Trabajo de diseño de equipos

Alessandra Latorre

Definición del equipo a utilizar:

Para subir el café en grano (a granel) hacia la maquina clasificadora utilizaremos la cinta

transportadora o banda transportadora, ya que esta nos permite los siguientes beneficios:

1. Puede movilizar grandes volúmenes rápidamente, disminuyendo la necesidad de grandes

espacios para almacenaje.

2. Permite transportar productos ásperos y delicados.

3. Costo de operación y mantención son relativamente bajos.

4. Bajo consumo de energía.

5. Su uso principal es en materiales granulados, agrícolas e industriales.

6. Puede adaptarse a la superficie, lo cual permite ahorrar espacio al distribuir equipos.

7. Es posible cargar y descargar en cualquier punto del trazado.

8. No altera el producto transportado.

Definiciones:

Tensión en una correa, es una fuerza actuando a lo largo de la cinta tendiendo a elongarla.

Su unidad de medida es Newtons, pero cuando la tensión es referida a una única sección

de la cinta, se conoce como una tensión unitaria y es medida en Kilo Newtons por metro

(kN/m).

Torque es el resultado de una fuerza que produce rotación alrededor de un eje, este es el

producto de una fuerza (o tensión) y de la extensión del brazo que se esté utilizando y es

expresado en Newton por metro (N*m)

Energía y trabajo están relacionados muy cercanamente debido a que ambos son

expresados en la misma unidad. El trabajo es el producto de una fuerza y la distancia a

recorrer. Mientras que la energía es la capacidad de ejecutar un trabajo. Cada uno es

expresado en Joules. La energía de un cuerpo en movimiento es medida en Joules.

Potencia es la relación entre la realización de un trabajo o transmisión de energía y el

tiempo que demora. La unidad mecánica de potencia es el Watt. La potencia empleada en

un periodo de tiempo produce trabajo, permitiendo su medición en kilowatt-hora.

Información necesaria para la selección de bandas transportadoras:

1. Ancho de la banda: Se utiliza para determinar la capacidad de la banda, así como los pesos

de las partes móviles, con los cuales se calcula la tensión efectiva.

2. Capacidad: Expresada en toneladas por hora. La capacidad máxima es la que se emplea en

las formulas para determinar la tensión.

3. Distancia entre centros de poleas (pies): Es la distancia a lo largo del transportador a

centros de las poleas terminales. Se utiliza para el cálculo de tensión de la banda, para

vencer la fricción de la banda, de la carga y de las partes mecánicas del transportador.

4. Altura: Es la diferencia de elevación entre los puntos de carga del material sobre la banda

y el de descarga.

5. Velocidad de la banda (pies/min): Se utiliza para el cálculo de la tensión efectiva y de la

potencia requerida.

6. Empalme: Determina la tensión máxima permisible de la banda, los empalmes

vulcanizados son más eficientes y durables que los de grapas, baja los costos de la banda y

los cambios de los empalmes son menos frecuentes.

7. Transmisión: Se necesita conocer si la transmisión es de una polea motriz o de 2, si la

superficies de las poleas son lisas o recubiertas, así como el arco de contacto de la polea o

grados en poleas. De esta información depende el cálculo de la tensión del lado del

retorno.

8. Propiedades físicas y químicas del material: El tipos, peso, tamaño, propiedades químicas,

temperatura y presencia de aceites o grasas del material transportado, determinan la

calidad de la banda, el espesor de la cubierta y el cuerpo requerido para resistir las cargas

de impacto.

9. Tipo de tensor:

a. Tensor de gravedad: La tensión real del lado de

retorno puede determinarse cuando se conoce todo el peso soportado

por la banda.

b. Tensor de tornillo: Los ajustes son hechos a

manualmente por lo que la tensión real del lado de retorno es

fácilmente determinado, ya que no hay un control especifico sobre

ella.

10. Diámetro de poleas: Los diámetros de las poleas existentes pueden limitar la selección de

las bandas de reposición.

11. Motor de la transmisión: Se deben conocer los datos de la placa del motor (potencia, rpm,

tipo de sistema de arranque), esto permite comparar con la potencia calculada e indican

hasta que puntos se puede sobrecargar la cinta.

Consideraciones básicas para el diseño:

Esqueleto:

Es el sistema que soporta completamente la resistencia de la banda, este es capaz de resistir

todos los esfuerzos desarrollados en la banda cuando esta recibe y transporta la carga, para el

diseño de este hay que considerar.

1. Tensión.

a. Calculo de tensión.

b. Selección del esqueleto.

2. Resistencia al impacto.

3. Soporte de la carga.

4. Acanalamiento de la banda vacía.

5. Flexibilidad en las poleas.

Cubierta:

El espesor y la calidad de la cubierta de una banda deben ofrecer:

1. Resistencia al corte y al desgarramiento del material transportado.

2. Resistencia a la abrasión.

3. Adhesión suficiente al esqueleto para delimitar los daños a la cubierta.

Formulas a utilizar:

Holgura de banda

La holgura de la banda se ubica en los costados de la banda, ésta permite tener un margen

de espacio utilizado para impedir que el material a transportar rebalse.

D = 0,055xB + 0,9pulg.

Donde:

D= holgura de la banda (plg.)

B= ancho de la banda (plg.)

Ancho plano de la banda (material)

Corresponde a donde se ubicará el material al ser transportado.

0,371*B

B= ancho de la banda (plg.)

Área del material a transportar

A = h*b

Donde:

A= área del material (m2)

h= altura del material (m)

b= base del material (m)

Cinta completamente cargada

Vc = L*A

Donde:

Vc= cinta completamente cargada (m3)

L= largo de la cinta (m)

A= área del material (m2)

Velocidad necesaria

Necesitamos tener el dato de la capacidad volumétrica de la cinta transportadora. Dato

que es conocido ya que corresponde a la cantidad de material a descargar por hora.

Primero calculamos la velocidad en número de veces que la cinta deba ser llenada o

cargada.

Donde:

= número de veces que la cinta debe ser cargada por hora.

cap.= capacidad (m3)

= volumen total (m3)

Ahora se calculará la velocidad en m/h.

Donde:

V= velocidad (m/h)

= número de veces que la cinta debe ser cargada por hora.

= largo de la cinta (m)

Observación: Para efectos de cálculo la velocidad deberá ser trabajada en m/s, por lo tanto se

realizará la conversión necesaria.

Datos iníciales:

Densidad del café en grano ( : ⁄ => ⁄

Densidad del café molido ( : ⁄

Observación: Se colocaron ambos datos para mostrar que según como se trabaje el café sus

densidades son diferentes.

Altura:

Peso de la carga: ⁄

Ancho de banda (B): 20 plg.

Fuente: http://www.cambelt.com/bulksolids.c

Angulo de recargo: 10°

Diseño preliminar:

Sistema motriz:

Desarrollo:

Cálculo del área del material:

Fig.(1): Como el material no llega hasta el tope del lateral de la cinta determinamos que la altura

del rectángulo es de 130mm. Entonces:

Fig.(2): Asumiremos que los ángulos del rectángulo son de 90°, 45° y 45° y al ser 2 piezas la

consideraremos como un cuadrado. Entonces:

Fig.(3): Lo primero es calcular la base, entonces tenemos:

(

Ahora que tenemos la base debemos determinar la altura, para eso trazamos una línea imaginaria

que pasa por el medio y corta en 90° quedando la siguiente figura:

Ahora utilizamos hacemos el siguiente cálculo para determinar la altura de la fig.(3):

(

(

Ahora calculamos el área:

Finalmente el área total del material corresponde a:

Cálculo del largo total de la cinta:

Debido a que el ángulo de recargo es de 10°, al superar ese valor el café no subiría. Con

este dato logramos generar el siguiente triangulo rectángulo:

(

(

Cálculo de la cinta completamente cargada:

Cálculo de la capacidad de la cinta:

⁄

Cálculo de cantidad de cargas de la cinta:

⁄

Cálculo de la velocidad de la cinta:

⁄

⁄

Cálculo de la holgura de banda:

Cálculo del ancho plano de banda:

Cálculo de revoluciones (n):

Para definir las revoluciones utilizaremos un rodillo del catálogo de rodillos rotrans cuyo

diámetro corresponde a 133mm.

Entonces:

⁄

Cálculo de potencia:

Previo al cálculo de la potencia del motor, debemos calcular el momento de la siguiente

manera:

Ahora que tenemos todos los datos utilizamos la siguiente fórmula para despejar la potencia:

Bibliografía:

http://www.ehowenespanol.com/ventajas-cintas-transportadoras-sobre_74144/

http://es.wikipedia.org/wiki/Cinta_transportadora

https://www.youtube.com/watch?v=Y7at5o-wEVE

https://www.youtube.com/watch?v=-IP2WHchsvU

http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/sub-paginas/Maquinas%20y%20equipos/cintas.htm

http://www.goodyearrubberproducts.com/spanishpdfs/plylon_total.pdf

http://www.dunlop.com.ar/catalogos/Catalogo_Cintas_Transportadoras.pdf

http://www.maquinariascolina.cl/correastransp.html

http://www.cambelt.com/bulksolids.c

http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/sub-paginas/Maquinas%20y%20equipos/motores.htm