Universidad de Oriente

Núcleo Bolívar

Escuela de Cs. De La Tierra

Fundamentos de Diseño Mecánico

Avance Nº 3: Tornillo Transportador de Lodo.

Profesor: Integrantes:

Jorge Salomón Daniuska Sanchez C.I: 20.773.676

Natali Nuñez C.I: 21.263.380

Solveig Sosa C.I: 21.263.876

Sección 01

Ciudad Bolívar, Junio de 2012.

CÁLCULO Y SELECCION

SELECCION TORNILLO TRANSPORTADOR: el tornillo sin fin es diseñado para transportar el fango/ lodo (producto)que proviene de la banda filtro prensa hasta los recipientes de descarga en las empresas de tratamiento de aguas, con una velocidad de 29 RPM. Se preselecciono un tornillo con una cap. 3 m3/h, ya que se encuentra por encima de la cap. Calculada (1.4341 m3/h).La instalación es de 15° porque está relativamente por debajo de la capacidad máxima del tonillo, por lo tanto esta inclinación permite fácilmente transportar el lodo. La potencia de accionamiento calculada fue de 0.98 Hp (0.732 Kw), la cual se encuentra muy cerca del valor preseleccionado (0.75 Kw). Lo que quiere decir que el tornillo cumple con todas las condiciones de diseño.

Parámetros de EntradaPreselección estimada del mecanismo:- Material a Transportar: Fango/lodo- Material del tornillo sin fin: Aleación especial de acero AISI-304

Parámetros Tornillo Sin FinEspiral Helicoidal Simple.Diámetro 200 mmAngulo de Inclinación 15°Longitud 20 mCapacidad 3 m3/hPotencia 0.75 kwVelocidad 29 RPM

Parámetros Tornillo sin-fin

espiral HelicoidalSimple

Diámetro 200mmAngulo de inclinación

15º

Longitud 20mCapacidad 3 m3/hPotencia 0,75kwvelocidad 29rpm

Características de selección

Fuente: Ultrapure Tech, Pretatamiento de efluentes y tornillo

29 rpm1,5kw

20 m

Se selecciono el tornillo adecuado para la potencia y capacidad calculada anteriormente

Fuerza de torsión

Cálculos para el Tornillo sin fin

http://ocw.uc3m.es/ingenieria-mecanica/ingenieria-de-transportes/material-de-clase-1/tornillos_sin_fin.pdf

Determinación del Flujo del material

Para calcular la potencia requerida del tornillo, su capacidad y el flujo del material (en nuestro caso el lodo) se utilizaron las siguientes formulas disponibles en:

Donde:D ( diámetro del tornillo)= 200mmn(Velocidad de giro del tornillo)= 29rpmλ(coef. De relleno) = 0,25γ( densidad del material)= 1,601kg/lĸ(coef.de disminución del flujo de material)= 0,7

Flujo del material

Potencia de accionamiento

Se selecciono debido a que el lodo es un material pesado poco abrasivo

El lodo se toma como un material arcilloso seco

SELECCIÓN TORNILLO SIN FIN

SELECCIÓN DEL CANALON

Dimensiones del Canalon. Como el tornillo posee un diámetro de 200mm se selecciono el canalón adecuado para el mismo en la siguiente tabla . Disponible en el Manual Wangroup Trough Screw Conveyors

SELECCIÓN DEL MOTOR: La potencia que necesita el tornillo transportador de lodo según los parámetros establecidos dependiendo de la capacidad y requerimientos del tornillo arrojo un valor de 0,75kw, multiplicado por el factor de servicio (1,2), se obtuvo el valor de la potencia del diseño transmitida de 1.04 kw. (No se encuentra tabulado por lo tanto se tomo 1,1 kw, que es igual a 1.5 Hp). Por estas razones, y analizando las condiciones de red eléctrica y las velocidades requeridas, se busco el motor que más se adaptara a las necesidades del tornillo transportador de lodo

D.C.L del Motor

Preselección estimada del motorFuente Avance nº2 tornillo transportador de lodoNombre Motor TrifásicoPotencia 1,5 HpVelocidad del rotor 690rpmTensión a: 50 Hz en 230/400VTorque 15,2 N.mModelo M100LB

Parámetros de Selección

Este motor trifásico de una velocidad cumple con los parámetros de selección estimados en el avance 2 y 3 y se adapta a el tornillo transportador. Por lo tanto se escogió este motor trifásico de 1,5 Hp

Motor

Características del motor seleccionado: Motor trifásico de una velocidadFuente: catalogo

SELECCION DE EJES: Estos ejes son barras

macizas de sección circular, hechos de acero inoxidable AE-25 COVENIN (material N° 1.4034), pesan 5.5 KG cada uno, con una resistencia a la tracción ≤ 550 Mpa.

Catalogo web disponible en: http:// medias.schaeffler.com/medias/es!hp.ec.br/W

SELECCIÓN DE MECANISMO DE ENGRANAJES

RECTOS: El sistema de engranaje que posee el tornillo

Se selecciono este tipo de eje porque cumple con los parámetros de preselección establecidos en el avance 2

Características de los ejes seleccionadosFuente: Catálogos Web de productos FAG.

Parámetros de EntradaPreselección estimada del mecanismo

Parámetros Engranaje 1 Engranaje 2Material Acero Inoxidable Acero InoxidableDiámetro Interior Di (del eje)

1,18” 1,18”

Diámetro exterior (De) 4,66” 20,666”Velocidad angular 690rpm 150rpmPotencia 1,5Hp 1,5Hp

Selección del mecanismoParámetros

MaterialDiámetro Interior Di (del eje)Diámetro exterior (De)Velocidad angularPotencia

Parámetros Eje 3 Eje 2 Eje 1Longitud 20000 mm 500 mm 150mmDiámetro 150mm 30 mm 30 mmVelocidad 29 Rpm 150 Rpm 690 RpmPotencia 1.5Hp 1.5 Hp 1.5 Hp

transportador de lodo, es del tipo plano cilíndrico 3DP ( 3’’ Face) de acero inoxidable. Fabricante: Martín Sproket. Utilizados para transmitir potencia y reducir la velocidad angular de 690 a 150rpm

Luego nos dirigimos a la tabla de engranajes para hacer la selección de las ruedan dentadas:

Para comenzar con la selección buscamos en la tabla de potencias los HP requeridos, en nuestro caso 1.5 HP

Selección del mecanismoParámetros

MaterialDiámetro Interior Di (del eje)Diámetro exterior (De)Velocidad angularPotencia

Fuerzas axiales

Fuerzas radiales

Se seleccionan engranajes tipo recto plano, 3DP, 3’’, material de acero, Fabricante: Martin Sprocket.

Características:Piñón: Tipo ANúmero de Dientes (Z1): 12Peso: 0.11 lb = 0.049 KgDiámetro del Agujero: min: 1 5/16 = 33.33 mm Ángulo de presión: 141/2°

Luego de hacer la selección del Piñón que va unido al eje de rotación de motor eléctrico se procede a seleccionar el Engranaje Mayor que irá unido al Eje 1 mediante el Manual/Catálogo:

El número de dientes calculado del engranaje 2 fue de 56. Se selecciona el valor más próximo en la tabla que es 60 dientes.

Una Vez que se seleccionan los Engranajes que conformarán el mecanismo se realiza el cálculo de la relación de transmisión que existe para conocer cuánto es lo que se reduce de la velocidad angular del motor eléctrico mediante la ecuación:

Donde;

Z1: Numero de dientes del PiñónW1: Velocidad angular del PiñónZ2: Número de dientes del Engranaje MayorW2: Velocidad Angular del Engranaje Mayor

SELECCIÓN DE MECANISMO POLEA-CORREA: La polea conductora recibe el movimiento por parte del mecanismo de engranajes, sujeto a la transmisión del motor. Y así transmitirle ese movimiento en el mismo sentido a la Polea conducida que está conectada al eje 3.

Características del mecanismo Polea-correa. Fuente: Manual Martin para poleas

Parámetros de Entrada: Pre-Selección

Parámetros Polea 1 Polea 2 Diámetro interno 3,1’’ 18,95’’Diámetro externo 3,15’’ 19’’Velocidad angular (W) 150 RPM 29 RPMPotencia de diseño (Pd) 2Hp 2 HpDistancia entre centros (c) 14,22’’ 14,22’’Velocidad de la correa (Vc) 121,83 121,83Longitud de la correa (L) 67,63 67,63Factor de servicio 1.4 1.4

Para realizar la selección de poleas se deben seguir una serie de pasos. El primer paso es determinar en la tabla de factores de servicios el motor que se utilizara y la maquina que más se asemeja a la de nuestro diseño.

Selección del Mecanismo

Parámetros Polea 1 Polea 2 Diámetro interno 3,1’’ 18,95’’Diámetro externo 3,15’’ 19’’Velocidad angular (W) 150 RPM 29 RPMPotencia de diseño (Pd) 2 Hp 2 HpDistancia entre centros (c) 14,22’’ 14,22’’Velocidad de la correa (Vc) 121,83 121,83Longitud de la correa (L) 67,63 67,63Factor de servicio 1.4 1.4

Paso 1. Potencia de diseño

A. Factor de servicio:1,4B. Potencia dediseño=FS × P=1,4 × 1,47=2,05 ≈2

Paso 2: Seleccionar el Perfil de la Correa

Paso 3. Relación de transmisión

i=WconducidaWMotriz

=15029

=5 ,

Motor

690 RPM

1,47 Hp

Paso 4. Diámetros de las poleas

En la tabla 9 se busca ese diámetro (3.00”)

Velocidad de la correaVelocidad de la correa=0,262 × DiametrodelaPolea Peque ña × RPMdelaPoleA=π r2

Velocidad de la correa=0,262 ×3,1 ×150Velocidad de la correa=121,83 pulg /seg

Motor690 RPM1,5 HP (Por encima de 1,47 Hp)

Diámetro mínimo de la polea pequeña= 3,00’’

Polea PequeñaOD:3,15’’PD:3,10’’

Diámetro de la polea Grande “D”:D=d × i

D=3,15 × 5,17D=16,28 ' '

Verificar si el proveedor MARTIN tiene poleas con ese diámetro: Diámetro de poleas seleccionadas. D y de hacen juego y se adaptan al perfil de la correa.Paso 5. Determinar la distancia entre centros (c) y la longitud de la correa (L). (Tentativa)

C= D+3 d2

=19+3 (3,15)

2=14,22 ' '

L=2C+1,57(D+d )+(D−d)2

4 C

L=2 (14,22 )+1,57 (19+3,15 )+(19−3,15)2

4 (14,22)L=67,63 ' '

Verificar la Longitud de la correa: Esta por encima del valor calculado. Factor de la correa=1,02

Longitud Seleccionada: 71’’

Ahora que se conoce la longitud de la correa, se procede a calcular la distancia entre centros de la siguiente manera:

C=L−1,57 ( D+d )−

(D−d )2

1,57( L−i)2

C=71−1,57 (19+3,15 )−

(19−3,15)2

1,57 (71−5,17)2

C=35,00 ' 'Paso 6: Numero obligatorio de cinturones

Combinación de poleas Seleccionadas

R=d=poleapeq

R=d=3,65’’

N=D=19’’

Potencia que soporta la correa= 2.23 Hp Máximo RPM polea conducida=165 RPM Factor de corrección= 0,91 Potencia corregida=Hp(Potencia que soporta la correa) x Factor de corrección

Potencia corregida=2,23 ×0,91

Potencia corregida=2,0293 Hp

Número de cinturones=Número de correas

N úmerode cinturones= Pot dedise ñ oPot .Corregida

= 2 Hp2,0293 Hp

=0,98=1correa

SELECCIÓN DE RODAMIENTOS

Características de selección. Fuente:

Parámetros Rodamientos 1 y 2Diámetro interior (di) 200mmDiámetro exterior (de) 250 mmVelocidad angular (W) 29 RpmPotencia (P) 1.5 hp

El diámetro exterior se selecciono según las cargas que puede soportar las cuales se calculan a continuación

Se selecciono el modelo de rodamiento tipo abierto 6840, ya que tiene un diámetro interior de 200 mm con una carga estática de 7550 N, lo que indica que soporta las cargas antes calculadas.

SELECCIÓN DE ACOPLES En el tornillo transportador de lodo hay una serie de elementos que se conectan para transmitir movimiento giratorio de un eje a otro; esto se logra a través del uso de acoples. Como la trayectoria del movimiento en la máquina es de tipo giratorio, deben seleccionarse Acoples diseñados exclusivamente para soportar esfuerzos de torsión.

Pasos para la selección de los acoples según el catalogo de Martin

Resumen de las especificaciones técnicas

Características generales Material a transportar: lodo del tipo primario Tipo de servicio: pesado Tipo de motor: eléctrico trifásico 1,5Hp

Características de capacidad Capacidad de transporte: 3 m3/h Velocidad de transporte: 2.9 m/s Productividad: La maquina será capaz de transportar 3 metros cúbicos (3000L) de lodo por hora. Es decir, 30 metros cúbicos

de lodo por día ( 10 horas laborales diarias) y 40 por semanaCondiciones de trabajo

Lugar de Trabajo: Plantas de tratamiento de aguas.

Ambientes cerrados o abiertos: ambiente abierto. Clima de trabajo: 33-40 grados Celsius. Uso profesional: personal capacitado para el uso de la maquina. Estabilidad y Rigidez de la maquina: fijación de todas las piezas incluyendo la tolva. Área de trabajo exclusivamente fuera del alcance de los niños. Horas de trabajo: 10 horas diarias

Usos: el mecanismo es diseñado para transportar el lodo que proviene de la banda filtro prensa hasta los recipientes de descarga.

Aplicaciones: la producción industrial es utilizada en las empresas de tratamiento de aguas como herramienta final para transportar el lodo totalmente deshidratado a los recipientes donde se dispondrá como abono urbano.

RESUMEN DE PARAMETROS Y VALORES DEL DISEÑO

NOMBRE DEL MECANISMO:Tornillo Transportador de lodo

USO: transportar lodo/fango para su posterior uso como abono urbano

HP RPM PAR TORSOR FUERZA Otro Otro OtroEntrada del Mecanismo(Motor)

1.5 690 15.48N.m

HP RPM PAR TORSOR FUERZA Otro Otro Otro

Salida del Mecanismo(Tornillo Sin fin)

1.5 29 369.15N.m 4922N

HP RPM PAR TORSOR FUERZA diámetro Rel. Transm. Nro de dientes

Elemento 1 1.5 690 15.17 N.m 257.11N 118.364mm 5 12

( Engranaje Conductor )HP RPM PAR TORSOR FUERZA diámetro Rel. Transm. Nro de dientes

Elemento 2 ( Engranaje Conducido )

1.5 150 69.81N.m 265.98N 524.91mm 5 56

HP RPM PAR TORSOR FUERZA diámetro Rel. Transm. OtroElemento 3 ( Polea Conductora )

2 150 94.99N.m 60.31N 80.01mm 5.17

HP RPM PAR TORSOR FUERZA diámetro Rel. Transm. Otro

Elemento 4 ( Polea Conducida )

2 29 492.20N.m 2.029N.m 482.6mm 5.17

HP RPM PAR TORSOR FUERZA diámetro Otro Otro

Eje 2 1.5 150 69.81N.m 265.98N.m 30mm

HP RPM PAR TORSOR FUERZA diámetro Otro Otro

Eje 3 1.5 29 361.77N.m 4823.6N 150mm

HP RPM PAR TORSOR FUERZA diámetro Otro Otro

Rodamientos 1 y 2 1.5 29 361.77N.m 4823.6N 190mm

HP RPM PAR TORSOR FUERZA diámetro Otro Otro

Acople 1 1.5 690 15.48N.m 481.77N 64.262mm

HP RPM PAR TORSOR FUERZA Diámetro Otro Otro

Acople 2 1.5 150 69.81N.m 2172.66N 64.262mm

Normativas generales del mecanismo

Normativas generales del mecanismo

Antes de llevar a cabo la selección de los mecanismos que conforman el tornillo transportador, es necesario conocer las reglas que rigen todo lo relacionado con la maquina y sus componentes, tomando como referencia las normas COVENIN.

LOS ACOPLES se deben seleccionar según la norma COVENIN 2248-87 en función de su resistencia a los esfuerzos y deben revisarse frecuentemente para ajustarse o evitar desgastes

Los transportadores estaran provistos de dispositivos de parada en la carga y descarga, y a lo largo de 12m para deterner la maquina en caso de emergencia

MOTOR ELECTRICO: las normas COVENIN nos muestran que los motores electricos se seleccionan según la potencia y rendimiento que requiere la maquina

POLEA-CORREA: los sistemas de poleas utilizados en las maquinas industriales deben cumplir con la siguiente norma según la

Norma COVENIN 621-41

ENGRANAJE: Los engranajes son piezas que necesitan una constante lubricacion por lo tanto necesitan un correcto engrase. La norma COVENIN 997-1 nos muestra la siguiente tabla de los comportamientos de los lubricantes