado del estator se conecta primero en estrella y despus en

    tringulo. En la conexin en estrella cada devanado se encontrar

    sometido0 a una tensin U / 3 y en la conexin en tringulo, a una

    tensin U. La corriente que circula por cada uno de los devanados en

    la conexin en tringulo ser 3 veces ms intensa que en la

    conexin en estrella. En la conexin estrella las corrientes que

    circulan por cada uno de los devanados sern las mismas que lasconsumidas por el motor ( I = It ). En la conexin tringulo la

    intensidad de lnea ser 3 veces mayor que la de las corrientes que

    circulan por los devanados. Por lo tanto si comparamos las

    intensidades de las corrientes de lneas ambas conexiones vemos

    que:

    I en tringulo = 3 I en estrella

    La intensidad de la corriente de arranque del motor de rotor en jaula

    de ardilla conectado en estrella vale slo un tercio de la que consume

    conectado en tringulo.

    El par de arranque del rotor en la jaula de ardilla conectado en

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    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    estrella vale slo un tercio del par en la conexin tringulo.

    Debe tenerse presente que slo podrn arrancar mediante el mtodo

    estrella tringulo aquellos motores que puedan conectarse en

    tringulo a la tensin de la red

    E. Proteccin d e Motores:

    Los motores elctricos no deben sobrecargarse pues entonces se

    calientan excesivamente. Tampoco deben aparecer cortocircuitos. Si

    la tensin desaparece o se reduce fuertemente deber

    desconectarse la mquina. En este caso el motor no debe poder

    arrancar por si solo para evitar accidentes. Por todo ello, se precisan

    dispositivos especiales para la proteccin de motores.Para ello se emplean fusibles, guarda motores, contactores con rels

    y contactores con disyuntores y sensores.

    Fusibles:

    Los fusibles solamente sirven de proteccin en caso de

    cortocircuito. Casi siempre se utilizan fusibles de reaccin lenta

    cuya intensidad de respuestas se elige en funcin de laintensidad de la corriente de arranque de la mquina. Por ello, no

    reacciona en caso de sobrecarga

    Contactores con rel:

    Cuando los motores se conectan con contactores la proteccin

    en el circuito principal la constituye un rel de sobrecarga cuyo

    disyuntor bimetlico, ajustado a la intensidad nominal del motor,

    activa en caso de sobrecarga un contacto de reposo en el circuito

    de mando. Tambin en este caso se protege contra cortocircuitos

    mediante fusibles.

    Cuando el motor debe protegerse contra tensiones demasiado

    bajas o cuando deba desconectarse en caso de que

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    desaparezca la tensin se montar en el circuito principal un

    disyuntor de tensin mnima que abrir el circuito de mando

    cuando la tensin baje por debajo de un determinado valor.

    Mediante un sensor bimetlico de temperatura puede controlarse

    directamente la temperatura del motor. Cuando sta sobrepase

    el valor mximo permitido se abrir el circuito de mando y el

    motor quedar desconectado.

    F. Elecc in de una mqu ina:

    Los motores de impulsin se eligen de acuerdo a los siguientes

    criterios:

    Tipo de suministro Potencia, frecuencia de giro y comportamiento de rgimen.

    Condiciones de servicio.

    El tipo de corriente y de tensin viene fijados por la red de suministro

    de energa. Cuando se desee otro tipo de corriente se precisarn

    convertidores electromecnicos o electrnicos.

    El tamao y el peso de la mquina dependen de la potencia y lafrecuencia de giro requeridas. El comportamiento de rgimen

    deseado determina el tipo de mquina a elegir y, por consiguiente, si

    es preciso el empleo de convertidores.

    Las condiciones de servicio implican el tipo de proteccin a elegir y la

    clase de proteccin que debe presentarse en el motor, aunque

    tambin influyen por otro lado sobre la forma del cuerpo y el modo de

    transmitir la potencia.

    G. Mant enim iento de las Mqu inas:

    Los trabajos de mantenimiento pueden realizarse durante las pausas

    de paro sistemticas. Despus de cada avera de importancia deber

    realizarse una inspeccin y control a fondo.

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 66

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Tambin una parte del mantenimiento el control del funcionamiento

    de los dispositivos de proteccin.

    Un mantenimiento regular a intervalos de tiempo razonables

    garantiza un mximo de seguridad de servicio y prolonga la vida de

    las mquinas

    3.52 CALCULO ELECTRICO:

    1. Determinacin de la Corriente Nominal ( In ):

    Datos:

    Potencia del Moto reductor: 6.6 HP

    Tensin Nominal: 440 V

    Factor de Potencia ( cos ): 0.82

    Eficiencia ( % ): 83

    Datos obtenidos de la tabla de DELCROSA para motoreductores de

    4 polos, 60 Hz, tipo NV 132 M4

    Donde:

    Reemplazando valores:

    In= 9.5 Amp.

    2. Seleccin de fusibles de proteccin ( F ):

    F = 1.6 2 x In

    F = 1.6 x 9.5 = 15.2

    F = 2.0 x 9.5 = 19.0

    Entonces:

    F = ( F1+ F2) / 2

    F = 17.1 18

    %xcosx V x3

    746xHPIN

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 67

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    Capacidad de los fusibles ( DZ ):

    Circuito de fuerza: 500 V / 18 A ( 3 Unidades )

    Circuito de mando o control: 500 V / 6 A ( 2 Unidades )

    3. Seleccin de Seccionador portafusible tripolar:

    Catalogo de Telemecanique

    Tabla 1

    Seccionadores portafusibles

    Tipo 6K1EK

    Peso 0.430 Kg.

    Fusible 50 Amp.

    4. Seleccin de contactores tripolares:

    a. Contactor principal ( L ):

    b. Contactor Tringulo ( )

    c. Contactor Estrella ( ):

    Se necesitaran:

    Contactor Tripolar de 10 Amp / fase ( 2 Unidades )

    Contactor Tripolar de 12 Amp / fase ( 14 Unidades )

    Catlogo Telemecanique

    Contactores tripolares:

    Tipo LC1D1800

    faseAmpI

    I nF

    /5.53

    faseAmpfaseAmpxxIIF

    /7/875.625.15.525.1

    faseAmpxxII /525.575.0775.0

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    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    V: 440

    Kw: 9

    Amp: 18

    Cantidad: 3 Unidades

    Bloque de Contactores Auxiliares:

    Tipo: LA1DN10 (Contacto abierto)

    LA1DN01 (Contacto cerrado)

    5. Seleccin de Rel Trmico:

    R min. = IFx 0.8

    R Max = IF/ 0.8

    Donde:R min. F= 5.5 x 0.8 = 4.4 4 Amp

    R max F= 5.5 / 0.8 = 6.875 7 Amp.

    R min. n= 9.5 x 00.8 = 7.6 8 Amp.

    R max n= 9.5 / 0.8 = 11.875 12 Amp

    Por Catlogo:Tipo : LR2D1316

    Cantidad: 1 Unidad

    6. Seleccin de pulsadores:

    Catlogo tabla 5:

    Unidades de mando:

    Tipo: XB2BA3311 Contacto ( NA )Rasantes ( Verde )

    Tipo: XB2BA4342 Contacto ( NC )Rasantes ( Rojo )

    7. Seleccin de conductores:

    Cable Tipo THW:

    Descripcin:

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 69

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    Conductor de cobre electroltico recocido rgido, cableado concntrico,

    aislamiento PVC.

    Aplicaciones:

    Aplicacin general en instalaciones fijas: en edificaciones, interior de

    locales con ambiente seco o hmedo, conexiones de tablero de control y

    en general en todas las instalaciones que requieren caractersticas

    superiores a TW.

    Norma de Fabricacin:

    ITINTEC 370.048 ( calibre mm2)

    Calibres fabricados:

    De 2.5 mm2a 500 mm2

    Entonces:

    Circuito de Mando: THW N 16 AWG

    Circuito de fuerza: THW N 12 AWG

    22 38.2

    :

    440003.00840309.0

    mmmmSc

    doreemplazan

    xInxxDistanciaxSc

  • 5/21/2018 Dise o de Tornillo Transportador de Granos

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    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    TABLAS

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 71

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    MaterialPeso

    lbs/pie3Cdigo de Material

    Serie del

    componente

    Factor

    Fm.

    Esquisto, molido. 85-90 88C1/236 2D 2.0

    Laca, polvo 31 31B635P 1B .6

    Silicn, dixido - - - -

    Slice, harina 80 80A4046 2D 1.5

    Slice, gel + -3 45 45D337HKQU 3D 2.0

    Slag, molido 130-180 155D337Y 3D 2.4

    Slag, granulado. 60-65 63C1/237 3D 2.2

    Teja, molida. 80-90 85C1/236 2D 2.0

    Teja, polvo 82-85 84B636 2D 1.6

    Fango, alcantarillado, seco 40-50 45E47TW 3D .8

    Fango, alcantarillado, polvo 45-55 50B46S 2D .8

    Jabn, granulado 15-35 25B635Q 1 A-1B-1C .6

    Jabn, pieza 15-25 20C1/235Q 1 A-1B-1C .6

    Jabn, detergente 15-50 33B635FQ 1 A-1B-1C .8

    Jabn, hojuelas 5-15 10B635QXY 1 A-1B-1C .6

    Jabn, polvo 20-25 23B625X 1 A-1B-1C .9

    Jabn, talco fino 40-50 45A20045XY 1 A-1B-1C 2.0

    Refresco 55-65 60B636 2D 1.0

    Refresco, ligero 20-35 28A4036Y 2D .8Aluminio de sodio 72 72B636 2D 1.0

    Aluminio de sodio, fluoruro - - - -

    Aluminio de sodio, sulfato 75 75A10036 2D 1.0

    Sodio, bentonita - - - -

    Bicarbonato de sodio - - - -

    Cloruro de sodio. - - - -

    Carbonato de sodio. - - - -

    Hidrato de sodio. - - - -

    Hidrxido de sodio. - - - -

    Borato de sodio. - - - -

    Nitrato de sodio. 70-80 75D325NS 2 A -2B 1.2

    Fosfato de sodio. 50-60 55 A35 1 A-1B .9

    Sulfato de sodio - - - -Sulfito de sodio. 96 96B646X 2D 1.5

    Sorgo, semilla - - - -

    Soja, pastel 40-43 42D335W 2 A-1B-1C 1.0

    Soja, agrietado 30-40 35C1/236NW 2D .5

    Soja, hojuelas crudas 18-25 22C1/235Y 1 A-1B-1C .8

    Soja, harina 27-30 29A4035MN 1 A-1B-1C .8

    Soja, resfro 40 40B635 1 A-1B-1C .5

    Soja, picante 40 40B635T 2 A-2B .5

    Soja, entero 45-50 48C1/226NW - 1.0

    Almidn. 25-50 38A4015M 1 A-1B-1C 1.0

    Acero, doblado. 100-150 125D346WV 3D 3.0

    Azcar de remolacha, pulpa, seca 12-15 14C1/226 2D .9

    Azcar de remolacha, pulpa, hmeda 25-45 35C1/235X 1 A-1B-1C 1.2Azcar refinada seca 50-55 53B635PU 1B 1.0-1.2

    Azcar refinada hmeda. 55-65 60C1/235X 1B 1.4-2.0

    Azcar, polvo 50-60 55A10035PX 1B .8

    Azcar, cruda 55-65 60B635PX 1B 1.5

    Azufre, molido 50-60 55C1/235N 1 A-1B .8

    Azufre, aterronado 3 80-85 83D335N 2 A-2B .8

    Azufre, polvo 50-60 55A4035MN 1 A-1B .6

    Girasol, semilla 19-38 29C1/215 1 A-1B-1C .5

    Talco 80-90 85C1/236 2D .9

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 72

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    Talco, polvo 50-60 55A20036M 2D .8

    Tanbark, polvo 55 55B645 1 A-1B-1C .7

    Tabla N2: Capacidad de Tran sportad or Horizon tal Screw

    Cdigo de Clase dematerial.

    Grado de cargadel conducto

    Dimetro,pulgadas

    Mximo

    recomendadorpm

    Capacidad, pie3porhora

    At.Max

    rpm

    At Min.Rpm

    A-15

    A-25B-15B-25

    C-15C-25

    6

    9

    12

    14

    1618

    2024

    165

    155

    145

    140

    130120

    110100

    368

    1270

    2820

    4370

    60608120

    1030016400

    2.23

    8.20

    19.40

    31.20

    46.7067.60

    93.70164.00

    A-35

    A-45B-35

    B-45C-35

    C-45D-15D-25

    D-35D-45E-15E-25

    E-35

    E-45

    6

    91

    14

    16182024

    120

    10090

    85

    80757065

    180

    5451160

    1770

    2500338043707100

    1.49

    5.4512.90

    20.80

    31.2045.0062.50

    109.00

    A-16A-26A-36

    A-46B-16B-26

    B-36B-46

    C-16C-26

    C-36C-46

    D-16D-26D-36

    D-46E-16E-26

    E-36E-46

    69

    12

    14

    1618

    2024

    605550

    50

    4545

    4040

    90300645

    1040

    14002025

    25004360

    1.495.45

    12.90

    20.80

    31.2045.00

    62.50109.00

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    Diseo de elementos de maquina II Pgina 73

    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    A-17A-27A-37

    A-47B-17

    B-27

    B-37B-47

    C-17C-27

    C-37C-47

    D-17D-27D-37

    D-47E-17

    E-27

    E-17E-27

    E-37E-47

    69

    12

    14

    1618

    2024

    605550

    50

    4545

    4040

    45150325

    520

    7001010

    12502180

    0.752.726.46

    10.40

    15.6022.50

    31.2054.60

    Para capacidades del Transportador Screw, contactar FMC

    Tabla 4: Dimetro d e tor nil lo, facto r Fd

    Dimetro de

    tornillo, pulg. Fd

    Dimetro de

    tornillo, pulg. Fd

    4 12.0 14 78.0

    6 18.0 16 106.0

    9 31.0 18 135.0

    10 37.0 20 165.0

    12 55.0 24 235.0

    Tabla N 3: Servicio Normal

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

    Dimetro

    Screw, pulg.

    Dimetro de

    Acoplamiento,

    pulg.

    Nmero (1) Espesor o pulgadas

    Vuelos

    Helicoidales

    Vuelo

    seccionalConducto Cubierta

    6 1 1/2 6H304 6S307 16ga 16ga

    9 1 1/2 9H306 9S307 14ga 14ga

    9 2 9H406 9S409 14ga 14ga

    12 2 12H408 12S409 12ga 14ga

    12 2 7/16 12H508 12S509 12ga 14ga

    14 2 7/16 14H508 14S509 12ga 14ga16 3 16H610 16S612 12ga 14ga

    18 3 18H610 18S612 10ga 12ga

    20 3 - 20S612 10ga 12ga

    24 3 7/16 - 24S712 10ga 12ga

    (1) Nmero de referencia segn CEMA estndar N 300.

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    PLANOS

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    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    V.- RECOMENDACIONES

    Lubricar las piezas mviles por medio de las graseras ubicadas en ambas

    las extremidades de los cedazos. Lubricar las poleas existentes en las extremidades del cilindro.

    Engrasar con esptula la engranaje que acciona el transportador sin fin del

    extractor de quebrados.

    Cambiar las paletas cuando desgastadas.

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    DISEO DEL TORNILLO HELICOIDAL PARA EL TRANSPORTE DE AZUCAR UNPRG

    BIBLIOGRAFIA

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    de Alfalfa para alimentacin de vacunos, porcinos y aves en el Dist. De San

    Jos

    Materiales y Equipos para mquinas transportadoras

    Catlogo 1000 LinkBelt

    Manual del Ingeniero Mecnico

    Marks

    Diseo de elementos de mquina

    Faires

    Diseo de Elementos de Mquina I y II

    Alva Dvila

    Manual para la seleccin de Rodamientos

    SKF

    Manual para la seleccin de Motoreductores

    DELCROSA

    Manual para seleccin de Cadenas

    BOSCO

    Administracin y Direccin Tcnica de la Produccin

    BUFFA

    Por datos de INTERNET

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    Diseo de elementos de ma