PROYECTO:

CARRETE PARA PARA CORREA CV-204

TORQUE LIMITADA

MEMORIA DE CLCULO

N MCI-MT-1501-MC-01-Rev. 0

Nombre Empresa Firma Fecha

Elaborado por: Jorge Araya L. TORQUE LIMITADA 13.01.2015

Revisado por: Manuel Araya L. TORQUE LIMITADA 13.01.2015

Revisado por: Patricio Tapia D. TORQUE LIMITADA 13.01.2015

PROYECTO N MCI-MT-1501

Enero, 2015

PROYECTO MCI-MT-15012: CARRETE PARA CORREA CV 204 Memoria de clculo Rev.0

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PROYECTO: CARRETE PARA CORREA CV 204

UBICACION

EMPRESA

OBJETIVOS Y ALCANCE

El proyecto tiene por objetivo disear un carrete que ser usado para cambiar correas

transportadoras.

El alcance de este documento, es exponer los clculos del carrete proyectado, de manera que sea

capaz de resistir los esfuerzos, solicitaciones y deformaciones a los que estar sometido.

En la figura N1 se muestra la disposicin general del carrete proyectado, este carrete est

compuesto por un cuerpo central fabricado en caera de 10 y dos cuerpos laterales, formados por

perfil tubular 50x50x5, unidos entre s y a la caera por planchas circulares exteriores.

Las fuerzas actuantes en el carrete son la fuerza de tiro, el peso de la correa enrollada en l y el peso

propio de la estructura.

Fig. N1 Isomtrica del carrete proyectado

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2. PARAMETROS A CONSIDERAR PARA EL CALCULO

2.1. DATOS DEL CARRETE

Longitud interior: 1930mm

Longitud total: 2030mm

Dimetro exterior 4200mm

Dimetro interior 273mm

2.2. MATERIAL CONSIDERADO

El material considerado est compuesto de dos partes que son:

1. Acero estructural ASTM A36, que tiene las siguientes propiedades:

Mdulo de elasticidad [kg/cm]: 2.100.000

Mdulo cortante [kg/cm]: 815.772

Lmite de traccin [kg/cm]: 4.100 5.600

Lmite de fluencia [kg/cm]: 2.530

Tensin de corte admisible (60 % Limite elstico) [kg/cm]: 900

Coeficiente de seguridad: 1.5

2. Caera para la parte central (enrollamiento de la correa), con las siguientes caractersticas y

propiedades:

Material ASTM A-53

Clase B

Cedula SCH 40

Lmite de traccin [PSI] 60.000

Lmite de fluencia [PSI] 36.000

Dimetro Nominal 10

Dimetro exterior 273mm

Espesor 9,27mm

Dimetro interior 254,46mm

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3. DESARROLLO DEL CALCULO

3.1 CALCULO DE LAS CARGAS CONSIDERADAS

CARGA DEBIDO AL PESO DE LA CORREA

Dimetro del carrete: 4200m

Ancho de la correa: 72

S consideramos espesor de correa de 1 y que se enrolla en el carrete un 90% ,

se tiene:

Largo aproximado de la correa: 439m

Peso estimado de la correa: 50,1kg/m

Peso total correa: 439x50,1 = 22000kg

Esto da una carga distribuida (q) de:

q = 22000/1,93

q = 111399kg/m

FUERZA NECESARIA PARA ENROLLAR LA CORREA

La fuerza de tiro disponible para enrollar la correa en el carrete es de:

Ft = 55kn

Ft = 5606kg

MOMENTO TORSOR APLICADO AL CARRETE (Mt)

Mt = Ft / (D/2)

Donde

D es el dimetro exterior caera

Mt = 5606x13,65

Mt = 76522kg-cm

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CALCULO DE LA TENSION ADMISIBLE (a)

a = Lmite de fluencia / Coeficiente de seguridad

a = 2530 / 1,5

a = 1687kg/cm2

3.2 CALCULO

EL CALCULO SE EJECUTA CON EL PROGRAMA COMPUTACIONAL SOLID

WORKS, INTRODUCIENDO LAS CARGAS DETERNMINADAS

ANTERIORMENTE.

En la figura 2 se muestra una vista lateral del carrete, por el sector del accionamiento

El carrete est construido por perfiles de acero de 50mmx50mmx5mm, que forman la

parte perimetral y los refuerzos radiales.

Los perfiles estn soldados entre s y los perfiles radiales confluyen haca la parte

central donde se unen a la plancha de soporte circular.

Fig. N2 Vista lateral del carrete

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La figura 3 muestra una vista en planta del carrete, en ella se aprecia la parte central,

la cual est compuesta por una caera de acero carbono de dimetro nominal 10 y

sch 40.

Se puede observar adems que los tubulares radiales van unidos a la caera central y a

su vez a las planchas circulares tipo flanges.

Tambin se observa que el flange en el sector del accionamiento es de mayor dimetro

que el del sector conducido, esto se debe a que el primero se debe conectar mediante

pernos al acoplamiento del eje.

Fig. N3 Vista en planta del carrete

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En la figura 4 se representa la fuerza de gravedad actuando en el carrete, esta fuerza

consideran el peso propio de toda la estructura, tales como perfiles, caera, planchas y

bujes.

Fig. N4 Fuerza de gravedad actuando en el carrete

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En la figura 5 se representa la carga ejercida por el peso de la correa enrollada en el

carrete, esta fuerza es una carga distribuida que acta a lo largo de la caera donde se

apoya la correa.

Esta carga genera una tensin de flexin y una tensin de corte que actan en la

caera.

Fig. N5 Carga distribuida ejercida por el peso de la correa

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En la figura 6 se representa la fuerza que es ejercida en el carrete debido a la carga de

tiro que acta sobre la correa cuando esta es enrollada.

Debido a esta fuerza se genera tambin una tensin de flexin y una tensin de corte

que actan en la caera.

Adems de estas tensiones se produce un momento torsor que acta sobre la estructura

Fig. N6 Fuerza ejercida debido al tiro

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En la figura 7 se representa la distribucin del enmallado, que realiza el programa para

ejecutar el clculo, en esta figura se representa el enmallado para la parte lateral del

carrete.

La figura 8 representa el enmallado para el sector central de la estructura

Fig. N7 Distribucin del enmallado en sector lateral

Fig. N8 Distribucin del enmallado en sector central

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En la figura 9 se muestra la distribucin de tensiones en la parte central, es decir en la

caera de soporte del carrete. La tensin mayor se produce en el sector de los

extremos de la caera (los puntos donde la caera se apoya en las camisas metlicas

que la separan del eje).

Fig. N9 Distribucin de Tensiones en parte central

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En la figura 10 se muestra la distribucin de tensiones en la parte central, es decir en

la caera de soporte del carrete. La tensin mayor se produce en un extremo de la

caera, en el sector donde se apoya en las camisas metlicas que la separa del eje.

Esta es una tensin puntual y tiene un valor de 1622kg/cm2. Se observa adems que

las tensiones que actan en el resto de la estructura son menores a 1487kg/cm2.

Fig. N10 Punto de Tensin mayor

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En la figura 11 se muestra la distribucin de tensiones en el sector del apoyo de la

caera a las camisas.

Fig. N11 Punto de Tensin mayor

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En la figura 12 se muestra la deformacin producida por el peso de la correa y el peso

propio de la estructuras, esta deformacin se representa con respecto al eje Y y el

valor mximo es de 0,76mm.

Fig. N12 Deformacin en el eje Y

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En la figura 13 se muestra la deformacin debida al efecto de tiro en la correa, esta

deformacin se representa con respecto al eje X y el valor mximo es de 0,41mm.

Fig. N13 Deformacin en el eje X

Clculo de la deformacin admisible

La deformacin admisible es:

a = 1930/400

a = 4,8mm

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5. RESULTADOS

Los resultados obtenidos al aplicar las cargas y las restricciones son los siguientes:

5.1. La tensin mayor es de 1622,5kg/cm2

y est ubicada en los puntos de contacto entre la

caera y las camisas. Ver Figura N10. Cabe destacar que esta es una zona puntual y los

dems componentes del carrete presentan tensiones menores.

5.2. La mayor deformacin presentada en el eje X es de 0,41mm y ocurre en la parte central

del carrete. Ver Figura N13.

5.3. La mayor deformacin presentada en el eje Y es de 0,76mm y ocurre en la parte central

del carrete. Ver Figura N12.

5.4. Siendo la deformacin resultante de 0,86mm

6. CONCLUSIONES

6.1. La mayor tensin que se presenta es de 1622,5kg/cm2

y es una tensin puntual siendo los

otros valores menores a 1487kg/cm2, stas tensiones son menores que la tensin admisible que

es de 1687kg/cm2.

6.2. La deformacin total es de 0,86mm y es la resultante de la suma vectorial de la

deformacin en el eje X y en el eje Y es menor que la flecha admisible que es de 4,8mm.

6.3. De lo anteriormente expuesto se concluye que el carrete diseado cumple los requisitos

para resistir los esfuerzos a los que estar sometido.

Realizado: Jorge Araya L. Revisado: Manuel Araya L.

Antofagasta, 12/015/2015