Viga Principal y Lateral. Vista de Planta
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Cálculo de la estructura del sistema de prensado
Las siguientes figuras nos muestra la forma que va a tener el sistema de prensado de
la yuca previamente rallada, este plano preliminar nos permite observar cómo van a estar
sometidas las diferentes partes del sistema.
Vista planta
Cabe destacar, que el cilindro hidráulico seleccionado tiene una fuerza de 10
toneladas, pero el cálculo de estructuras se analizara con una fuerza de 2 toneladas, debido
a que para comprimir los sacos contenido de catibia humedad solo se necesita una tonelada,
entonces el cilindro no ejercerá toda su fuerza para aplicar la compresión a los sacos.
Además, el cilindro hidráulico tendrá el apoyo de un dado para que complete el recorrido
deseado.
Viga superior AB
Esta viga tiene como finalidad soportar el peso de cilindro hidráulico a lo largo de su
longitud. Además de que el cilindro hidráulico le va a transmitir una carga a la tapa
compactadora y a su vez, al pilón de saco con su contenido de catibia humedad para
extraerle el yare (veneno) por compresión. Cabe destacar, que la viga se encuentra
simplemente apoyada, donde la carga p=2ton=2000kgf . Tomando en cuenta, que es una
carga estática, se aplica sumatoria de momento para obtener las reacciones de los apoyo.
p=2000kgf ×9,80665N
1kgf×
1 KN1000N
=19,61KN
a=0,35m
b=1,05m
L=1,40m
Aplicando sumatoria de momento para obtener las reacciones en los apoyos:
(19,61 KN ) (0,35m )−RB (1,40m )=0
RB=6,86 KN .m
1,40m
RB=4,9KN
(19,61 KN ) (1,05m )−RA (1,40m )=0
RA=20,60KN .m
1,40m
RA=14,71 KN
Para comprobar, se aplicara la ∑ F y=0
RA−19,61 KN+RB=0
14,71 KN−19,61KN+4,9 KN=0
0=0
Fuerza Cortante Y Momento Flector
Corte 1
RA−V 1=0
14,71 KN−V 1=0
V 1=14,71 KN
(−RA ) (0m )+M1=0
M 1=0
Corte 2
RA−V 2=0
14,71 KN−V 2=0
V 2=14,71 KN
(−RA ) (0,35m )+M2=0
(−14,71 KN ) (0,35m )+M 2=0
M 2=5,14 KN .m
Corte 3
RA−9,81KN−V 3=0
14,71 KN−19,61 KN−V 3=0
V 3=−4,9 KN
(−RA ) (0,35m )+ (19,61KN ) (0m )+M 3=0
(−14,71 KN ) (0,35m )+(19,61 KN ) (0m )+M 3=0
M 3=5,14 KN .m
Corte 4
RA−19,61 KN−V 4=0
14,71 KN−19,61 KN−V 4=0
V 4=−4,9 KN
(−RA ) (1,40m )+ (19,61 KN ) (1,05m )+M 4=0
(−14,71 KN ) (1,40m )+(19,61 KN ) (1,05m )+M 4=0
M 4=0
Diagrama De Fuerza Cortante (v) y Momento Flector (M)
Diseño de la viga y esfuerzo de diseño
A continuación, se procederá a determinar el esfuerzo de diseño con un patrón de
carga estático para un material dúctil con factor de diseño N=2. Se seleccionó un material
ASTM-36 para estructuras de acero con un Sy=248MPa:
σ d=Sy
2
σ d=248 MPa
2
σ d=124 MPa
Para el análisis de esfuerzo requerirá el uso de la fórmula de flexión en función del
módulo de sección, entonces:
σ max=Mmax
S
En tal caso el esfuerzo máximo se puede igualar con el esfuerzo de diseño σ d=σmax,
σ d=Mmax
S
Se despeja el módulo de sección S, para determinar las dimensiones del perfil:
S=Mmax
σd
Mmax=5,14 KN .m×1000N1 KN
=5140 N .m
S= 5140 N .m
124×106 N /m2=4,14×10−5m3
S=4,14×10−5 m3 ×(100 )3 cm3
1m3 =41,4 cm3
De acuerdo al módulo de sección mínimo Smin=41,4cm3, se seleccionó un perfil IPN
12 para la viga principal, la cual cumple con la NORMA COVENIN 1149:
SNorma>Smin
54,7cm3>41,4cm3
Sus especificaciones son:
Sx=54,7cm3 d=120mm
Area=14,2cm2 b f=58 mm
peso=11,2kg /m tw=5,1mm
t f=7,7mm
Viga lateral superior CD
Tiene como finalidad soportar el peso de la viga principal (AB). Esta viga se
encuentra simplemente apoyada con una carga concentrada de p=14,71 KN , tomando en
cuenta, que es una carga estática, se aplica sumatoria de momento para obtener las
reacciones de los apoyo.
a=0,61m
b=0,61m
L=1,22m
Aplicando el método anterior:
RA=RB=7,36 KN
Momento Flector
Mmax=PL4
Mmax=(14,71KN )(1,22m)
4=4,49KN .m
Diagrama de Fuerza Cortante Y Momento Flector
Diseño de la viga y esfuerzo de diseño
A continuación, se procederá a determinar el esfuerzo de diseño con un patrón de
carga estático para un material dúctil con factor de diseño N=2, la cual se seleccionó un
material ASTM-A36 para estructuras de acero con un Sy=248MPa
σ d=Sy
2
σ d=248 MPa
2
σ d=124 MPa
Para el análisis de esfuerzo requerirá el uso de la fórmula de flexión en función del
módulo de sección, entonces:
σ max=Mmax
S
En tal caso el esfuerzo máximo se puede igualar con el esfuerzo de diseño σ d=σmax,
σ d=Mmax
S
Se despeja el módulo de sección S, para determinar las dimensiones del perfil:
S=Mmax
σd
Mmax=4,49 KN .m×1000N1 KN
=4490 N .m
S= 4490 N .m
124×106 N /m2=3,62×10−5m3
S=3,62×10−5 m3 ×(100 )3 cm3
1m3 =36,20cm3
De acuerdo al módulo de sección mínimo Smin=36,20cm3, se seleccionó un perfil L de
lados desiguales de ¿)
Sx=41,5 cm3 b=100mm
Area=23,67cm2 a=125 mm
peso=18,58kg /m e=11mm
Fuente: Robert Mott, Resistencia de los materiales
Fuentes: Robert Mott, Resistencia de los materiales
Fuente: catalogo Sidetur
Fuente: Materiales empleados en construcción naval
Fuente: Materiales empleados en construcción naval