DISEÑO DEL MOLINO DE MARTILLOS2

IGLESIAS FLORES JUAN JOSE ING. MECANICA

1. OBJETIVOS

1.2. Objetivos generales

Contribución al desarrollo regional y nacional, con tecnología adecuada a nuestras necesidades. Utilizando mano de obra y material existente en nuestro medio.

Contribuir al desarrollo de las comunidades rurales y la satisfacción de las necesidades de las personas beneficiarias.

1.3. Objetivos específicos

Diseñar y calcular el sistema de accionamiento de un generador y de un molino demartillos con fuerza hidráulica instalada, adecuado a nuestro medio social y económico.

2. JUSTIFICACIÓN

Las trituradoras de martillos (aparatos de acción a percusión) se basan en el principio de la transformación de la fuerza viva del golpe en trabajo de trituración, que constituye el resultado de la compresión del cuerpo más allá del límite de elasticidad, es decir el material se tritura bajo la acción de los golpes de los martillos que rotan con mucha rapidez, (con una velocidad circunferencial de 30 a 55 m/seg.), la trituración también se produce por los golpes de los pedazos del material que son lanzados por los martillos, finalmente el material se tritura complementariamente mediante impactos, aplastamiento y cierta frotación en los cedazos, a través del cual se descarga el material triturado hacia abajo. El grado de trituración i = 10 a 15. Los martillos, discos y cedazos se fabrican de acero al carbono.

Además de las trituradoras de martillos de un rotor se emplean las de dos rotores (con dos árboles), para las cuales el grado de trituración alcanza i = 30 a 40. También se fabrican trituradoras con martillos fijos rígidamente, así como una serie de martillos paralelos (Trituradoras de muchas filas).

Las trituradoras de martillos se utilizan generalmente para la trituración media y fina, y a veces para la trituración gruesa. Se distinguen por su gran productividad (por unidad de peso de la maquina), por el poco consumo de energía en la trituración y por su alto grado de desmenuzamiento en comparación con otras trituradoras. Las desventajas de los molinos de martillos son: el desgaste considerable de los martillos y de las placas, la complejidad del montaje (balanceo del rotor).

El molino de martillos se emplea considerablemente para la trituración de productos secos como de productos verdes.

Puede picar productos verdes como caña, pastos, todo tipo de forrajes y leguminosas utilizados en la alimentación diaria de los animales, como también muele productos secos, como maíz, cereales secos y otros, utilizados en la preparación de raciones y alimentos.

2.1 Productividad.Para los molinos de martillos de un rotor la productividad (en ton/h) se determina

aproximadamente por la ecuación:

(DISEÑO DE MAQUINARIA INDUSTRIAL - SHUBIN)

1


Donde:

D, L = diámetro y longitud del rotor, en m.

n = Numero de revoluciones del rotor, en Rev/min.

= Coeficiente empírico igual a 4 a 6,2.

= Grado de trituración del material ( =10 a 15).

2.3 Potencia requeridaPara estas trituradoras la potencia (en Kw.) puede calcularse aproximadamente por la

ecuación empírica:


De todos los tipos de trituradoras que se conocen en la industria, las de martillos han sido las menos estudiadas desde el punto de vista teórico, aunque su utilización está muy difundida.

3. PIEZAS FUNDAMENTALES

3.1 Bastidor

Los bastidores de las trituradoras de martillos, se fabrican actualmente de chapa de acero soldadas. Son mucho más livianos que los bastidores desarmables de acero colado, que se utilizaban antes. Consta de dos partes una superior y otra inferior, unidas por medio de una brida desarmable, con un bulon. En la parte inferior se encuentran unas ranuras curvadas donde se coloca los cedazos para la entrada del material ya triturado.

3.2 Cedazos.En estas trituradoras se suelen utilizar tamices de acero laminado con perforaciones de 14 Y

10 mm. (Para maíz con espiga), y de 4.5, 3.0, 1.5, 0.8 mm. (Maíz en grano), y un espesor de chapa de 1 a 3 mm. Los cedazos delgados son más fáciles de fabricar y más cómodos de cambiar. El material pasa más fácilmente por los cedazos delgados. Sin embargo la vida de los tamices gruesos es notablemente más larga.

3.3 Discos Las aberturas para los bulones, sobre los cuales se fijan los martillos, están dispuestas a un

ángulo de noventa grados entre si.

2


3.4 Martillos.

Las dimensiones y la forma de los martillos trituradores se eligen en función de las propiedades físicas del material que se tritura y del tamaño de material.

3.5 Determinación de la acción trituradora del martillo.

3

Cedazo

Bastidor o carcaza

Discos

Martillo


La acción trituradora de los martillo articulados, se determina por la reserva de fuerza en el momento del golpe sobre el trozo de material, lo cual se calcula por la formula.

Donde:

Peso de un martillo.

Velocidad lineal.

Gravedad.

3.6 DISEÑO DEL MOLINO DE MARTILLOS

Molino de martillos.

3.7 CÁLCULO DEL DIÁMETRO DEL ROTOR DEL MOLINO DE MARTILLOS

Según la formula empírica para trituradoras de martillos de un rotor la productividad se

determina aproximadamente por la ecuación.


De donde despejando D y tenemos:


Donde, según la sección 2.1.9 tenemos:

(Producción)

(Diámetro del rotor)

4


3.8 DETERMINACIÓN DE LAS DIMENSIONES DE LOS MARTILLOS.

Para establecer las dimensiones correspondientes de los martillos conviene recordar la

siguiente regla: el cuadrado del radio de inercia (r2) del martillo con respecto al punto de

suspensión en el disco debe ser igual al producto de la distancia c del centro de gravedad del

martillo al eje de suspensión, por la distancia u de ese eje al extremo del martillo es decir.

Observando esa condición, el centro del golpe sobre la partícula coincide con el centro de

oscilación del martillo, es decir con el punto de suspensión del mismo en el disco; de esa manera la

fuerza del golpe no se transmitirá a la articulación del martillo ni por consiguiente sobre el árbol ni a

los cojinetes de la trituradora.

Las dimensiones de los martillos pueden calcularse por las siguientes Formulas:

Para un martillo con una sola abertura para el eje. (Fig. A).

Para un martillo con dos aberturas para el eje (Fig. B).

Para equilibrar el disco, los martillos deben disponerse simétricamente.

Para un martillo con dos aberturas tenemos:

Donde:

5


Comprobaremos que la relación se cumple.

Ahora:

Entonces tenemos que:

Entonces las dimensiones de los martillos cumplen las condiciones descritas arriba.

3.9 DETERMINACIÓN DE LAS DIMENSIONES DE LOS EJES DE LOS

MARTILLOS.

Según datos:

Para poder cargar estos ejes se determinara analíticamente si con la teoría y las dimensiones

obtenidas, las reacciones en este eje sean nulas, se calculara el punto de percusión para la fuerza de

impacto del material.

6


Donde IA es el centro de inercia del eje de suspensión del martillo.

Donde:

= 0,2836 lb/in3

g = 386,22in/seg2

m = 6E-4lbs2/in.

m = 3,6E-5lbs2/in.

C = 0,581

(a) (b) Cálculo de la aceleración angular:

Haciendo sumatoria de momentos en ambas figuras tenemos:

(ELEMENTOS DE MAQUINAS - FAIRES)

Donde:

Cálculo de las fuerzas en b.

7


Calculo de la reacción horizontal en el eje del martillo.

3.9.1 Cálculo del punto de percusión.

Hacemos sumatoria de momentos.

A esta distancia la reacción horizontal en el eje del martillo, causada por la fuerza de impacto

en el martillo es cero.

3.9.2 Dimensionamiento del eje del martillo.

Eje de los martillos

La diversidad de áreas sometidas a diferentes clases de esfuerzos constituye la principal

dificultad, pues implica reconocer cada uno de los esfuerzos de flexión, cizalladura, tracción o

compresión y las áreas sobre las que actúan, cuando estas están en la pieza como objeto de cálculo.

La primera dificultad que se nos presenta es adoptar los esfuerzos de cálculo. Como la carga

es repetitiva, se elige un coeficiente de cálculo para utilizarlo con esfuerzos máximos. Tomamos N =

6 para material dúctil.

Para un acero 1020 laminado simple, los esfuerzos de cálculo correspondientes son:

El esfuerzo de corte es:

8


Esfuerzo de compresión o aplastamiento.

Falla por cizalladura.

1. (Diseño en Ingeniería Mecánica. Shigley 5ª Ed.)

(Suponiendo que el eje recibe toda la fuerza del martillo).

Falla por aplastamiento.

Utilizaremos un eje de un diámetro de:

3.10 DISCOS

Discos portadores de los martillos

3.10.1 Calculo del espesor del disco.

Analizamos los discos por compresión o aplastamiento, calculando las reacciones en

los apoyos del eje de los martillos tenemos:

Disponiendo los martillos a una misma distancia respecto a ambos discos tenemos:

9

2

4*2 dSASF ss


R1 = R2 = 45 lb. (Suponiendo que el eje de los martillos recibiera toda la carga).

Para un material de acero AISI C1020

Esfuerzo de compresión o aplastamiento.

Falla por aplastamiento.

(Diseño en Ingeniería Mecánica. Shigley 5ª Ed.)

Espesor del disco 1 (donde se ajustara por pernos las cuchillas y los ejes de los

martillos).

Espesor del disco 2(donde se ajustara por pernos los ejes de los martillos).

3.11 VENTILADOR

3.11.1 Dimensionamiento del ventilador.

Caudal transportado.

Según datos:

(Producción del molino).

(Peso especifico relativo de la harina).

(Caudal transportado).

Litros de aire por lb. de material transportado.

10


Volumen de aire necesario por segundo.

Donde:

Velocidad del aire.

Material en polvo:

Volumen total transportado.

Diámetro del tubo.

Por la ecuación de flujo.

Normalizando a:

Recalculando la velocidad en el tubo.

Densidad del aire a condición local.

Densidad normal (1,2Kg/m3).

11


F.T.= Factor de temperatura a 20°C(0,99).

F.A.= Factor de altitud (1,45)

.

3.11.2 Cálculo de la presión necesaria para el aire.

Perdida por fricción en el tubo.

Donde:

Perdida por tramo vertical.

Donde:

Perdida por codo a 90° con r = 30.

Donde:

(Numero de codos)

.

Perdidas varias. Con D = 0.05715m.

Entrada en el ciclón.

Perdidas en el ciclón.

12


Salida ciclón.

Total perdidas ciclón.

Presión total necesaria para el aire.

3.11.3 Presión necesaria para el material.

Fuerza necesaria para que el material entre al circuito.

Donde:

Fricción del material en el tubo.

Donde:

(Angulo de rozamiento del material).

Perdidas varias.

Relación de peso.

Donde:

13


Entrada al ciclón.

Donde:

Perdidas por tramo vertical.

Donde:

Perdida por codo a 90° con r = 30.

Donde:

Perdidas totales del material.

3.11.4 Presión total necesaria para el sistema.

Donde:

14


Entonces esta es la presión necesaria en el ventilador.

Corrección de la presión para el ventilador. (CF, Catalogo Hartzell, ).

Según datos tenemos:

Densidad del gas

Factor de altitud = 1,45 (Para 3000m.s.n.m.)

P.B. = 281,1inca

Cálculo de la presión estática.

Donde:

Densidad gas

Densidad rarificada =

Por que según el manual Hartzell solamente se debe corregir la densidad del gas cuando la

presión estática excede 15in W.G.

Entonces:

SP = 10inca.ó 10in W.G.

4.1 SELECCIÓN DEL VENTILADOR DEL MATERIAL TRITURADO

Catalogo Hartzell

15


Esta selección se realizará de acuerdo a catálogo disponible en nuestro medio, el cual es el

catálogo INDUSTRIAL EXHAUSTERS de HARTZELL, el tipo

de rodete que se adecua a este trabajo es el rodete PW con 6

alabes, todo este conjunto viene unido a un eje hueco central, el

cual se fija al eje de la máquina mediante un tornillo, este tipo de

rodete se ilustra en la siguiente figura.

La selección mas adecuada del ventilador que cumple con nuestros

requerimientos de caudal, diferencia de presión desarrollada y potencia disponible en eje para

el ventilador, es el siguiente:

VENTILADOR PW12Diámetro del rodete en in. 7,875Flujo volumétrico en pies cúbicos por minuto 193Velocidad de salida en pies por minuto 5160Presión estática en in. de col. de agua 10Potencia consumida en HP 0,99

4.2 CÁLCULO DE LAS MASAS DE TODOS LOS COMPONENTES DEL MOLINO Y

ASÍ DETERMINAR LA POTENCIA NECESARIA PARA ACCIONAR EL MOLINO.

Partes rodantes del molino

4.2. 1 Calculamos la masa total de toda la máquina.

Para esto tenemos:

Peso de la parte de molienda (discos, martillos, ejes).

Diámetro del disco 1 d1.

Diámetro del disco 2 d2.

Diámetro de los ejes portadores de los martillos d3.

Dimensiones de los martillos (ancho a, alto b, espesor t).

16


Volumen 1

Donde:

Volumen 2

Donde:

Volumen 3

Donde:

Volumen 4

Donde:

Volumen total:

Volumen del ventilador:

Volumen 1

17


Donde:

Cálculo de las masas para el molino.

Masa para la parte 1:

Donde:

Masa para la parte 2:

Donde:

Con estas masas calcularemos la potencia necesaria para el molino.

(Diseño en Ingeniería Mecánica. Shigley 5ª Ed.)

Torsor para lado de la molienda.

Donde:

18


Torsor para el ventilador.

Donde:

Adicionando a este torsor el 20%

El torsor total para calcular la potencia necesaria para el molino es:

Con este torsor calculamos la potencia necesaria, reemplazando en 1 tenemos:

Potencia necesaria para accionar el molino.

Normalizando la potencia asumimos que:

5.1 SELECCIÓN DEL TIPO DE MOTOR.

Se utilizara un motor de potencia mayor a la calculada ya que existen perdidas, el motor se selecciono del catalogo Electronico de la Weg.

19


20


21


6.1 CALCULO DE DIAMETROS DE LAS POLEAS Y CORREAS.

(CÁLCULO Y RECOMENDACIONES PARA CORREAS TRELLEVORG)

k = 1.3 factor de servicio normal (tabla 2)

f = 0.1 factor de corrección (tabla 2)

t = 0 factor de corrección por temperatura (tabla 2)

kd = 1.4 factor de diseño

Pm 5 Potencia del motor,kw

Pd = 7 Potencia de diseño, kw

SPB selección del tipo de correa diagrama Ppot Vs n(rpm) pag 9

dp = 150 Diámetro de la polea menor (tabla 3),mm

rpm = 1470 Número de revoluciones del motor,rpm

Vt= 11.54 Velocidad tangencial de la correa,m/seg.

i = 2.2 Relación de velocidad

Dpm = 330 Diámetro de la polea mayor,mm

rpm2 = 668.182 Número de revoluciones de la polea mayor,rpm

Pc = 17.9 Potencia por correas (tabla 10)

fcorrec2 = 0.63 Fact de corrección para la potencia por correas (tabla 11)

Pr = 18.53 Potencia transmitida por correa,kw

Cini = 390 Distancia preliminar entre centros,mm

Cini = 1000 Distancia entre centros normalizado,mm

Lcorrea = 2811.2 Largo de la correa,mm

Lcn= 4000 Largo de la correa normalizado (tabla 12),mm

Cfin= 1594.4 Distancia final entre centros,mm

C1 25 Tolerancia de instalación (tabla 12),mm

C2 60 Tolerancia de instalación (tabla 12),mm

Cmin = 1569.4

Cmax = 1654.4

factork = 0.11 Factor de corrección para el arco de contacto

factork1 1.04 Tabla 12

factork2 0.94 Tabla 12

Z = 1.39 Número de correas requeridas

Z = 2 Número de correas adoptadas

( CALCULO Y RECOMENDACIONES PARA CORREAS GOOD YEAR)

Pot = 5 hp. n1 = 1470 rpm. n2 = 3000 rpm.

1. factor de servicio. Fs1 = 1.2

Por las condiciones de funcionamiento:Fs = 1.2 + 0.1 = 1.3

Potencia de proyecto:Potproy = HPexigido * Fs

Potproy = 5 * 1.3

22


Potproy = 6,5 hp.2. Perfil de la correa.

De las tablas se obtiene que necesitamos correas de tipo A con un rango de 3 a 5 plg., de diámetro para la polea motriz.

3. Relacion de velocidades:

4. Diámetros primitivos (Dp , dp) de las poleas (diámetros de paso).

Para nuestro caso asumiremos dp = 4 plg.

Por tanto :Dp = RT * dp

Dp = 8,16 plg.

5. Velocidad periférica (V).

V = 0.262 * dp * n1

V = 0.262 * 4 * 1470V = 1540.56 rpm.

Recalculamos RT :

6. Distancia entre centros.

OBSERVACION. La distancia entre centros puede ser mayor a 16.83 plg., pero no puede ser menor. Nosotros tomaremos como distancia entre centros 35.12 plg., o 892mm. Ya que es la distancia del eje del motor al centro del eje de la maquina.

Por tanto no es necesario calcular esta distancia.

Longitud de la correa:

23


Por tanto la correa será: B - 330

7. Factor del área de contacto: FAC

FAC = 0.92 (interpolando)

FLP = 0.85 (interpolando)

Determinación del hp básico por correa.

Hp básico = 3,6

Determinación del hp adicional por correa.

Hp adicional = 0,4

Determinación del hp clasificado.

HP clasificado = Hp adicional + Hp adicional

HP clasificado = 4

Determinación del HP efectivo.Potencia efectiva:

Potefectiva = Potclasif * FAC * FLP

Potefectiva = 3.12 hp.

Numero de correas:

6.2 CALCULO DEL EJE DEL MOLINO DE MARTILLOS

24


Para lo cual se cuenta con los siguientes datos:

Peso del ventilador ( ).

Peso de todos los elementos de trituración ( ).

Fuerza en el eje Y de la polea ( ).

Fuerza en el eje X de la polea (

Torsor total producto de la potencia transmitida, 5hp ( .

Torsor transmitido al ventilador ( ).

Torsor transmitido al molino ( ).

Cargas sobre el eje.

Cálculo de reacciones:

Plano Y-Z:

Plano X-Z:

25


Los diámetros del eje calcularemos solo para los puntos mas esforzados, como se puede observar los demás puntos del eje tienen esfuerzos menores que estos dos puntos.

6.7 ANÁLISIS DE CARGA ESTÁTICA – FLEXIÓN Y TORSIÓN

La determinación de las dimensiones de un eje es un problema más simple cuando actúan cargas estáticas que cuando las cargas son dinámicas. Y aun en este caso, es decir, con cargas de fatiga, una estimación preliminar de las dimensiones es necesaria muchas veces para lograr un buen inicio en la resolución del problema.

Los esfuerzos en un punto de la superficie de un eje redondo macizo de diámetro d, que se someten a cargas de flexión, axiales y de torsión son:

( Diseño en Ingenieria Mecánica. Shigley 5ª Ed.)

Donde la componente axial de puede ser aditiva o sustractiva. Obsérvese que las tres

cargas M, F y T ocurren en la sección que contiene el punto superficial específico.

( Diseño en Ingenieria Mecánica. Shigley 5ª

Ed.)

Introduciendo los valores de los esfuerzos permisibles a partir de las ecuaciones se tiene que:

26


( Diseño en Ingenieria Mecánica. Shigley 5ª Ed.)

Punto1.

Donde:

Para un acero SAE ó AISI 1020 HR. (Resistencia de fluencia, Sy = 30 kpsi.).

Reemplazando tenemos:

Punto 2.

27


Donde:

Para un acero SAE ó AISI 1020 HR. (Resistencia de fluencia, Sy = 30 kpsi.).

Reemplazando tenemos:

6.5 ANÁLISIS POR FATIGA

El análisis o diseño se hará en base a la teoría del esfuerzo cortante máximo para una duración del eje de vida infinita.

Se considera un eje rotatorio con esfuerzo por flexión completamente invertida y el esfuerzo torsional estable. Utilizando el subíndice a para señalar la amplitud de esfuerzo alternante y el m para esfuerzo de punto medio o esfuerzo estable.

Las relaciones de falla utilizadas son la línea de Goodman modificada y la correspondiente verificación de la falla por fluencia plástica.

(Goodman)

(Fluencia) ( Diseño en Ingeniería Mecánica. Shigley.)

La ecuación para el cálculo de los diámetros es:

( Diseño en Ingeniería Mecánica. Shigley 5ª Ed.)

Donde:

n = Factor de seguridad (1.8)

Ma = Momento alternante.

Se = Resistencia a la fatiga del elemento mecánico

corregido para la pieza.

Tm = Momento torsional medio.

28


Sut = Resistencia mínima a la tensión.

Para un diseño de vida infinita tenemos:


Con


Donde:

Límite de resistencia a la fatiga de la muestra de viga

rotatoria.

Factor de superficie

Factor de tamaño

Factor de carga

Factor de temperatura

Factor de efectos diversos.

Usando un material para el eje acero AISI 1020 HR (Sut = 30kpsi.).(Tabla A-20)

Factor de superficie.

Factor de tamaño.

29


Factor de carga.

(Torsión y cortante).

Factor de temperatura

(Temperatura de 20°C).

Factor de efectos diversos.

Factor de concentración de esfuerzo.

Con D = 1,25 in.

d = 1 in para D = 1,15...1,3d.

Y para r = 0,125 in. d = 1 in.

De la (tabla A-15-9, 848) con los valores de .

1,57.

En la (figura 5-16, 244) se obtiene q = 0,75, que corresponde a r = 0,125in.

Con estos valores calculamos:

6,33 kpsi.

Punto1. (En el hombro o resalto del cojinete derecho).

Corregimos valores con este diámetro.

30


Punto2. (en el hombro o resalto del cojinete izquierdo).

Corregimos valores con este diámetro.

Para los radios de empalme asumimos los siguientes valores

Diámetros normalizados.

Para el punto C.D3 =

Para el punto D.

Para el punto E.Para compensar el efecto de entalla de un cubo, se disminuirá en la zona correspondiente el

diámetro del árbol hasta 1,15....1,3 d. (radio de redondeado en el escalón .

31


Para el punto B.

Para el punto A.

Cuadro resumen de diámetros

Parte que

embona

Número de

diámetro

Diámetro

mínimo en plg

Diámetro especificado en

plg y mm

Ventilador D1 0,35 0,625 16

Polea D2 0,46 0,750 20

Cojinete D3 0,60 0,984 25

Rotor D4 0,62 1,25 32

cojinete D5 0,47 0,984 25

7. CÁLCULO DEL DIÁMETRO DE LOS PERNOS DE SUJECIÓN AL EJE Y

ENTRE DISCOS

Según las condiciones de trabajo tenemos:

Momento máximo debido a la fuerza del par torsor.

Donde:

rTF

Para r = 0,625in.

T = 90lbin.

Cálculo del diámetro del perno.

32


Esfuerzo en el perno de sujeción al eje motor.

sZc

sIM


Para lo cual se utiliza la resistencia a la fatiga.

Donde:


Para un acero SAE GRADO Nº. 2.

La resistencia en fluencia en torsión (cizalladura) esta comprendida

frecuentemente entre 0,5Sy y 0,6Sy.Se emplea 0,6Sy.

Con un coeficiente de cálculo de 3, el esfuerzo es:

Siendo:

Despejando d tenemos:

Utilizaremos pernos SAE GRADO Nº 2 ò ASTM Num. A307

Diámetro del perno de sujeción de los discos al eje.

Cálculo del diámetro de los pernos de ajuste entre discos.

33


Eje hueco de sujeción de los discos, y así mismo al eje.

Momento Torsor máximo debido a la fuerza en los martillos.

Dividiendo entre tres por que la sujeción será por tres pernos, entonces tenemos:

Esfuerzo de corte en los pernos de sujeción entre discos.

Donde:

r = 1,08 in.

T = 83,33lbin.

Cálculo del diámetro del perno por resistencia a la fatiga.

sZc

sIM


Donde:

Para un acero SAE Grado num. 2.

La resistencia en fluencia en torsión (cizalladura) esta comprendida

frecuentemente entre 0,5Sy y 0,6Sy.Se emplea 0,6Sy.

Con un coeficiente de cálculo de 3, el esfuerzo es:

34


Siendo:

Despejando h tenemos:

Utilizaremos pernos SAE Grado Num.2ò ASTM Num. A307

Diámetro de los pernos de sujeción entre discos será.

Cálculo del diámetro de los pernos de sujeción entre discos,

utilizando la resistencia máxima del eje, para lo cual tenemos:

Para: C1020 laminado en caliente,

Para: Acero SAE Grado Nº2

Torsor máximo en el eje del molino a martillos.

16*

* 3

N

dST S

Donde:

N = 3,5 Coeficiente de cálculo basado en la resistencia de fluencia en cizalladura que prevee

el efecto de concentración de esfuerzos.

Los pernos pueden romperse por cizalladura pues esta incrustado en un agujero del eje para

poder soportarlo. Diámetro mayor del perno (d = 0,5625in) se supone que es suficiente para que

resista.

Área del perno:

La fuerza resistente correspondiente es: ASF S * Y el brazo de momento de esta resistencia es:

35


Por tanto el momento de torsión T es:

De donde SS es:

El coeficiente de seguridad es:

S

yS

S

SN

Donde:

Cizalladura del perno, prescindiendo de la fricción.

Por compresión tenemos:

El área de compresión vale

La fuerza resistente correspondiente es:

ASF C *

Y el brazo de momento de esta resistencia es:

De donde CS es:

El coeficiente de seguridad es:

C

yS

S

SN

Donde:

Del eje por ser menos resistente.

N = 1,2 Compresión sobre perno y eje.

Entonces se utilizaran pernos de 0,5625in SAE Grado Nº 2. Para sujetar ó acoplar al eje todo

el conjunto del molino a martillos

8. SELECCIÓN DE LOS RODAMIENTOS RÍGIDOS DE BOLAS PARA EL

MOLINO

El juego es interno radial normal, de una sola hilera y sometido a cargas radiales sin carga

axial. La selección de los rodamientos se lo realiza del Manual SKF.

36


Datos:

- Vida esperada del rodamiento.- Para una máquina de 5hr de trabajo, parcialmente utilizada, con

transmisión por correa para uso general

- Vida del rodamiento en base 10.- Tenemos el valor de

- Vida del rodamiento.- Según la fórmula

Con n = rpm. Del eje

- Carga dinámica.-

- Capacidad de carga dinámica.-

Donde k = cte. Que define el tipo de rodamiento (k = 3)

Elegimos un rodamiento.

6005 d = 25 mm. C = 11200N Co = 5600N D = 47 mm. B = 12 mm.

- Verificación.- Según la inecuación. Donde C = Capacidad de carga dinámica.

Calculamos la vida útil del rodamiento para FR = C.

Donde se ve que:

37


Por tanto la vida útil del rodamiento elegido será mayor al estimado. Por tanto el

rodamiento elegido para ambos extremos es:

6005 d = 25 mm.

Características de los rodamientos de bolas de ranura profunda.

9. CÁLCULO Y DISEÑO DEL CICLON www.enq.ufsc.br/disci/eqa5313/separacao

%20sol_liq%20%20de%20gases.htm#Dimensionamento

9.1. DESCRIPCIONLos ciclones son uno de los

equipos más empleados dentro de las operaciones de separación de partículas sólidas de una corriente gaseosa, además de poder emplearse para separar sólidos de líquidos. Su éxito se debe en parte a que son equipos de una gran sencillez estructural debido a que no poseen partes móviles y a que apenas exigen mantenimiento.

Además destaca el hecho de que, al hacer uso de fuerzas centrífugas en vez de gravitatorias, la velocidad de sedimentación de las partículas se incrementa en gran medida haciéndose más efectiva la separación.

Un separador ciclónico está compuesto básicamente por un cilindro vertical con fondo cónico, dotado de una entrada tangencial normalmente rectangular.

La corriente gaseosa cargada con las partículas sólidas se introduce tangencialmente en el recipiente cilíndrico a velocidades de aproximadamente 30m/s, saliendo el gas limpio a través de una abertura central situada en la parte superior.

Por tanto, se observa que el modelo de flujo seguido por el gas dentro de los ciclones es el de un doble vórtice. Primero el gas realiza una espiral hacia abajo y por la zona exterior, para después ascender por la zona interior describiendo igualmente una hélice.

Las partículas de polvo, debido a su inercia, tienden a moverse hacia la periferia del equipo alejándose de la entrada del gas y recogiéndose en un colector situado en la base cónica.

38


La eficacia de un ciclón está determinada en gran medida por su tamaño. Se ha comprobado que los ciclones de menor diámetro son los que proporcionan mejores eficacias en la separación de partículas. Asimismo se observa que la altura total del equipo también afecta a la eficacia, aumentando ésta con la altura. Según este criterio se consideran los siguientes tipos:

- muy eficientes ( 98 - 99%)- moderadamente eficientes ( 70- 80%)- de baja eficiencia ( 50%)

Con las relaciones geométricas:

Eficiencia de captaciónVarias expresiones teóricas y semi empíricas han sido propuestas para prever la eficiencia de captación de un ciclón, pero existen otros métodos experimentales de mayor confianza

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= Eficiencia de selección D’= Diámetro de corte de para el tamaño de partícula en el que la eficiencia es del 50% en el ciclón considerado. En la práctica lo que se especifica en un proyecto es la eficiencia de separación deseada para partículas de un determinado tamaño.D. Relación empírica de Rossin, Rammler e Intelmann:

B = Largo del ducto de entrada al ciclón; N = Número de vueltas dadas por el gas en el interior del ciclón ( igual a 5 ); v = velocidad de entrada del gas al ciclón basada en un área B.

= viscosidad del aire; = Densidad del aire; S = Densidad del sólido. Dimensionamiento

De la ecuación 01 tenemos :

para N = 5

Cálculos: Después de establecido el porcentaje de captación para las partículas de tamaño D especificado en la curva de eficiencia, se halla el valor D/D’.

- Se Calcula D’; Con la eficiencia de captación de 90% se calcula de la curva la relación D/D`Donde:

D/D`=3Con un D=50 m calculamos D`

D’= 50 / 3 = 16.67 m = 16.67 x 10 -4 cm

- Se Calcula- DC (Ecuación 02 )

Para el cálculo de DC en necesario conocer los valores de la densidad del aire, la densidad del sólido, la viscosidad del aire, los cuales se obteneros de tablas, también se requise de Q el caudal y v la velocidad, estos valores son:

=0.00109425gr/cm3

=0.72gr/cm3

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=1.96x10-4gr/cm3

Q = 2250kg/h=625000gr/sv = 25m/s=2500cm/s.

4

243

1096.1

)1067.16(*)10094.172.0(*2500*96.13

x

xxDc

Tomamos

- Se especifican las demás dimensiones:

Lc=Zc=2Dc=2*100cm

Lc=Zc=200cm

4

DcB cmB 25

- Para una altura de entrada:

2500*25

625000H

Dimensiones finales del ciclón

L=2m=78.74 plg.

Z=2m=78.74plg.

Ds=1m=39.37plg.

J=0.25m=9.84plg.

B=0.25m=9.84plg.

H=0.5m=19.685plg

Diseño de estructura de soporte del ciclón.-

La estructura de soporte será de acero y el cálculo se realizara por el método de L.R.F.D.La carga muerta representa el peso propio del ciclón, además del peso del material cuando este trabajando es decir que tomaremos toda la carga que siempre va estar presente sobre los soportes.Suponemos que el espesor de la plancha será 1/16 pulg. Y con los datos obtenidos anteriormente realizaremos el cálculo del peso de todo el ciclón.

Wciclon = 284.972 lb. Con un espesor de 1/16 plg.

PD = 284.972 lb.

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La carga viva es la que esta presente durante un tiempo determinado en nuestro caso este será el peso de lo que será el cereal.

Wcereal = 50 lb aproximadamente

PL = 50 lb.

Usando la combinación tenemos que la carga de diseño es:

P’u = 1.2 PD + 1.6 PL = 422 lb. (DISEÑO DE ESTRUCTURAS - McCORMAC)

Como esta carga estará soportada por tres patas o soportes, la carga de diseño que soporte cada pata o columna será:

P’u / 3 = 140.88 lb

Calculamos:

(DISEÑO DE ESTRUCTURAS - McCORMAC)

Donde:Fy = 36 ksi (limite de fluencia).K = factor de longitud efectiva.E = Modulo de elasticidad.L = longitud de la columna.R = radio de giro mínimo.

La carga máxima que puede soportar el perfil se lo calcula con la siguiente expresión:

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Donde:

Para nuestro caso como la columna en un extremo esta soldada y en el otro empotrado podemos asimilarlo al caso de empotrado articulado el cual tiene una:

K =0.8L = 70 in.

Supongamos recomendado.

Con esta área obtenida recurrimos a tablas y obtenemos:

El perfil Tubin circular de 3/4 plg. de diámetro el cual tiene las siguientes características:

A = 0.250 in 2

Rmin = 0.261 in.

Con esto calculamos nuevamente:

Con esta relacion de esbeltez obtenida recurrimos a tabla 3-36 (LRFD):

Con Fcr calculamos Pu y comparamos con P’u:

El perfil obtenido es el adecuado para resistir las cargas del ciclón cuando este trabajando y así mismo cuando este parado.

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DISEÑO DEL MOLINO DE MARTILLOS2

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