• Author / Uploaded
• ErikLeonardoBaoBarriga

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN FACULTAD DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE AGROINDUSTRIAS

TRABAJO DE CÁLCULO Y DISEÑO “CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN”

Alumno: Erik Leonardo Bao Barriga.

Docente:

Pablo Walther Paucar Lozano.

JUANJUI – PERÚ 2017

CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

1

CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

2

CÁLCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

3

DEDICATORIA

Este

trabajo

monográfico

lo

dedicamos a nuestros padres que siempre nos han brindado su apoyo en los estudios, a mis compañeros de ciclo que siempre están conmigo cuando

más los

necesito

y al

docente de curso que me incentivó a realizar este hermoso trabajo.

Con todo cariño agradezco a nuestras familias el apoyo que siempre nos han brindado con su impulso, fuerza y tenacidad que son parte de mi formación, como muestra de gratitud le dedico el presente trabajo

CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

4

RESUMEN

El transporte de materiales al granel, a largas y cortas distancias se requiere para comunicar una línea de producción en la que se lleva de un proceso a otro el material. Para lo cual una de las soluciones de ingeniería es el empleo de transportadores de tornillo sinfín o helicoidal. Se plantea el análisis de una situación problemática. El cálculo y diseño del transportador helicoidal considerando todos los aspectos técnicos involucrados. Teniendo la capacidad de producción y la distancia a ser transportado se realizan los cálculos que permiten fabricar un transportador, dentro de los cuales están: diámetro de hélice, velocidades, sistema motriz y potencia requerida todos involucrados en el movimiento de cualquier clase de material a granel. Con estos resultados podremos plantear la construcción del transportador requerido.

Palabras Clave: helicoidal, tornillo sin fin.

CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

5

CONTENIDO

Resumen

5

Introducción

7

Capítulo I ASPECTOS TEORICOS DEL CÁLCULO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL DE ASERRIN

8

1.- Transportadores helicoidales

8

2.- Tipos de transportadores

9

a. Tipo según la posición del transportador

9

b. Tipo, según la aplicación, considerando el tornillo helicoidal

9

3.- 3. Aserrín de madera

11

Capítulo II DIMENSIONAMIENTO PRELIMINAR DEL HOMOGENEIZADOR

13

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

19

BIBLIOGRAFÍA

19

ANEXOS

19

CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

6

INTRODUCCION El presente trabajo tiene como objetivo desarrollar una situación problemática para el cálculo, diseño y selección de componentes de un transportador de tornillo sinfín. Los transportadores se han constituido en el medio más adecuado para transportar materiales al granel principalmente cuando se requieren grandes capacidades de transporte y distancias. El campo de la aplicación de los transportadores helicoidal es muy amplio en la industria alimentaria y no alimentaria, por lo cual los cálculos, diseño y selección de estos aparatos, podrá ayudar de mucho en la elección del tipo a usar. En este trabajo presentamos una solución en este caso en el dimensionamiento preliminar de tornillo sinfín y la potencia que requiere el motor el transportador helicoidal.

CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

7

Capítulo I ASPECTOS TEORICOS DEL CÁLCULO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL DE ASERRIN 1. Transportadores helicoidales El transportador helicoidal consta de un tornillo helicoidal que operan o giran dentro de un ducto o canal, a fin de llevar material de un punto a otro. El transportador helicoidal está hecho en longitudes cortas, regulares o largas y los hay en sentido derecho o izquierdo, en lo que se refiere al giro, como lo demande alguna aplicación. El llenado de material al transportador debe ser controlado y de relación

bastante

uniforme.

Los

transportadores

helicoidales

son

satisfactorios para movilizar una amplia variedad de tamaño de material. Dentro de los transportadores, el material debe fluir libremente. Los materiales que fluyen lentamente por sus características pueden requerir el uso de un mecanismo auxiliar, para mantener el flujo y el transportador con material.

CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

8

2. Tipos de transportadores Existen varios tipos de transportadores, según su posición y su aplicación, que determina el tipo de helicoidal de uso en el transportador; a continuación, se presentan algunos: a. Tipo según la posición del transportador Vertical: en este caso, se usa un transportador de ducto tubular, que se conoce como tipo bazooka. Se tienen los mismo componentes, y para evitar el regreso del material al subirlo se confina el helicoidal propiamente dicho dentro de un tubo o cilindro, que debe ajustarse al diámetro requerido del helicoidal con la holgura necesaria para evitar el retorno del material que se va a transportar. Horizontal: se utiliza un transportador con ducto de canal, que es lo más ordinario, en el transporte

de

sólidos.

Atendiendo

a

las

características

del

transportador tipo bazooka o de ducto tubular de transportar materiales viscosos o líquidos, tiene utilidad como mezclador al mismo tiempo, y por esa razón también se emplea para posiciones horizontales. Para transportadores con inclinación entre 0 y 30 grados de inclinación, se puede emplear como ducto un canal, siempre que resulte útil (puede variar según el material que se transporte); para inclinación entre 30 y 90 grados, se debe emplear ya un transportador tipo bazooka (ducto cilíndrico), así también, este último se utiliza para todo grado de inclinación por su mayor versatilidad

en

el

transporte

de

materiales

de

diferentes

características.

b. Tipo, según la aplicación, considerando el tornillo helicoidal

CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

9

Figura 1. Helicoidal derecho o izquierdo

De paso estándar

De paso variable

De doble helicoidal

CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

10

De helicoidal con diámetro variado

Con helicoidal de cinta

Con helicoidal de cinta, cortante y con paletas para mezclar.

Fuente: LINK BELT, Manual de ensamble del usuario. Pág. 30

3. Aserrín de madera El serrin o aserrín de madera es el desperdicio del proceso de serrado de la madera como el que se produce en un aserradero. A este material, que en principio es un residuo o desecho de las labores de corte de la madera, se le han buscado destinos diferentes con el paso del tiempo. CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

11

Su principal uso de aprovechamiento son los tableros aglomerados y en los últimos años ha aumentado su uso en la alimentación de calderas de biomasa¹.

¹https://es.wikipedia.org/wiki/Serr%C3%ADn CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

12

Capítulo II DESARROLLO Y DIMENSIONAMIENTO DE TRANSPORTADOR HELICOIDAL. Diseñar un transportador helicoidal para transportar aserrín de madera que se descargara en el hogar de un caldero industrial de biomasa. La longitud de transporte es de 185 pies y una capacidad de 3 toneladas por hora. Datos: Material = aserrín de madera = Saw dust dry Tamaño máximo de la partícula = 0,25 mm y 4,75 mm. Según trabajo de titulación. 𝑓𝑡 3

Capacidad requerida en pies cúbicos por hora = 336.5

ℎ

Capacidad requerida en libras por hora = Distancia = 185 ft Capacidad = 3

𝑇𝑜𝑛 ℎ

esta capacidad de transporte tenemos que convertirlo en

𝑝𝑖𝑒𝑠3 ℎ

para poder utilizar las tablas del fabricante. 𝑙𝑏𝑠

𝑙𝑏𝑠

ϒ= 10 – 13 𝑓𝑡 3 promediando ϒ=11.5 𝑓𝑡 3 Primer paso: Convertir la capacidad Según tabla de factores de conversión referente al aserrín 1 𝑚3 de aserrín seco tiene un volumen referente 0.25 y 0.38

𝑇𝑜𝑛 𝑚3

, el promedio con el que vamos a

trabajar es 0.315 Ton por 1 𝑚3 : 0.315 Ton 3 Ton

X=

3 𝑇𝑜𝑛 𝑥 1 𝑚3 0.315 𝑇𝑜𝑛

1𝑚3 X

= 9.52 𝑚3

Convertimos el valor conseguido en 𝑚3 en 𝑓𝑡 3 : CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

13

0.0283𝑚3 9.52𝑚3

X=

31.035 𝑚3 𝑥 1 𝑓𝑡 3 0.028 𝑚3

1 𝑓𝑡 3 X

= 336.5 𝑓𝑡 3

Por lo tanto tenemos como capacidad de 3

𝑇𝑜𝑛 ℎ

𝑓𝑡 3

es 336.5

ℎ

Segundo Paso: Con los datos obtenidos y dados empezamos a trabajar con el manual de fabricante Link Belt.

Material

Código a utilizar

Código= 𝐵6 45𝑈𝑋N CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

14

Determinamos la Capacidad de Diseño:

Diámetro de la hélice = 9´

1 RPM=2.72

A max RPM=150

Max RPM=55

CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

15

Diámetro de la hélice= 9 ft Diámetro de paso = diámetro de hélice = 9 ft Máxima velocidad recomendada = 1270 rpm (Sugerencia utilizar para más seguridad 10 ft de diámetro porque está dentro del rango máximo aceptado) 𝑓𝑡3 ℎ

Capacidad en 1 rpm= 8.2 𝑟𝑝𝑚 Tercer paso: cálculo de la velocidad requerida. 𝑓𝑡3

Rpm=

336.5 ℎ

𝑓𝑡3 ℎ 8.2 𝑟𝑝𝑚

= 41rpm

Cuarto paso: cálculo de la potencia Potencia= A x G 𝐶𝑥𝐿𝑥𝐾 A= 106

Encontramos el valor de K en la siguiente tabla:

𝑙𝑏𝑠

ϒ=11.5 𝑓𝑡 3

La longitud máxima es de 100 ft.

CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

16

𝑓𝑡3 ℎ

1270

A=

𝑥 100 𝑓𝑡 𝑥 14 106

=1.778

𝑓𝑡 2 ℎ

= 1.8hp

Con la misma tabla 3 podemos observar que la longitud máxima es de 100 ft por lo que va a requerir de 2 transportadores para poder cubrir los 185 ft de distancia. Calculamos el valor de Δ. 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎

Δ=max 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑚𝑒𝑛𝑑𝑎𝑑𝑎x 100 41 𝑟𝑝𝑚

Δ=1270 𝑟𝑝𝑚x 100=3.2 rpm Utilizamos la tabla 5 para encontrar el valor de G.

G=2.21

CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

17

Calculamos la potencia Potencia= 2.29 hp x 2.21= 5.06 hp Eficiencia del motor = 0.7 Pérdidas por fricción= 35% 𝑃=

5.06 ℎ𝑝 ∗1.35 0.7

= 9.76 ≈ 9.8 hp

CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

18

CONCLUSIONES 

Se concluye que en el cálculo efectuado los datos obtenidos nos da un resultado para la adquisición de dos transportadores cada uno de 100 pies, esto es por factibilidad de ser una medida estándar y esto significa que no tendremos que mandar a fabricar con medidas especiales.



El sobrante de distancia se puede corregir con una inclinación de los dos transportadores helicoidal.



Las dimensiones obtenidas del diámetro del tornillo y la potencia son satisfactorias para realizar el proceso en la capacidad requerida.

RECOMENDACIONES 

El uso de diferentes tablas de los fabricantes de transportadores, ya que en el desarrollo tuvimos muchos inconvenientes ya que el tipo de material no tiene códigos definidos para hacer todo el proceso de calculo y por tal razón quedan ciertas dudas.

BIBLIOGRAFIA 

Tablas LINK-BELT tornillo sin fin



LINK BELT, Manual de ensamble del usuario



http://pdf.directindustry.com/pdf/syntron-material-handling/link-belt-screwconveyor/32626-604104.html

ANEXOS:

CALCULO Y DISEÑO DE UN TRANSPORTADOR HELICOIDAL PARA ASERRIN

19