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• Oscar Freire Bonilla

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA ZARANDA VIBRATORIA PARA CLASIFICAR ARENA.

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1. ÍNDICE 1. ÍNDICE..................................................................................................... 1 1. IDENTIFICACIÓN.................................................................................... 2 1.1

TEMA:................................................................................................. 2

2. MARCO TEÓRICO................................................................................... 2 1.2

Definición de una zaranda vibratoria.................................................2

1.3

Funcionamiento................................................................................. 3

1.4

APLICACIONES Y MODELOS DE ZARANDAS........................................3

Modelos:......................................................................................................... 4 1.5

ZARANDAS RECTANGULARES.............................................................4

1.6

ZARANDAS CIRCULARES....................................................................5

3. OBJETIVOS.............................................................................................. 6 4. CÁLCULOS REALIZADOS.......................................................................7 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...........................................11 5.1.

CONCLUSIONES............................................................................... 11

5.2.

RECOMENDACIONES........................................................................12

6. BILBIOGRAFÍA...................................................................................... 13

1

1 1.1

IDENTIFICACIÓN TEMA:

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA ZARANDA VIBRATORIA PARA CLASIFICAR ARENA.

2. MARCO TEÓRICO El presente proyecto muestra la implementación del diseño de un sistema de separación de arenas para la utilización de aditivo en la construcción El desarrollo del presente proyecto surge debido a la necesidad de implementar elementos propicios y prácticos en los Laboratorios de la facultad y a la vez mejorar los conocimientos teóricos de los estudiantes con la implementación de

un métodos práctico que beneficie tanto a

estudiantes como a la facultad, proporcionando así la educación de calidad que todos buscamos en conjunto para formar parte del desarrollo humano de las personas en el diario vivir.

1.2 Definición de una zaranda vibratoria La zaranda vibratoria en principio se utiliza para las operaciones de filtrar después de triturar los materiales y es popularmente usado en el análisis de filtro para distintos materiales en los sectores tales como cantera, selección de carbono, selección de minas, materiales de construcción, electricidad e industria química, etc.    

De estructura fiable y muy resistente y duradero. Alta eficiencia de análisis de filtro. Ruido por vibración es muy bajo. Fácil reparación y uso muy seguro.

2

1.3 Funcionamiento.

Las zarandas vibratorias, también conocidas como cribas o harneros, son equipos que se utilizan para la clasificación de productos sólidos por granulometría y también para separar sólidos de líquidos.

Se pueden construir abiertas o cerradas y con un sistema de aspiración para polvos finos. También se pueden suministrar con un sistema auto-limpiante para trabajos con polvos finos que obstruyen las mallas y poder así maximizar su rendimiento, evitando paradas para limpieza Las mallas vibratorias trabajan en un movimiento vertical. Se utiliza para la clasificación de materiales en distintos tamaños. Hay varios modelos, de los cuales el tipo de trabajo pesado es para la clasificación de materiales del tamaño grande, mientras que el tipo de trabajo ligero es los materiales del tamaño medio y pequeño.

1.4

APLICACIONES Y MODELOS DE ZARANDAS.

.

Industria Proceso

AlimenticiaSeparación de materiales extraños de harinas

Farmacéutic a

Desempolvado de comprimidos, tamizado de drogas

3

Siderúrgic a

Clasificación de coque

Áridos Clasificación de áridos. Escurrimiento de arena

Plástica Clasificación y desempolvado de molienda. Clasificación de pellets. Separación de elementos extraños de moliendas. Modelos: 1.5 ZARANDAS RECTANGULARES Descripción: Diseñadas para separar productos sólidos secos en hasta cuatro granulometrías Funcionamiento: Uno o dos moto vibradores, (dependiendo el producto a tamizar) generan la vibración, permitiendo el avance del producto sobre el tamiz. Los productos ya clasificados salen por la/s boca/s frontales y el “fino” del proceso sale por la parte inferior. Características técnicas: • Construidas en hierro o acero inoxidable • Tamices. Malla de alambre tejido, chapa perforada o malla de alambre SAE 1070 electro soldada (dependiendo del producto) • Suspensión: resortes, tacos de poliuretano o fuelles neumáticos • Sistema de accionamiento por medio de uno o dos moto vibradores, blindados (IP 66) de muy bajo mantenimiento Opciones y accesorios:

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• Tapa superior • Tolva colectora de finos, con boca cuadrada, redonda o con brida según corresponda • Sistema de auto-limpieza • Moto vibrador antiexplosivo • Estructura de apoyo completa

1.6 ZARANDAS CIRCULARES Descripción: Diseñadas para separar productos sólidos secos y sólidos en suspensión de líquidos. Funcionamiento: Un moto vibrador central de brida, montado verticalmente, produce una vibración circular, que permite el avance del producto en forma de espiral, desde el centro hacia afuera, permitiendo un gran aprovechamiento de la superficie tamizadora y logrando que la totalidad del producto salga por las bocas, ubicadas tangencialmente. Características técnicas: • Construidas en hierro o acero inoxidable • Tamices. Malla de alambre tejido, • Suspensión: resortes o tacos de poliuretano 5

• Sistema de accionamiento por medio de un moto vibrador de brida. Protección IP 66, de muy bajo mantenimiento Opciones y accesorios: • Tapa superior con visor • Sistema de auto-limpieza • Moto vibrador antiexplosivo

3. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL



Diseñar una zaranda vibratoria para la clasificación de arena.

OBJETIVOS ESPECIFOS 

Construir una zaranda que se ajuste a las características físicas del producto a ser clasificado, la misma que servirá como modelo en líneas de trabajo similares.

6

Cambiar la forma en la que se realiza actualmente la clasificación de arena, cual



es manual, por una forma totalmente automática.

Clasificar la arena en una forma precisa, de tal manera que el producto final



cumpla con los requerimientos específicos adecuados.

4. CÁLCULOS REALIZADOS CALCULO DE VIBRACIÓN Datos: Masa del motor Velocidad de rotación FM Masa de la polea excentricidad Deflexión máxima

20 kg 3390 rpm 0.05 0.5 kg 0.1 mm 5 mm

Determinar si el sistema es adecuado:

K=

48 EI 1 3 I= B h 3 12 L

I=

1 ( 0.3 )( 0.004 )3=1.6 x 10 3 12

m4

E=207GPa=207 x 109 Pa=CONSTANTE DEL ACERO 9

K=

−9

48 (207) x 10 x (1.6 x 10) =127180.8 N / m (0.5)3

MASA DE LA VIGA MASA TOTAL DEL SISTEMA

7

d= 7.85 g/ cm mT=m BOMBA +

17 35

3

mVIGA

d= m/v mT= 20 +

17 35 (4.71)

m= d*v

m T= 27.2877

kg m= 7.85 (60*30*0.4) m= 4710 g m= 4.71 kg

FRECUENCIA DEL SISTEMA

Wn=

√ √

K 127180.8 = =75.54 rad / S mr 22.2877 VELOCIDAD DE MOTOR

rev

Wo= 3390 min

=

2 π 1 min = =354.999 rad /s 1 rev 60 s

RELACION DE FRECUENCIA

r=

Wo 354.999 = =4.6995 Wn 75.54 r 2=12.0852

Amplitud de la función forzada es: F=h∗ω0

2

F=( 0,004 ) ¿(354.949 rad / s)2

8

F=504.0972 N

F=F0

Con FM=0.015 y

X=

X=

F0 k

√[

2 2

2

( ) ] [ ( )( ) ]

ω0 1− ωn

C + 2 Cc

ω0 ωn

504.0972 127180.8

√ [ 1−22.0852 ] + [ 2(0.05)( 4.6995 ) ] 2

2

−3

X=

3.96362627 x 10 21.0904 −4

X =1.8793 x 10 m Deflexión estática de la viga bajo el peso de la viga δ BOMBA =

ω BOMBA k

δ BOMBA =

25 (9.81) 127180.8

δ BOMBA =1.9284 x 10−3 m Deflexión total del sistema δ TOTAL=X + δBOMBA δ TOTAL=1.8793 x 10−4 +1.9284 x 10−3 δ TOTAL=2.1163 x 10−3 m=2.1163 mm

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En conclusión luego de realizar los cálculos pertinentes se puede apreciar que la base del motor soportará la vibración del mismo ya que la deflexión total es menor al espacio de traqueteo de 5 mm. Vibraciones en las bandas Polea 1= 4in Polea 2= 9in Masa polea 1= 0.5 Kg Masa polea 2= 1.1 Kg Dos bandas Wn= 75.54 rad 2

I 1 =m1∗R1 I 1 =0.5 Kg∗0.05 m2 I 1 =1.25∗10−3 kg . m2

I 2 =m2∗R22 I 2 =1.1 Kg∗0.228 m2 I 2 =57.18∗10−3 kg . m 2

Cálculo de K en las bandas

Kt=

Kt=

∆ Mt ∆θ

( 2 k∗R1∗∆ θ )∗R1 ∆θ K t =(2 k∗R21 )

10

K t =( 2 k∗0.052 ) K t =5∗10−3 k

Wn=

√

Nm rad

Kt m1 2

K t =m1∗Wn

K t =0.5∗75.54 2 K t =2853.14

N m

k =1426.27

N m

f=

f=

Wn 2π

75.54 2π

f =12.02 Hz La frecuencia es muy alta por lo que se debería disminuir la velocidad del motor.

Reducción de Velocidades

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n1= 3390 rpm d1=4in d2=9in n2=?

n1 d 1 = n2 d 2 2 n¿ d1 ¿ n2=¿

n2=

3390∗(4) 9

n2=1506.67 rpm Potencia

P1=2 HP=1.49 KW P1=W 1∗T 1

T1=

1.49 KW rev ∗2 π min ∗1min 1rev 3390 60 seg

T 1 =4.197 Nm

F1=

T1 R1

12

F1=

4.195 0.05

F1=82.62 N ≅ 100 N

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1.

CONCLUSIONES -

El calderín en el laboratorio de energías diseñado por uno de los egresados funciona para 2 BHP’s con una eficiencia del 68%, logrando los objetivos que se planteó el autor

-

inicialmente. Los fluidos que maneja el calderín son agua y el combustible GLP cuyas características son idóneas para lograr la eficiencia y calor deseado, debido a su poder calorífico y

-

demás propiedades. Además de GLP se comprobó que el calderín funciona además con combustibles como butano y propano, que, a pesar de tener buenas propiedades físicas, son inferiores en

-

eficiencia a las del GLP. El vapor a la salida del calderín en metros cúbicos por hora tiene el valor de 0,094 que

-

hace referencia a la eficiencia del instrumento. El valor de vapor a la salida se multiplica por 2 debido a la cantidad de instrumentos dentro del calderín que produce un caudal de 0,198 metros cúbicos.

5.2.

RECOMENDACIONES -

Para la práctica siempre se recomienda tener cuidado con el manejo del calderín y hacerlo bajo la supervisión del tutor de la materia o ayudante de laboratorio, quienes

-

conocen los procedimientos adecuados para el desarrollo de la práctica. Para ahondar en el tema es recomendable el uso de distintos combustibles como hizo el autor de tesis, con GLP, butano y propano y comparar las características entre éstos y asimismo los resultados obtenidos.

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-

Fijarse bien en la señalética que acompaña la máquina para evitar accidentes indeseados, que en este c aso, considerando presión y temperaturas elevadas, puede

-

llevar a consecuencias desfavorables. Analizar las características de temperatura y presión de los fluidos previo a la práctica

-

para tener en cuenta las recomendaciones sobre seguridad señaladas en la misma. Utilizar aislantes adecuados para cubrir en su totalidad las tuberías y demás partes del

-

calderín que puedan entrar en contacto con la piel de los participantes. Tomar en cuenta las tuberías de desagüe así como las salidas de aire y vapor por medio de purgas, pues en ellas la temperatura es muy elevada.

6. BILBIOGRAFÍA - ANEXOS

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