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• Javier Rosales Granados

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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA DE AREQUIPA

U C S M

FACULTAD DE INGENIERÍA CIENCIAS FÍSICAS Y FORMALES ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA MECÁNICA ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA

DISEÑO DE TRUSS DE FAJA TRANSPORTADORA PARA MINERAL DE COBRE OVIEDO LOAYZA, Gustavo Eduardo PACHECO CUAYLA, Junior Danny

AREQUIPA – PERÚ 2016

CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO TEÓRICO

1.1.

TÍTULO “DISEÑO DE TRUSS DE FAJA TRANSPORTADORA PARA MINERAL DE COBRE”.

1.2.

IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA Se desea transportar mineral de cobre mediante una faja transportadora cuya capacidad es de 1200 ton Corta/Hr. Y las dimensiones se fijan en la siguiente figura; para ello se necesita el cálculo de la faja como la estructura que soportara a la misma; se solicita al alumno diseñar, seleccionar y verificar que la estructura sea la más adecuada para cumplir con esta función. FIGURA No. 1: FAJA TRANSPORTADORA INCLINADA

Fuente: Web Autor : Elaboración Propia

1.2.1. CAMPO, AREA Y TIPO DE INVESTIGACION

1.3.



CAMPO : Ingeniería



AREA

: Mecánica



LINEA

: TRUSS – FAJA TRANSPORTADORA

OBJETIVOS

1.3.1. OBJETIVO GENERAL: Diseñar y Seleccionar una Faja Transportadora, estaciones de polines, Truss, Soportes de Truss, pasarelas de Inspección, accesorios, que serán utilizadas para el transporte de mineral de cobre. 1.3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS:  Este Proyecto trata de poner a prueba los conocimientos profundizados durante la carrera. Cursos como Estática, Resistencia de Minerales, Diseño de Elementos de Máquinas, Maquinaria Industrial y Diseño de Elementos Finitos que serán utilizados para el cálculo del TRUSS.

CAPÍTULO II INGENIERÍA DEL PROYECTO

2.1.

CARACTERÍSTICAS DEL TRANSPORTADOR): DATOS BÁSICOS:

 Material a transportar: Mineral de cobre, chancado, no clasificado por tamaño.  Grueso: máximo tamaño es 300 mm. (Abertura nominal de la chancadora primaria), gruesos y pesados con filos cortantes.  Factor de esponjamiento: 25%  Tonelaje por Hora: 1200 ton Corta/Hr.  Condiciones de operación: 20 horas por día, 6 días por semana.  Humedad: 8%  Abrasividad: media.

2.2.

CÁLCULO PARA EL CALCULO DE LA FAJA TRANSPORTADORA:

A) SELECCIÓN DEL ÁNGULO DE SOBRECARGA Y ÁNGULO DE REPOSO

CEMA TABLA 3-3 CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL Y PESO POR PIE CÚBICO MATERIAL Peso Angulo de Inclinación Código promedio reposo máxima (lbs por pie2) (grados) recomendada Cobre, mineral de 120 - 150 30 – 44 20 *D37

FIGURA No. 2: CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL SEGÚN SU ÁNGULO DE REPOSO, SOBRECARGA Y FLUIDEZ

Fuente: CEMA Autor : CEMA

B) DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL (CLASIFICACIÓN)

TABLA 3.2 (CEMA): DESCRIPCIÓN DE LA CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES Características del material

Tamaño

Código

Muy fino: hasta la malla 100

A

Fino: hasta 1/8"

B

Granular: hasta 1/2"

C

En trozos: de más de 1/2"

D

Irregular: fibrosos, que se pueden atorar, enredado

E

Fluidez muy buena – Angulo de reposo menor a 19° 1 Fluidez, Angulo de Reposo

Abrasividad :

Fluidez buena: Angulo de reposo entre 20 a 29°

Fluidez promedio - Angulo de reposo entre 30 a 39° 3 Angulo de reposo entre 40° a más.

4

No abrasivo

5

Abrasivo

6

Muy abrasivo

7

Muy afilado: corta o deshace la cubierta de la faja

8

Muy polvoriento

L

Aireado o que desarrolla propiedades de fluido

M

Contiene polvo explosivo

N

Contaminable, afecta su uso o venta

P

Degradable, afecta su uso o venta

Q R

Características Variadas (a veces

2

Altamente Corrosivo

S

Medio Corrosivo

T

Higroscópico

U

Que se atora

V

Presenta aceites o químicos que pueden afectar

W

productos de caucho

X

Empacado bajo presión

Y

Muy liviano y , puede dispersarse con el viento

Z

más de una propiedad puede aplicarse)

Temperatura elevada

El código D37, mostrado en la tabla superior es de acuerdo al material, en este caso Mineral de Cobre, extraído de mina y clasificado. En la tabla 3.2. Se muestra la descripción de este código; el cual da las características del material.

C) VELOCIDAD Y ANCHO DE FAJAS RECOMENDADAS FIGURA No. 3 VELOCIDADES RECOMENDADAS

Fuente: CEMA Autor : CEMA

D) ANCHO NECESARIO DE LA FAJA DE ACUERDO AL TAMAÑO DE MATERIAL

Para ello tomamos un ancho de faja de 24 @ más de 36 pulgadas para una velocidad de 500 @ 600 ppm.

E) CAPACIDAD EQUIVALENTE DE LA FAJA 𝐂𝐀𝐏 (

𝒑𝒊𝒆𝟑 𝑡𝑜𝑛 𝐶𝑜𝑟𝑡𝑎 2000 𝑙𝑏𝑠 1 ) = 1200 ∗ ∗ 𝑯𝒓 𝐻𝑟 1 𝑡𝑜𝑛 𝐶𝑜𝑟𝑡𝑎 150 𝑙𝑏𝑠 𝑝𝑖𝑒 3

𝒑𝒊𝒆𝟑 𝑝𝑖𝑒 3 𝐂𝐀𝐏 ( ) = 16000 𝑯𝒓 𝐻𝑟 Entonces:

𝐂𝐀𝐏 𝐄𝐐𝐔𝐈𝐕𝐀𝐋𝐄𝐍𝐓𝐄 (

𝑝𝑖𝑒 3 𝑝𝑖𝑒 3 100 𝑝𝑝𝑚 ) = CAP ( )∗ 𝐻𝑟 𝐻𝑟 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝐹𝑎𝑗𝑎

𝐂𝐀𝐏 𝐄𝐐𝐔𝐈𝐕𝐀𝐋𝐄𝐍𝐓𝐄 (

𝑝𝑖𝑒 3 100 ) = 15000 ∗ 𝐻𝑟 600

𝑝𝑖𝑒 3 𝑝𝑖𝑒 3 𝐂𝐀𝐏 𝐄𝐐𝐔𝐈𝐕𝐀𝐋𝐄𝐍𝐓𝐄 ( ) = 2666.67 ( ) 𝐻𝑟 𝐻𝑟

Con el valor hallado de la capacidad equivalente y el ángulo de sobrecarga seleccionamos el ancho de la faja para un ángulo de abarquillamiento de 35º.

FIGURA No. 4 CAPACIDAD EQUIVALENTE

Fuente: CEMA Autor : CEMA

Nueva Velocidad:

𝑽𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝑬𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 = 16000

𝑝𝑖𝑒 3 100 𝑝𝑝𝑚 ∗ 𝑝𝑖𝑒 3 𝐻𝑟 3975 𝐻𝑟

𝑽𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝑬𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 = 402.52 𝑝𝑝𝑚 = 2.04 𝑚/𝑠

COMENTARIO: Es posible trabajar con esta cantidad donde la velocidad reduce y podemos mejorar la capacidad si se requiere alguna ampliación.

Hasta aquí Tenemos:

ANCHO DE FAJA

ÁNG. DE REPOSO

ÁNG. DE SOBRECARGA

30 pulg

30 - 44

20

F) SELECCIÓN DE POLINES

𝒕𝒐𝒏 𝑪𝒐𝒓𝒕𝒂 𝒑𝒊𝒆𝟑 ) 𝐂𝐀𝐏 ( ) 𝐂𝐀𝐏 ( 𝑯𝒓 𝑯𝒓 3975 1200

Velocidad ppm 402.52

Servicio Pesado: [130 @ 200] (lbs/pie3) FIGURA No. 5 DIÁMETRO DE POLINES

Fuente: CEMA Autor : CEMA

Espaciamiento entre Rodillos: FIGURA No. 6

Fuente: CEMA Autor : CEMA

 Espaciamiento de los rodillos de Carga = 4.5 pies = 1.219 m

 Espaciamiento de los rodillos de Retorno = 10 pies = 3.041 m Factores Relacionados con los polines: 𝑪𝑨𝑹𝑮𝑨 𝑫𝑬𝑳 𝑹𝑶𝑫𝑰𝑳𝑳𝑶 𝑹𝑬𝑨𝑳 = 𝑰𝑳 = (𝑊𝑏 + 𝑊𝑚) ∗ 𝑆𝑖 𝑪𝑨𝑹𝑮𝑨 𝑨𝑱𝑼𝑺𝑻𝑨𝑫𝑨 = 𝑨𝑳 = (𝐼𝐿 ∗ 𝐾1 ∗ 𝐾2 ∗ 𝐾3 ∗ 𝐾4) + 𝐼𝑀𝐿 Donde:  Wb = Peso de la banda (lb/pie)  Wm = Peso del material (lb/pie)  Si = Espaciamiento del rodillo (lbs)  K1 = Factor de ajuste por tamaño de trozo (Ver tabla 5-4)  K2 = Factor de medio ambiente y de mantenimiento (Ver tabla 5-5)  K3 = Factor de servicio (Ver tabla 5-6)  K4 = Factor de correción de la velocidad de la faja (Ver tabla 5-7)  IML = Fuerza debido a la desviación por la altura del rodillo

FIGURA No. 7: PESO DEL MATERIAL

Fuente: CEMA Autor : CEMA

Peso del Material: Wm =

33.33 ∗ CAP Velocidad

Wm =

33.33 ∗ 1200 402.52

Wm = 99.36

𝑙𝑏𝑠 𝐾𝑔 = 147.86 𝑝𝑖𝑒 𝑚

Carga Real de Rodillo 𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴 𝐷𝐸𝐿 𝑅𝑂𝐷𝐼𝐿𝐿𝑂 𝑅𝐸𝐴𝐿 = 𝐼𝐿 = (𝑊𝑏 + 𝑊𝑚) ∗ 𝑆𝑖 𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴 𝐷𝐸𝐿 𝑅𝑂𝐷𝐼𝐿𝐿𝑂 𝑅𝐸𝐴𝐿 = 𝐼𝐿 = (8 + 99.36) ∗ 4.5 𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴 𝐷𝐸𝐿 𝑅𝑂𝐷𝐼𝐿𝐿𝑂 𝑅𝐸𝐴𝐿 = 𝐼𝐿 = 483.12 𝑙𝑏𝑠

Para ubicación del ultimo rodillo adyacente a la polea de cabeza, los bordes de la faja se estiran y sufren una tensión adicional, si el esfuerzo del borde de la faja excede el limite elástico, el borde de la faja se estirara permanentemente y causara dificultades en su alineamiento .Por otro lado si los rodillos abarquillados se colocan muy lejos de la polea de cabeza, es probable el derrame de la carga. FIGURA No. 8

Fuente: CEMA Autor : CEMA

K1 = 1.1

FIGURA No. 9

Fuente: CEMA Autor : CEMA

K2 = 1.1 FIGURA No. 10

Fuente: CEMA Autor : CEMA

K3 = 1.2 FIGURA No. 11

Fuente: CEMA Autor : CEMA

K4 = 0.85

Determinar la Carga Ajustada: 𝑪𝑨𝑹𝑮𝑨 𝑨𝑱𝑼𝑺𝑻𝑨𝑫𝑨 = 𝑨𝑳 = (𝐼𝐿 ∗ 𝐾1 ∗ 𝐾2 ∗ 𝐾3 ∗ 𝐾4) + 𝐼𝑀𝐿 𝑪𝑨𝑹𝑮𝑨 𝑨𝑱𝑼𝑺𝑻𝑨𝑫𝑨 = 𝑨𝑳 = (413.12 ∗ 1.1 ∗ 1.1 ∗ 1.2 ∗ 0.85) + 0 𝑪𝑨𝑹𝑮𝑨 𝑨𝑱𝑼𝑺𝑻𝑨𝑫𝑨 = 𝑨𝑳 = 542.06 𝑙𝑏𝑠

Puesto que la carga ajustada (AL) es mayor que la carga real (IL), podemos decir que si cumple, por lo tanto usaremos la carga ajustada por ser mayor valor.

G) CÁLCULO DE LA TENSIÓN EFECTIVA Para hallar el cálculo de la tensión se debe evaluar de forma individual las fuerzas que actúan sobre la faja transportadora y que contribuyeran a la tensión requerida para el accionamiento de la misma.

Te = L ∗ Kt ∗ (Kx + Ky ∗ Wb + 0.015 ∗ Wb) + Wm ∗ (L ∗ Ky + H) + Tp + Tam + Tac

FIGURA No. 12 (Kt = 1 para Tam)

Fuente: CEMA Autor : CEMA

KX= Factor de Fricción del Rodillo 𝑲𝒙 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟔𝟖 ∗ (𝑾𝒃 + 𝑾𝒎) +

Kx = 0.00068 ∗ (8 + 99.36) +

𝑨𝒊 𝑺𝒊

2.4 4.5

Kx = 0.606 Ky = Tensión de Faja y Deflexión sobre los rodillos: Ky = 0.0234

Resistencia generada por los accesorios del transportador (Tac).

Resistencia producida por los raspadores (Tbc).

Donde: Tbc = 5 ∗ Ancho de la faja Tbc = 5 ∗ 30 𝐓𝐛𝐜 = 𝟏𝟓𝟎 𝐋𝐛

Resistencia producida por los faldones laterales (Tsb).

Tsb = Lb ∗ (Cs ∗ hs 2 + 6) Donde: Cs: Factor de Friccion por los laterales (Faldones)

Cs =

2 ∗ dm 1 − senϕ ∗ 288 1 + senϕ

Donde: dm (densidad aparente) = 150 ϕ (ángulo de reposo ) = 37° 𝐂𝐬 =0.2306 Tsb = Lb ∗ (Cs ∗ hs 2 + 6) Donde: Lb: longitud de los faldones (2 pies por cada 100 ppm) hs: Profundidad del material en contacto(pulg) se considera el 10% del ancho de faja Lb = 2pies ∗

584.48ppm 100ppm

Lb = 8.0504

hs = 0.1 ∗ 30 = 3′′

Tsb = 8.0504 ∗ (0.2306 ∗ 32 + 6)

𝐓𝐬𝐛 = 𝟔𝟒. 𝟔 𝐋𝐛

Resistencia producida por el deflector de carga (Tpl). No existen deflectores de carga.

Tac = Tbc + Tsb + Tpl

𝐓𝐚𝐜 = 𝟐𝟏𝟒. 𝟔 𝐋𝐛

Resistencia debido a la flexion de faja alrededor de la polea (Tp). Lugar de poleas

Lado tenso

Tipo de poleas

De

Angulo de

Tension

arrollamiento

Lb/polea

150° a 240°

200

150° a 240°

150

Menor de 150°

100

accionamiento Lado flojo

De cabeza y cola

Cualquier otra

De volteo

polea

De accionamiento: Tp1 = 200(lb/polea) ∗ N°poleas 𝐓𝐩𝟏 = 𝟐𝟎𝟎 ∗ 𝟒 = 𝟎 𝐋𝐛 → 𝐏𝐨𝐥𝐞𝐚 𝐝𝐞 𝐀𝐜𝐜𝐢𝐨𝐧𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨.

De cabeza y cola: Tp2 = 150(lb/polea) ∗ N°poleas 𝐓𝐩𝟐 = 𝟏𝟓𝟎 ∗ 𝟏 = 𝟏𝟓𝟎 𝐋𝐛 → 𝐏𝐨𝐥𝐞𝐚𝐬 𝐝𝐞 𝐂𝐚𝐛𝐞𝐳𝐚 𝐲 𝐂𝐨𝐥𝐚.

De volteo: Tp3 = 100(lb/polea) ∗ N°poleas 𝐓𝐩𝟑 = 𝟏𝟎𝟎 ∗ 𝟒 = 𝟒𝟎𝟎 Lb → 𝐏𝐨𝐥𝐞𝐚 𝐝𝐞 𝐕𝐨𝐥𝐭𝐞𝐨. Tp = Tp1 + Tp2 + Tp3 Tp = 0 + 150 + 400 𝐓𝐩 = 𝟓𝟓𝟎 𝐋𝐛 Tension aceleracion De fig 6.3 Tam = 144 lbs

Te = L ∗ Kt ∗ (Kx + Ky ∗ Wb + 0.015 ∗ Wb) + Wm ∗ (L ∗ Ky + H) + Tp + Tam + Tac

Te = 6153.69 Lb Tensión en el punto de mínima tensión: 𝑇𝑜 = 4.2 ∗ 4 ∗ 107.36 𝑇𝑜 = 1803.65 𝐿𝑏 Tensión en el lado flojo (T2): 𝑇2 = 0.66 ∗ 6153.69 𝑇2 = 4061.44 𝐿𝑏 𝑇2 = 1805.65 + 228.53 − 549.48 𝑇2 = 1482 𝐿𝑏 Tomamos la mayor tensión en el lado flojo T2 = 4061.44 Lb 𝑇1 = 6153.69 + 4061.44 ==> 𝑇1 = 10215.13 𝐿𝑏 Tensión de Arranque: 𝑇𝑓𝑎𝑗𝑎 = 6153.69 − 2838.32 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 2838.32 𝑒𝑠 𝑙𝑎 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑇𝑓𝑎𝑗𝑎 = 3315.37 𝐿𝑏

𝑇𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 2 ∗ 3315.37 𝐿𝑏 + 2838.32 + 4061.44 𝑇𝑎𝑟𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 15530.5 𝐿𝑏

H) CALCULO DE LA POTENCIA P1 = Te ∗

V 33000

P1 = 6153.69 Lb ∗

402.52 ppm 33000

𝐏𝟏 = 𝟕𝟓. 𝟎𝟔 𝐡𝐩

P2 = 200 ∗

V 33000

P2 = 200 ∗

402.52 33000

𝐏𝟐 = 𝟐. 𝟒 𝐡𝐩 P requerida = P1 + P2 𝐏𝐫𝐞𝐪𝐮𝐞𝐫𝐢𝐝𝐚 = 𝟕𝟕. 𝟒𝟔𝐡𝐩 Calculando potencias reales: a) Para motor: P real =

Preq ∗ f. s. 𝑛

Asumiendo una eficiencia de 90% y tomando 1.25 de factor de seguridad para un equipo a 24 Hrs. de operación. P real =

77.46 hp ∗ 1.25 0.9

𝐏 𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝟏𝟎𝟕. 𝟓𝟖 𝐡𝐩

CÁLCULO ESTRUCTURAL SELECCIÓN DE ESTACIÓN DE POLINES, BANDA, ACCESORIOS, ETC. MEDIANTE CATÁLOGOS, PARA HALLAR PESO QUE DEBE SOPORTAR EL TRUSS Y ASÍ SELECCIONAR EL PERFIL MÁS ADECUADO

1) Cálculo de las Barandas:

FIGURA No. 13 IMAGEN DE UNA BARANDA TÍPICA

Fuente: TESIS UCSM

Para una baranda estándar tomamos un factor de 15 kg/m.

Entonces tenemos 15 kg/m * 12 m para la estructura a analizar, entonces tenemos 180 Kg = 404.64 lbs.

Considerando una pasarela a ambos lados de la faja transportadora entonces tenemos 2*(180) = 360 Kg = 809.28 lbs.

2) Peso del Grating Lateral: CATÁLOGO: Parrillas de piso industriales “ACUSTERMIC”

FIGURA No. 14

Fuente: acustermic Autor : acustermic

FIGURA No. 15 DIMENSIONES DEL GRATING

Fuente: WEB Autor : GOOGLE

FIGURA No. 16 “PESO DEL GRATING”

Fuente: CEMA Autor : CEMA

De la Selección Acustermic  Parrilla RS/S (STANDARD)  Tipo : N° 6  Platina Soportante: 32 mm x 5 mm  Peso = 49 Kg/m2

𝑊𝑔𝑟𝑎𝑡𝑖𝑛𝑔 = 49

𝐾𝑔 ∗ 1𝑚 ∗ 12𝑚 𝑚2

𝑊𝑔𝑟𝑎𝑡𝑖𝑛𝑔 = 588 𝐾𝑔 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠 = 1176 𝐾𝑔 = 2643.48 𝑙𝑏𝑠

3) Peso del Material a Transportar y Peso de la Faja: Del Cálculo anterior: Peso del Material a transportar = Wm = 99.36

𝑙𝑏𝑠 𝐾𝑔 = 147.86 𝑝𝑖𝑒 𝑚

FUENTE: GOODYEAR (Productos de Ingeniería)“Correas Plylon – Plylon EP”

FIGURA No. 17 “PESO DE LA FAJA”

Fuente: GOODYEAR Autor : GOODYEAR

Peso Aproximado = 6.9 @ 4.8 (Kg/m2) 𝑊𝑓𝑎𝑗𝑎 = 63.12 𝐾𝑔 = 139.16𝑙𝑏𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑢𝑛 𝑃𝐿𝑌𝐿𝑂𝑁 330

4) Peso de Estación de Polines: Según Cálculos Previos tenemos d = 7 pulg = 178 mm Ancho de faja = 30 pulg = 762mm Ángulo de abarquillamiento = 35° Seleccionaremos las estaciones de polines para CEMA E7 para ello nos basaremos en el catálogo de LORBRAND.

PARA EL TRANSPORTE DEL MATERIAL: FIGURA No. 18

Fuente: LORBRAND Autor : LORBRAND

PARA LA CARGA DEL MATERIAL: POLINES DE IMPACTO FIGURA No. 19

Fuente: LORBRAND Autor : LORBRAND

PARA EL RETORNO: FIGURA No. 20

Fuente: LORBRAND Autor : LORBRAND

Para ello consideraremos 10 estaciones de polines de transporte; además tambien consideraremos el manual de LINKBELT para sacar un promedio de peso típico para la estación de polines entonces para la carga y retorno de una zona del TRUSS de 12 metros tenemos:

𝑊𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 2890 𝑙𝑏 = 1285.59 𝐾𝑔

5) Peso de Operarios Para los pasadizos Laterales que sirven para la inspección o mantenimiento, se tendrá un peso de 400 Kg/m2 de acuerdo a NTP E20: 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠 = 400

𝐾𝑔 ∗ Á𝑟𝑒𝑎 𝐿𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑎𝑠𝑎𝑑𝑖𝑧𝑜 𝑚2

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠 = 400

𝐾𝑔 ∗ (2 ∗ 1𝑚 ∗ 12𝑚) 𝑚2

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑟𝑖𝑜𝑠 = 9600 𝐾𝑔 = 21580.8 𝐿𝑏

6) Peso de Sobrecarga De acuerdo a la NTP E20 y el Reglamento de Construcciones se debe considerar un peso de Sobrecarga de 30 Kg/m2.

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑆𝑜𝑏𝑟𝑒𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 30 ∗ (3 ∗ 12) 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑆𝑜𝑏𝑟𝑒𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 1020 𝐾𝑔 = 2292.96 𝐿𝑏𝑠

FACTORIZANDO CARGA TOTAL Para el Proyecto se factorizarán las cargas distribuidas a lo largo del tramo a analizar de la faja transportadora, de acuerdo al LRFD de la Norma AISC, se tiene:

CALCULO ESTRUCTURAL

FACTORIZANDO LA CARGA TOTAL: Cargas Muertas: A) B) C) D)

Peso de Barandas Peso de Grating Peso de Material y Faja Peso de Polines

= 793.66 Lb = 2592.63 Lb = 4050.86 Lb = 2834.24 Lb

= 360 Kg = 1176 Kg = 1837.44 Kg = 1285.59 Kg

Cargas Vivas: E) Peso de Operarios = 21164.38 Lb = 9600 Kg F) Peso de Sobrecarga = 2248.72 Lb = 1020 Kg TOTAL DE CARGAS MUERTAS: 10271.40 Lb = 4659.03 Kg TOTAL DE CARGAS VIVAS:

23413.09 Lb = 10620 Kg

𝑃 = 1.2 ∗ 𝐷 + 1.6 ∗ 𝐿 P = 49786,64 Lb = 22582.84 Kg Rpta.

SELECCIÓN DE PERFILES PARA EL TRUSS Para la selección de los perfiles del truss se tomó un tramo de 30 metros de la estructura (debido a que los apoyos se encuentran a esta distancia) y se analizó mediante el uso del software “Simulation Mechanical”.

FIGURA No. 21 CARGAS EN EL TRUSS

Fuente: PROYECTO DE FAJA TRANSPORTADORA Autor : AUTORIA PROPIA

FIGURA No. 22 “DEFLEXIÓN DEL TRUSS”

Fuente: PROYECTO DE FAJA TRANSPORTADORA Autor : AUTORIA PROPIA

Observando los resultados en el software, se tiene: 

Para el marco: Fuerza máxima a tracción = 338352 N = 76065 lb Fuerza máxima a compresión = 1015056 N = 228194 lb FIGURA No. 23 “DEFLEXIÓN DEL TRUSS”

Fuente: PROYECTO DE FAJA TRANSPORTADORA Autor : AUTORIA PROPIA

FIGURA No. 24 “RESULTADOS”

Fuente: PROYECTO DE FAJA TRANSPORTADORA Autor : AUTORIA PROPIA



Para las diagonales y montantes: Fuerza máxima a tracción =188517 N = 42380 lb Fuerza máxima a compresión = 204910 N = 460066lb FIGURA No. 25

Fuente: PROYECTO DE FAJA TRANSPORTADORA Autor : AUTORIA PROPIA

FIGURA No. 26 “RESULTADOS”

Fuente: PROYECTO DE FAJA TRANSPORTADORA Autor : AUTORIA PROPIA

Selección de Perfiles para el Marco La longitud de los miembros del marco es: 𝑙 = 1.20 𝑚 = 47.24 𝑝𝑢𝑙𝑔 A. Cálculo a Tracción

La fuerza máxima a tracción obtenida por el software es:

𝑃 = 76065 𝑙𝑏

Los valores de esfuerzo para el acero ASTM A36 son:

𝐹𝑦 = 36000 𝑝𝑠𝑖

𝐹𝑢 = 58000 𝑝𝑠𝑖

𝐸 = 29000 × 103 𝑝𝑠𝑖

El área del perfil debe cumplir las siguientes condiciones según el manual LRFD.

𝐴𝑔 ≥

𝐴𝑔 ≥

𝑃 0.9𝐹𝑦

76065 0.9 × 36000

𝐴𝑔 ≥ 2.35 𝑝𝑢𝑙𝑔2

𝐴𝑔 ≥

𝐴𝑔 ≥

𝑃 0.75 × 0.75 × 𝐹𝑢

76065 0.75 × 0.75 × 58000

𝐴𝑔 ≥ 2.33 𝑝𝑢𝑙𝑔2

Se seleccionó el perfil C6x8.2 atendiendo a sus valores de área y peso.

El perfil C6x8.2 tiene las siguientes características:

𝐴 = 2.4 𝑝𝑢𝑙𝑔2

𝑟 = 2.34 𝑝𝑢𝑙𝑔

Calculamos esbeltez: 𝑙 ≤ 300 𝑟

47.24 = 20.18 ≤ 300 2.34

𝐶𝑈𝑀𝑃𝐿𝐸!

B. Cálculo a Compresión

Iniciamos el cálculo con el perfil seleccionado a tracción.

Calculamos el pandeo inelástico:

𝜆=

𝜆=

𝐾𝑙 𝐹𝑦 √ 𝑟𝜋 𝐸

1 × 47.24 36000 √ 2.34𝜋 29000000

𝜆 = 0.226

Siendo 𝜆 ≤ 1.5

El esfuerzo que soporta el perfil es:

2

𝐹𝑐𝑟 = 0.658𝜆 𝐹𝑦

2

𝐹𝑐𝑟 = 0.6580.226 × 36000

𝐹𝑐𝑟 = 35238.56

𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔2

Verificando la carga que soporta el perfil:

𝑃 = 𝜙𝑐 × 𝐹𝑐𝑟 × 𝐴𝑔

𝑃 = 0.85 × 35238.56 × 2.40

𝑃 = 71886.66 𝑙𝑏

𝑁𝑂 𝐶𝑈𝑀𝑃𝐿𝐸!

Como este perfil no soporta nuestra carga, corregimos seleccionando un perfil de mayor área.

Realizamos el mismo procedimiento ahora con el perfil C10x30, cuyas características son:

𝐴 = 8.82 𝑝𝑢𝑙𝑔2

𝑟 = 3.42 𝑝𝑢𝑙𝑔

Calculamos el pandeo inelástico:

𝜆=

𝐾𝑙 𝐹𝑦 √ 𝑟𝜋 𝐸

𝜆=

1 × 47.24 36000 √ 3.42𝜋 29000000

𝜆 = 0.1549

Siendo 𝜆 ≤ 1.5

El esfuerzo que soporta el perfil es:

2

𝐹𝑐𝑟 = 0.658𝜆 𝐹𝑦

2

𝐹𝑐𝑟 = 0.6580.1549 × 36000

𝐹𝑐𝑟 = 35619.18

𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔2

Verificando la carga que soporta el perfil:

𝑃 = 𝜙𝑐 × 𝐹𝑐𝑟 × 𝐴𝑔

𝑃 = 0.85 × 35619.18 × 8.82

𝑃 = 267037 𝑙𝑏

𝐶𝑈𝑀𝑃𝐿𝐸!

Ahora verificamos:

𝐾𝑙 ≤ 200 𝑟

1 × 47.24 = 13.81 ≤ 200 3.42

𝐶𝑈𝑀𝑃𝐿𝐸!

Selección de Perfiles para las diagonales y montantes La longitud de los miembros diagonales es: 𝑙 = 64.17 𝑝𝑢𝑙𝑔

A. Cálculo a Tracción

La fuerza máxima a tracción obtenida por el software es:

𝑃 = 42380 𝑙𝑏

Los valores de esfuerzo para el acero ASTM A36 son:

𝐹𝑦 = 36000 𝑝𝑠𝑖

𝐹𝑢 = 58000 𝑝𝑠𝑖

𝐸 = 29000 × 103 𝑝𝑠𝑖

El área del perfil debe cumplir las siguientes condiciones según el manual LRFD.

𝐴𝑔 ≥

𝐴𝑔 ≥

𝑃 0.9𝐹𝑦

42380 0.9 × 36000

𝐴𝑔 ≥ 1.31𝑝𝑢𝑙𝑔2

𝐴𝑔 ≥

𝐴𝑔 ≥

𝑃 0.75 × 0.75 × 𝐹𝑢

42380 0.75 × 0.75 × 58000

𝐴𝑔 ≥ 1.30 𝑝𝑢𝑙𝑔2 Observando las tablas de perfiles del Manual Steel Construction, se tienen los siguientes perfiles angulares que cumplen la condición de área.

PERFIL

ÁREA (𝑝𝑢𝑙𝑔2 )

PESO(𝑙𝑏/𝑝𝑖𝑒)

L2x2x3/8

1.36

4.70

L21/2x21/2x5/16

1.46

5.00

L3x3x1/4

1.44

4.90

Se seleccionó el ángulo L2x2x3/8 por ser más liviano.

El perfil L2x2x3/8 tiene las siguientes características:

𝐴 = 1.36 𝑝𝑢𝑙𝑔2

𝑟 = 0.594 𝑝𝑢𝑙𝑔

Calculamos esbeltez: 𝑙 ≤ 300 𝑟

64.17 = 108.03 ≤ 300 0.594

𝐶𝑈𝑀𝑃𝐿𝐸!

B. Cálculo a Compresión

Iniciamos el cálculo con el perfil seleccionado a tracción.

Calculamos el pandeo inelástico:

𝜆=

𝐾𝑙 𝐹𝑦 √ 𝑟𝜋 𝐸

𝜆=

1 × 64.17 36000 √ 0.594𝜋 29000000

𝜆 = 1.21

Siendo 𝜆 ≤ 1.5

El esfuerzo que soporta el perfil es:

2

𝐹𝑐𝑟 = 0.658𝜆 𝐹𝑦

2

𝐹𝑐𝑟 = 0.6581.21 × 36000

𝐹𝑐𝑟 = 19505.94

𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔2

Verificando la carga que soporta el perfil:

𝑃 = 𝜙𝑐 × 𝐹𝑐𝑟 × 𝐴𝑔

𝑃 = 0.85 × 19505.94 × 1.36

𝑃 = 22548.87 𝑙𝑏

𝑁𝑂 𝐶𝑈𝑀𝑃𝐿𝐸!

Como este perfil no soporta nuestra carga, corregimos seleccionando un perfil de mayor área.

Realizamos el mismo procedimiento ahora con el perfil L3x3x3/8, cuyas características son:

𝐴 = 2.11 𝑝𝑢𝑙𝑔2

𝑟 = 0.913 𝑝𝑢𝑙𝑔

Calculamos el pandeo inelástico:

𝜆=

𝜆=

𝐾𝑙 𝐹𝑦 √ 𝑟𝜋 𝐸

1 × 64.17 36000 √ 0.913𝜋 29000000

𝜆 = 0.7882

Siendo 𝜆 ≤ 1.5

El esfuerzo que soporta el perfil es:

2

𝐹𝑐𝑟 = 0.658𝜆 𝐹𝑦

2

𝐹𝑐𝑟 = 0.6580.7882 × 36000

𝐹𝑐𝑟 = 27757.07

𝑙𝑏 𝑝𝑢𝑙𝑔2

Verificando la carga que soporta el perfil:

𝑃 = 𝜙𝑐 × 𝐹𝑐𝑟 × 𝐴𝑔

𝑃 = 0.85 × 27757.07 × 2.11

𝑃 = 49782.3 𝑙𝑏

𝐶𝑈𝑀𝑃𝐿𝐸!

Ahora verificamos:

𝐾𝑙 ≤ 200 𝑟

1 × 64.17 = 70.28 ≤ 200 0.913

𝐶𝑈𝑀𝑃𝐿𝐸!