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NDICE DE ECUACIONESEcuacion 6.1a.- Clculo de la Capacidad de transporte .......................................... 45
Ecuacin 6.1b.- Capacidad de transporte ................................................................ 46
Ecuacin 6.2.-rea transversal del producto sobre el transportador ....................... 46
Ecuacin 6.3.-base real del rea ocupada por la papa ............................................. 46
Ecuacin 6.4.- Peso Lineal de la carta .................................................................... 46
Ecuacin 6.5.- Peso Lineal de los rodillos .............................................................. 47
Ecuacin 6.6.- Calculo de la tensin en la zona de retorno .................................... 50
Ecuacin 6.7.- Calculo de la tensin en la zona Curvilinea .................................... 50
Ecuacin 6.8.- Calculo de la tensin en la zona de Carga ...................................... 50
Ecuacin 6.9.- Calculo de la tensin en el tambor motriz ....................................... 51
Ecuacin 6.10.- Carga de corte o carga de labor de la banda ................................. 51
Ecuacin 6.11.- Peso lineal de la banda .................................................................. 52
Ecuacin 6.12.- Clculo del tensor.......................................................................... 53
Ecuacin 6.13.- Dimetro del tambor ..................................................................... 54
Ecuacin 6.14.- Clculo de la potencia del motorreductor ..................................... 54
Ecuacin 6.15.- Calculo altura disponible Etapa 1 ................................................. 80
Ecuacin 6.16.- Caudal del fluido ........................................................................... 81
Ecuacin 6.17.- Calculo Numero de Reynolds ....................................................... 82
Ecuacin 6.18.- Calculo de la altura de bombeo ..................................................... 86
Ecuacin 6.19.- Altura de succin .......................................................................... 86
Ecuacin 6.20.- Calculo de la velocidad del fluido ................................................. 86
Ecuacin 6.21.- Altura de velocidad en la succin ................................................. 87
Ecuacin 6.22.- altura por prdidas primarias y secundarias .................................. 87
Ecuacin 6.23.- Calculo de la altura de descarga tramo 1 ...................................... 88
Ecuacin 6.24.- Velocidad del fluido tramo 1 ........................................................ 88
Ecuacin 6.25.- altura de velocidad en la descarga tramo 1 ................................... 89
Ecuacin 6.26.- Calculo de la velocidad de salida del chorro de agua ................... 92
Ecuacin 6.27.- Calculo de la altura de presin ...................................................... 93
Ecuacin 6.28.- Clculo de la cabeza de succin neta positiva .............................. 94
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CAPITULO 1
1 ASPECTOS GENERALES
1.1INTRODUCCION
La papa es un cultivo muy difundido a nivel mundial, cultivndose cerca de 5000
variedades. La mayor diversidad gentica de papa se encuentra en las tierras altas de los
Andes. La mayora de las papas nativas son cultivadas sobre los 3000 m.s.n.m., a sta
altura la fuerte radiacin solar y los suelos orgnicos andinos brindan a estas papas
caractersticas especiales.
Es un tubrculo harinoso comestible producido por ciertas plantas de un gnero de la
familia de las Solanceas; el nombre se aplica tambin a las plantas y es debido a la
confusin que se cre en Espaa entre las voces americanas papa y patata. La patata
blanca comn es un alimento bsico en casi todos los pases templados del mundo.
La papa es uno de los tubrculos ms consumidos en nuestro pas. Es el tubrculo
procedente de la planta Solanum tuberosum, proveedora de una gran cantidad de
nutrientes y de energa, por su contenido de almidn, que en promedio puede alcanzar
un 14%. Su contenido en protena y grasa es bajo
Anualmente, Bolivia produce alrededor de 750 mil toneladas de papa, cuya totalidad vaa abastecer el mercado interno.
Bolivia cuenta con ms de 1.400 variedades de papa. Esto, sumado a su capacidad de
produccin anual, podra hacer atractiva la idea de la exportacin y de nuevas maneras
de llegar a industrializarla.
Empresas que se dedican a la comercializacin e industrializacin de la papa requieren
alimentos de alta calidad y sobre todo higinicos. Esto tiene mucha importancia en la
papa pues esta crecen en la tierra y para ser llevados a un supermercado o usarla como
materia prima, antes de cualquier proceso, estas deben estar bien lavadas y sanas.
Uno de los productos ms comerciales y que requiere ser limpiado en su totalidad es la
papa, por lo que el objetivo del presente documento es disear y construir una mquina
apta para lavar a este tubrculo con un enfoque a la industria procesadora de papa, de la
manera ms eficiente mejorando su calidad de limpieza y costos.
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1.2ANTECEDENTES GENERALES
La industrializacin de la papa en Bolivia es una actividad relativamente nueva que
comenz a desarrollarse en estos ltimos diez aos.
La industria demand 26.000 toneladas del producto, de acuerdo con estudios
realizados al 2003 y 2004, estas industrias ofrecen diversos productos procesados o
semiprocesados que amplan la forma de consumo.
Del total de empresas que industrializan este tubrculo, el 70 por ciento produce papas
fritas en bolsa y pellets de papa, en tanto que 27 por ciento fabrica sopas, fcula o
almidn, galletas, chuo y tunta embolsados. El menor porcentaje produce papas pre
fritas congeladas.Si bien se producen un gran nmero de variedades de papa en nuestro pas, son
determinados los parmetros o caractersticas en el momento de adquisicin del
producto.
La industria procesadora, es quien en definitiva viene a imponer a los productores
requerimientos cualitativos del producto, como ser su tamao y variedad. Esta calidad
viene exigida por la industria en el momento de adquisicin del producto y son
proporcionadas a travs de la las empresas comercializadoras.
Algunas de las variedades ms utilizadas en la industria son:
Tabla 1.1: Variedades de Papa utilizadas en la industriaFUENTE: Fundacin PROIMPAProyecto papa andina
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La demanda nacional de papa (como materia prima) estimada que requiere la industria,
se ha calculado multiplicando el nmero de empresas por el promedio de produccin de
la categora de empresa, estos datos representan la demanda nacional de papa por la
industria
Cuadro Demanda nacional de papa por la industria en t/ao (datos estimados).
Tabla 1.2: Demanda nacional de papa por la industriaFUENTE: Fundacin PROIMPAProyecto papa andina
Categora A: Industrias grandes
Que cuentan con equipo adecuado al procesamiento de papa y el personal entrenado
para el uso y manejo especifico de cada proceso, con una produccin mayor a las 150
t/ao de papa fresca. En Bolivia no se tienen industrias de papa en esta categora.
Categora B: Industrias medianas
Si bien stas cuentan con equipo adecuado para el procesamiento de papa, su capacidad
productiva es baja y solo logran producciones entre 100 a 150 t/ao. A esta categora
corresponden cuatro industrias de papa frita en hojuelas, una de envasado de chuo y
tunta y una que fre los pellets de harina de papa importados.
Categora C: Industrias pequeas
Talleres de procesamiento de papa que cuentan con equipo adaptado o de muy pequea
Capacidad, logrando procesar entre 10 a 100 t/ao de papa. En esta categora estn
cinco industrias de papa frita, dos de chuo y tunta y una de fritura de pellets de harina
de papa.
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Categora D: Empresas artesanales
Pequeos talleres que no cuentan con equipo adecuado y la mayor parte de las tareas se
realizan en forma manual, empleando ms personal. En esta categora se tienen 31
empresas de elaboracin de papa frita, ocho de chuo y tunta, tres de almidn y dos depapa pelada refrigerada.
1.3Descripcin del Problema
El lavado es un punto fundamental en el proceso de la papa aunque la papa se requieran
para un proceso de industrializacin o para el mercado interno, deben recibir un lavado
previo, no slo por razones higinicas, sino tambin para prevenir la suciedad o los
granitos de arena que siempre estn presentes.
Bsicamente los objetivos principales del lavado son:
Separar polvo, tierra, suciedad, partes de plantas, materias extraas, huevos de
insectos y fragmentos de insectos.
Reducir considerablemente la carga bacteriana superficial de la papa.
Mejorar la calidad y aspecto de los productos
En la situacin actual en la que encuentra las diferentes empresas dedicadas a la
industrializacin o comercializacin de la papa, muchas de estas no cuentan con
mquinas de lavado, ya que los costos de las maquinas diseadas para este proceso, son
fabricadas en el extranjero haciendo los costos muy elevados para su adquisicin. De
esa manera la tcnica de lavado se realiza de manera ineficiente y de una manera muy
convencional, siendo en algunas empresas prcticamente casi manual, convirtindose
muchas veces en un proceso aislado.
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1.4OBJETIVOS DE INVESTIGACION
1.4.1 OBJETIVOS GENERAL
El objetivo general del proyecto es: Disear y dimensionar un equipo semiautomtico
de lavado de la papa con capacidad de 5 qq/h.
1.4.2 OBJETIVO ESPECIFICO
Disear un proceso de lavado de la papa.
Calcular y seleccionar los elementos ms adecuados para el lavado del producto
con unacapacidad 5qq/h.
Disear el sistema de control de la mquina mediante la programacin PLC.
Calcular y seleccionar todos los elementos elctricos y electrnicos que
intervienen en el proyecto.
1.5JUSTIFICACION
La limpieza de la Papa es una tarea importante y bastante difcil en el proceso de
industrializacin o simplemente la distribucin del producto fresco dndole un valor
agregado. Debido a la naturaleza de este tubrculo la limpieza implica la utilizacin degrandes cantidades de agua. En los procesos manuales generalmente se emplean varias
tinas de agua y bastante personal agitando los sacos completamente llenos de producto,
por todo anteriormente mencionado se la califica de una manera ineficiente y muy
convencional ya que muchas veces el lavado se convierte en un proceso aislado.
La implementacin de un proceso controlado elctricamente provee de una serie de
beneficios como la reduccin de personal, el aprovechamiento del agua, reduccin de
tiempo de trabajo y la uniformidad en la limpieza lo cual logra un mayor
aprovechamiento del agua.
El proceso de lavado en las empresas dedicadas a la industrializacin o
comercializacin de la papa actualmente tiene las desventajas de que ocupa mucho
espacio, se desperdicia gran cantidad de agua, toma mucho tiempo y mano de obra.
Se pretende disear un sistema de lavado con mayor grado de eficiencia y con calidad
de limpieza comparado a las maneras manuales de lavado adems este debe tener ungran de ahorro de agua el cual es un problema comn en estos tipos de sistemas.
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Se ha pensado disear una mquina, que pueda reemplazar los sistemas convencionales,
por uno ms tcnico. La mquina que se pretende disear consiste en un sistema
transportador que conduce las papas mientras se produce el proceso de lavado. Este
transportador permite que el lavado de las papas pueda llegar a ser parte de una lnea de
procesamiento dando opcin a acoplar otros procesos dependiendo del propsito que se
busque, ya sea pelado, deshidratado, , un clasificado por tamao, etc.
En el desarrollo del proyecto se llegar a basarse en las empresas medianas
industrializadoras de papa usando como parmetros las cifras anuales de demanda del
producto y a los tipo de papas ms utilizadas; segn el requerimiento del producto se
llegara a realizar los clculos, diseo y selecciona miento de los componentes
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CAPTULO II.
2 ESTUDIO DE CAMPO
2.1Industrializacin y comercializacin de la papa
En los pases desarrollados, se industrializa ms del 60% de la produccin total de
algunos tipos de Tubrculos, mientras que en los dems pases se procesa tan slo el
10%.
Por lo general, en Amrica Latina y otros pases en vas de desarrollo el consumo de
tubrculos se lo hace de manera fresca y procesadamente, pero en especial de la
segunda, por lo que este tipo de productos es el que ofrece ms oportunidades para la
expansin a nivel de empresas de gran escala y eventualmente tambin de menor escala.
En el caso de Bolivia, la industrializacin de la papa es una actividad relativamente
nueva que comenz a desarrollarse en estos ltimos diez aos. Es as que las industrias
ofrecen diversos productos procesados o semiprocesados que amplan la forma de
consumo.
La produccin de papa en Bolivia est concentrada en la sierra, siendo las principales
provincias productoras se tienen productores bsicamente en siete de los nueve
departamentos del pas. Estas zonas productoras son La Paz, Oruro, Potos,
Cochabamba, Chuquisaca, Tarija y Santa Cruz.
En trminos generales, se puede decir que el cultivo de papa en el Bolivia es producido
por pequeos agricultores (unidades familiares); alto el uso de mano de obra de la
mujer, desplazando la participacin de la fuerza de trabajo asalariada a un segundo lugar
Segn el ltimo censo agropecuario, se calcula que la produccin de papa en el Ecuadores de alrededor de 239 715.00 Tm /ao. De este volumen, se estima que tan solo 50 70
0.00 Tm /ao (20% de la produccin nacional) se procesan anualmente: 50.48%
corresponde a la industria propiamente dicha y el 49.52% corresponde al consumo de
los restaurantes.
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2.1.1 Tubrculos
En el proceso de lavado y pelado de tubrculos, se debe estudiar a fondo las distintas
variedades para conocer las caractersticas del cual estn conformados.
Un tubrculo es un tallo subterrneo modificado y engrosado en su raz donde se
acumulan los nutrientes de reserva para la planta. Posee una yema central de forma
plana y circular. No posee escamas ni cualquier otra capa de proteccin, tampoco emite
hijuelos. La reproduccin de este tipo de plantas se hace por semilla, aunque tambin se
puede hacer por plantacin del mismo tubrculo.
2.1.2 Papa (SOLANUM TUBEROSUM)
Las papas son tubrculos comestibles que constituyen un alimento muy antiguo,
utilizado por los pueblos de Amrica, antes que Cristbal Coln llegase a ella ya
existan diferentes tipos de papa en el Bolivia, como las que se puede mostrar en el
siguiente cuadro, (figura 2.1).
Tabla 2.1: Diferentes tipos de papa en el BoliviaFuente: SNAG Bojanich. 1995. PROINPA e IBTA (1995).
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La papa es un cultivo muy difundido a nivel mundial, cultivndose cerca de 5000
variedades. La mayor diversidad gentica de papa se encuentra en las tierras altas de los
Andes. La mayora de las papas nativas son cultivadas sobre los 3000 m.s.n.m., a sta
altura la fuerte radiacin solar y los suelos orgnicos andinos brindan a estas papas
caractersticas especiales.
Es un tubrculo harinoso comestible producido por ciertas plantas de un gnero de la
familia de las Solanceas; el nombre se aplica tambin a las plantas y es debido a la
confusin que se cre en Espaa entre las voces americanas papa y patata. La patata
blanca comn es un alimento bsico en casi todos los pases templados del mundo.
2.1.3 Zonas productoras en Bolivia
La produccin de papa en Bolivia est ampliamente difundida y se tienen productores
bsicamente en siete de los nueve departamentos del pas. Estas zonas productoras son
La Paz, Oruro, Potos, Cochabamba, Chuquisaca, Tarija y Santa Cruz. H. Zeballos
muestra un mapa de Bolivia para la produccin de papa de 1995. (Mapa 1).
En dicho mapa se muestran las reas de mayor produccin de papa en Bolivia y una
representacin aproximada de la produccin de ese ao.
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Figura 2.1: Mapa Zonas productoras en BoliviaFUENTE: Fundacin PROIMPAProyecto papa andina
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Figura 2.2: Zonas productoras en BoliviaFUENTE: Fundacin PROIMPAProyecto papa andina
2.1.4 Lavado - limpieza
Aunque las papas requieran un proceso de pelado o simplemente para darle valor
agregado, deben recibir un lavado previo. El lavado es un punto fundamental en el
proceso de la papa. Los objetivos principales del lavado y/o limpieza son:
Separar polvo, tierra, suciedad, partes de plantas, materias extraas, huevos de
insectos y fragmentos de insectos.
Reducir considerablemente la carga bacteriana superficial de la papa y as
aumentar la eficiencia del proceso de esterilizacin.
Mejorar la calidad y aspecto de los productos
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2.2Tipo de mquinas lavadoras
Entre los tipos de maquinarias se pueden encontrar diferentes tipos ya se por su tamao
y capacidad, estas caractersticas son determinadas en funcin al uso que se le d.
Entre la ms comn que se encuentra en la industria que se dedica al rubro del
procesamiento de papas, se encuentra la que bsicamente utiliza agua a presin para
eliminar la suciedad de la papa. La cual est dividida por mdulos de limpieza, la cual
nos da la posibilidad de aadir ms procesos a la lnea de lavado.
Dependiendo de los requerimientos de trabajo se disean las lneas de Lavado,
Encerado, Secado, Seleccin, Calibracin y Llenado de sacos de Papas.
2.2.1 LAVADO POR ASPERSIN
Probablemente sea el mtodo de lavado hmedo ms utilizado.
Consiste en exponer las superficies del alimento a duchas de agua. La eficacia del
lavado depende de los siguientes factores: presin, volumen y temperatura del agua,
distancia del producto al chorro, tiempo de exposicin del alimento a la ducha y numero
de chorros de aspersin utilizados.
Es conveniente utilizar el volumen de agua pequeo y a presin elevada no obstante
estas pueden daar las frutas maduras y blandas o las hortalizas delicadas.
Tipos de lavadoras por aspersin
Lavadora de tambor y aspersin:
Consiste en un tambor de barras o rodillos metlicos separados de forma que retengan
los alimentos y dejen pasar los destrios o residuos. El tambor gira lentamente y enposicin inclinada, estos dos factores controlan tanto el movimiento del alimento en el
tambor como la duracin del ciclo de lavado. El cilindro cuenta con un tubo central de
aspersin con cabezales aspersores o rendijas a travs de las que se dispersa el agua.
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Lavadora de cinta y aspersin:
Consiste en un transportador, por ejemplo una cinta continua perforada, que desplaza
los alimentos bajo un banco de aspersores de agua, con productos casi esfricos como
manzanas se mejora el contacto utilizando rodillos que hagan girar la fruta bajo las
duchas. Para mover las piezas pequeas se utilizan sistemas de transporte vibratorio.
Figura 2.3: Sistema de Lavado por AspersinFuente: Ingemaq Chile
Ventajas del uso:
Permite sistemas de produccin continua
Permite adaptacin de herramientas de escurrimiento en el rea de trabajo. Permite mayor rea de riego y optimizacin del agua a travs del riego
uniforme
Permite la adicin de soluciones
Reduce la intervencin del operario en la produccin
Desventajas:
Alto costo de implementacin inicial Requiere manejo de efluentes
2.2.2 LAVADO POR INMERSIN
Es el mtodo ms simple de la limpieza hmeda y con frecuencia constituye una etapa
preliminar de la limpieza de tubrculos y otros alimentos muy sucios. La tierra adherida
se ablanda y en parte se desprende junto con las piedras, arena y otras sustancias
abrasivas que pueden daar la maquinaria utilizada en las siguientes etapas. Para la
inmersin se utilizan depsitos de metal, cemento liso u otros materiales que permitan
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una limpieza y desinfeccin frecuentes. No se puede utilizar en sus construcciones
materiales absorbentes como madera, disponen en el fondo de vas de descarga
protegidas pro rejillas para eliminar las tierras densas y en los laterales, para la
eliminacin de los detritos ligeros que flotan.
Se puede mejorar la eficacia de la limpieza por inmersin:
Desplazando el agua por medio de agitadores de hlice alojados en el depsito.
Moviendo el producto en el seno del agua por medio de paletas de movimiento
lento.
Estos procedimientos tienden a deteriorar los productos delicados. Tambin se puede
agitar haciendo burbujear aire procedimiento til para productos delicados como fresas,esprragos,... o para productos que atrapan la basura en su interior como espinacas o
apio.
Con el objeto de economizar agua y reducir el volumen de efluentes los depsitos de
inmersin se alimentan con agua ligeramente contaminada procedente de etapas de
lavado anteriores. En esta reutilizacin contra corriente de agua de lavado es esencial un
riguroso control microbiolgico y cambiar regularmente el agua de inmersin. Para
disminuir la carga microbiana en los tanques se suele clorar el agua, en la Figura 2.4, se
muestra un ejemplo de un sistema de lavado por inmersin.
Figura 2.4: Sistema de Lavado por AspersinFuente: Ingemaq Chile
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Ventajas del uso:
Permite diseo de diferentes capacidades Bajo Costo.
Permite el uso u acondicionamiento de la materia prima con aditivos.
Alimentacin el producto: nica y centrada o mltiple y repartida.
Desventajas:
Requiere supervisin para su uso
Uso excesivo de agua.
En el caso de utilizar algn aditivo genera mayor cantidad de efluentes.
Alta intervencin del operario.
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CAPITULO III
3 MAQUINAS DE TRANSPORTE
3.1 Generalidades de los mquinas de transporte
Fig.3.1 Mquinas de transporte en la industriaFuente: www.Inman.com ;www.Hitrol.com
El desarrollo de la produccin industrial en los diferentes pases ha trado nuevas ideas y
exigencias en los equipos, como transportar materia prima durante el proceso
productivo, productos semiacabados, productos terminados. Estos equipos, los cualesglobalmente se denominan transportadores, se caracterizan por eso, que pueden:
transportar, cargar, descargar, almacenarlos por piezas y materiales agrupados sin parar
los equipos (mquinas). El desarrollo de los transportadores no acaba aqu y se hacen
los esfuerzos necesarios para disminuir los gastos de funcionamiento y el aumento en el
nivel del proceso productivo para cumplir con los objetivos industriales que influyen
para que constructivamente se perfeccionen los ya existentes y se desarrollen nuevos
Las mquinas de elevacin y transporte se utilizan ampliamente en la industria para elmanejo y transporte de materiales slidos a granel o slidos unitarios, es decir para el
almacenamiento de piezas, materiales y productos terminados de modo que estn a la
mano en el momento en que sea necesario en un proceso de manufactura u operacin de
servicio.
http://www.inman.com/http://www.hitrol.com/http://www.hitrol.com/http://www.inman.com/ -
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3.1.1Transporte continuo y discontinuo
El transporte continuo implica el almacenamiento y traslado de materiales slidos
susceptibles de fluir, como materiales finos y de flujo fcil (por ejemplo la harina de
trigo o arena), materiales en forma de granos (por ejemplo frijoles de soya), omateriales en trozos o pedruscos (por ejemplo, el carbn mineral o la corteza de
madera desmenuzada).
Fig.3.2a Mquinas de transporte en la industriaFuente: Internet
El transporte discontinuo abarca el almacenamiento y traslado de elementos que poseen
forma individual integrada, como las partes fabricadas de metal, u otras que se
encuentren acomodadas en cajas, en cajones o artesas sobre
Plataformas o tarimas (debido a lo cual se denominan cargas unitarias).
Fig.3.2b Mquinas de transporte en la industria
Fuente: Internet
En los que se refiere al manejo de lquidos y gases suele dejarse al dominio industrial de
la mecnica de los fluidos, aunque el almacenamiento y traslado de tambores que
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contengan materiales lquidos se ubica ms apropiadamente, dentro del dominio del
transporte discontinuo de materiales.
3.1.2Divisin de las mquinas de transporte
Los dos tipos bsicos de transportadores utilizados en el manejo y transporte de
materiales son:
Transportadores por gravedad
Transportadores mecanizados
Dentro de los transportadores por gravedad se encuentran los trasportadores de canal,
transportadores de rodillos y ruedas o rodillos segmentados, que esencialmente utilizan
el principio de gravedad para desplazar artculos desde algn punto de mayor elevacinhasta otro punto localizado a menor altura.
En los transportadores mecanizados se utilizan motores elctricos, motores de
combustin, etc. Para accionar bandas, cadenas o rodillos en diferentes tipos de
transportadores montados sobre el piso, integrados en el o bien elevados.
3.2Transportadores
3.2.1 Bandas transportadoras
Los transportadores de banda o correa sin fin se utilizan ampliamente en la industria;
pueden alcanzar distancias hasta de varios kilmetros y desarrollar velocidades que
llegan a unos 300 [ m / min ]; son capaces de manejar miles de toneladas de material por
hora.
Fig.3.3 Transportadores de bandaFuente: www.iaf.es/enciclopedia/cintasa ;www.inman.Com
http://www.iaf.es/enciclopedia/cintasahttp://www.inman.com/http://www.inman.com/http://www.iaf.es/enciclopedia/cintasa -
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Las bandas transportadoras suelen instalarse horizontalmente o en declives que varan
de 100a 200frecuentemente llegando excepcionalmente a una inclinacin mxima de
300. Los cambios de direccin pueden lograrse con facilidad en el plano vertical de la
trayectoria de la banda, pero los cambios en el plano horizontal deben efectuarse
mediante dispositivos como canales y correderas de conexin entre las diferentes
secciones de las bandas transportadoras
3.2.2 Descripcin de sus componentes
4)
5)
2)
6)
1)
3)
8)
Fig. 3.4 Esquema de un transportador de bandaFuente: Apuntes de clases (MEC340)
1) Banda o cinta transportadora
2) Rodillos y asientos ( conduccin y apoyo de la banda )
3) Equipo de accionamiento
4) Equipo tensor
5) Tolva de cargado
6) Tolva de descargue7) Accesorios complementarios: Barandillas de seguridad, limpiadores,
desviadores, carro descargador.
8) Estructura de soporte
3.2.3Clasificacin
Los transportadores de banda por el tipo de asientos y rodillos se clasifican en:
Bandas de rodillos horizontales
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Bandas de asientos y rodillos tipo V
Bandas de asientos y rodillos tipo trapezoidal
Bandas de asientos y rodillos tipo guirnalda
Bandas de rodillos horizontales
Fig. 3.5 Banda de rodillos horizontalesFuente: Stroje de Ing. Rudolf Dvok a Kolektiv
Bandas y rodillos tipo V
La banda o cinta de asientos y rodillos tipo V, se utilizan para evitar que el material a
transportar se derrame por los laterales
Asientos y rodillos tipo V Tipo trapezoidalTipo Guirnalda
Fig. 3.6 Bandas y rodillos tipo VFuente: Stroje de Ing. Rudolf Dvok a Kolektiv
Bandas y rodillos tipo guirnalda
Los asientos y rodillos tipo guirnalda tiene la ventaja de utilizar una cantidad ms
reducida de rodamientos. Los rodillos representados en la figura 3.7son fabricados de un
material sinttico por ejemplo el Neo Pren
Entre los inconvenientes, ofrecen mayor resistencia al movimiento y por ende requieren
mayor potencia en los motores.
3.3 Transportadores articulados por cadenas
Son utilizados para el transporte de materiales con alta densidad o con peso especfico
elevado. Muy utilizado en el transporte de procesos en la industria de la minera.
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Fig. 3.7 transportador articulado por cadenasFuente: www.Conveyorspacheco.com
Si se utilizan cadenas para el transporte entonces se utilizan ruedas dentadas o catalinas
en lugar de tambores de accionamiento. Ejemplo escaleras mecnicas.
3.3.1 Componentes
Fig. 3.8 Esquema de un transportador articulado por cadenasFuente: Apuntes de Clases (MEC340)
1)Cadena articulada
2)Estacin tensora
3)Estacin de accionamiento
4)Carril de apoyo ( para la cadena )
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3.3.2Clasificacin
Por el tipo de cadena se puede clasificarlas en Transportadores de :
cadena de arrastre
Cadena de Borde
Cadenas de Envases y embalajes
Cadenas de Piso
Cadenas de Tablillas flexibles
Cadenas de Tablillas rectas
Cadenas planas
Cadena Redler
Cadena Paletas
Figura 3.9.-Transportador de cadenas ( paletas )Fuente: www.screwconveyorcorp.com
http://www.screwconveyorcorp.com/http://www.screwconveyorcorp.com/http://www.screwconveyorcorp.com/ -
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4 CAPTULO IV.
SISTEMA ELCTRICO DE CONTROL.
4.1Dispositivos de proteccin.
Es muy importante para un adecuado funcionamiento de todos los procesos en una
planta industrial que las protecciones estn adecuadamente seleccionadas, toda vez que
su funcionamiento e integridad dependen de los mismos
Por otro lado ningn sistema industrial est libre de fallas, las anomalas siempre estn
presente aunque no frecuentemente, entre ellas las que podemos destacar son: el
cortocircuito, la sobrecarga, la sobre y sub tensin y la falta de fase y neutro, las mimas
que deben ser eliminadas lo ms rpidamente posible con el fin de no daar la
integridad de los equipos y materiales
Con esta finalidad se utiliza un conjunto equipos y dispositivos de proteccin entre los
que podemos indicar:
4.1.1 Fusible.
Primeramente distinguiremos conceptualmente lo que es un cortocircuito y una
sobrecarga en trminos utilizados en el lxico elctrico.
Cortocirtuito es toda conexin accidental o intencional de dos puntos que se encuentran
bajo potenciales diferentes, la cual provoca un circulacin de corrientes mayor a 10
veces la corriente nominal de motor, denominada corriente de corto circuito.
Sobrecarga es una condicin anormal de funcionamiento y se la considera peligrosa si
la misma es permanente provocando circulacin de corriente mayores a la nominal y
menor a 10 veces la corriente nominal del motor y no peligrosa si la misma es de corta
duracin.
El fusible es un elemento de proteccin del conductor y de la carga contra
cortocircuitos. As como el conductor es seleccionado en base a la carga mxima a
soportar, as tambin el fusible debe seleccionarse en relacin a la carga pero no a la
mxima sino a la actual en juego
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Fusible Diazed
Figura 4.1 Fusible DiazedFuente: Internet
Los fusibles NH
Figura 4.2 Fusibles NHFuente: Internet
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4.1.2 Rel trmico.
Los rels trmicos son los aparatos ms utilizados para proteger los motores
contra las sobrecargas dbiles y prolongadas. Se pueden utilizar en corriente
alterna o continua. Este dispositivo de proteccin garantiza:
Optimizar la durabilidad de los motores, impidiendo que funcionen en
condiciones de calentamiento anmalas.
La continuidad de explotacin de las mquinas o las instalaciones evitando
paradas imprevistas.
Volver a arrancar despus de un disparo con la mayor rapidez y las mejores
condiciones de seguridad posibles para los equipos y las personas
4.2Interruptor automtico:
Un disyuntor, interruptor automtico, breaker o pastilla es un aparato capaz de
interrumpir o abrir un circuito elctrico cuando la intensidad de la corriente elctrica
que por l circula excede de un determinado valor o, en el que se ha producido un
cortocircuito, con el objetivo de no causar daos a los equipos elctricos. A diferencia
de los fusibles, que deben ser reemplazados tras un nico uso, el disyuntor puede ser
rearmado una vez localizado y reparado el dao que caus el disparo o desactivacin
automtica.
Se fabrican disyuntores de diferentes tamaos y caractersticas lo cual hace que sea
ampliamente utilizado en viviendas, industrias y comercios.
Figura 4.3 Interruptor automtico
Fuente: Internet
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4.2.1 TIPOS
Los disyuntores ms comnmente utilizados son los que trabajan con corrientes
alternas, aunque existen tambin para corrientes continuas.
Los tipos ms habituales de disyuntores son:
Disyuntor magneto-trmico.
Disyuntor magntico.
Disyuntor trmico.
Guardamotor.
Tambin es usada con relativa frecuencia, aunque no de forma completamente correcta,
la palabra rel para referirse a estos dispositivos, en especial a los dispositivos trmicos.
Coloquialmente se da el nombre de "automticos", "fusibles", "tacos" o incluso
"plomos" a los disyuntores magneto-trmicos y al diferencial instalados en las
viviendas.
En el caso de los ferrocarriles, se utiliza un disyuntor para abrir y desconectar la lnea
principal de tensin, cortando la corriente directamente a partir del pantgrafo al resto
del tren.
4.3Dispositivos de maniobra.
Son dispositivos que permiten establecer, conducir e interrumpir la corriente para la
cual han sido diseados.
En las aplicaciones relacionadas con automatizacin y control de procesos vinculadas
con electricidad en mquinas, dispositivos elctricos e instalaciones, existen distintos
tipos de accionamientos que permiten la gestin por medio de lo que se denomina lgica
de contactos.
4.3.1 Contactor
Podemos definir un contactor como un aparato mecnico de conexin y desconexin
elctrica, accionado por cualquier forma de energa, menos manual, capaz de establecer,
soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales del circuito, incluso las de
sobrecarga.
Las energas utilizadas para accionar un contactor pueden ser muy diversas: mecnicas,
magnticas, neumticas, fludricas, etc. Los contactores corrientemente utilizados en la
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industria son accionados mediante la energa magntica proporcionada por una bobina,
y a ellos nos referimos seguidamente.
Un contactor accionado por energa magntica, consta de un ncleo magntico y de una
bobina capaz de generar un campo magntico suficientemente grande como para vencerla fuerza de los muelles antagonistas que mantienen separada del ncleo una pieza,
tambin magntica, solidaria al dispositivo encargado de accionar los contactos
elctricos
4.3.1.1DESCRIPCION GENERAL
Figura 4.4 Descripcin de un contactorFuente: Internet
4.3.2 Pulsadores.
Pulsador: Elemento que permite el paso o interrupcin de la corriente mientras es
accionado. Cuando ya no se acta sobre l vuelve a su posicin de reposo.
Puede ser el contacto normalmente cerrado en reposo NC, o con el contacto
normalmente abierto Na.
Consta del botn pulsador; una lmina conductora que establece contacto con los dos
terminales al oprimir el botn y un muelle que hace recobrar a la lmina su posicin
primitiva al cesar la presin sobre el botn pulsador.
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Figura 4.5 Descripcin de un contactorFuente: Internet
4.3.3 Temporizadores
Un temporizador es un aparato con el que podemos regular la conexin desconexin
de un circuito elctrico despus de que se ha programado un tiempo. El elemento
fundamental del temporizador es un contador binario, encargado de medir los pulsos
suministrados por algn circuito oscilador, con una base de tiempo estable y conocida.
El tiempo es determinado por una actividad o proceso que se necesite controlar.
Se diferenca del rel, en que los contactos del temporizador no cambian de posicin
instantneamente. Podemos clasificar los temporizadores en:
De conexin: el temporizador recibe tensin y mide un tiempo hasta que libera los
contactos
De desconexin: cuando el temporizador deja de recibir tensin al cabo de un tiempo,
libera los contactos
Figura 4.6 Descripcin de un contactorFuente: Internet
4.3.4 Conmutadores
Los conmutadores al igual que los pulsadores, son dispositivos de maniobra que
proporciona seales de tipo momentneo o permanente segn sea el caso
Desde el punto de vista encontramos conmutadores de dos, tres posiciones, conretencin (sin retorno)
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Figura 4.7 Descripcin de un contactorFuente: Internet
4.4Motores
4.4.1 Categora de servicio
Categora de servicio Descripcin
AC1 Hornos
AC2 Motores de rotor bobinado anillos rozantes regula torque de
arranque
AC3 Para maquinas jaula o de induccin no es posible bajar su
velocidad ni torque
AC4 Para funcionamiento y despus de que haya estado en repos
despus de un tiempo, continuamente que haya arranques
DC2 Motores de corriente continua y conexin en paralelo
DC3 Motores de corriente continua y conexin en paralelo
DC4 Motores de corriente continua y conexin en serie
DC5 Motores de corriente continua y conexin en serie
DC6 Motores de corriente continua y conexin en compuestos
DC7 Motores de corriente continua y conexin en compuestos
Tabla 4.1.- Categoria de servicio Motores elctricosFuente: Metodologa de clculo de transportadores de banda, Universidad de Holgun, Cuba
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4.4.2 Conceptos bsicos
4.4.2.1Motor elctrico
Rotor de un motor elctrico. Un motor elctrico es una mquina elctrica que
transforma energa elctrica en energa mecnica por medio de campos
electromagnticos variables.
Algunos de los motores elctricos son reversibles, pueden transformar energa mecnica
en energa elctrica funcionando como generadores. Los motores
Elctricos de traccin usados en locomotoras o en automviles hbridos realizan a
menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos.
Son muy utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden
funcionar conectados a una red de suministro elctrico o a bateras. As, en automviles
se estn empezando a utilizar en vehculos hbridos para aprovechar las ventajas de
ambos.
Ventajas
En diversas circunstancias presenta muchas ventajas
Respecto a los motores de combustin:
A igual potencia, su tamao y peso son ms reducidos.
Se pueden construir de cualquier tamao.
Tiene un par de giro elevado y, segn el tipo de motor, prcticamente constante.
Su rendimiento es muy elevado (tpicamente en torno al 75%, aumentando a
medida que se incrementa la potencia de la mquina).
Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generacin de
energa elctrica de la mayora de las redes de suministro s emiten
contaminantes.
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CAPITULO V
5 ANALISIS Y SELECCIN DE ALTERNATIVAS PARA EL LAVADO DE
LA PAPA
5.1Transportacin y lavadoLa transportacin es una operacin de materiales, ya que sin importar el sistema
utilizado, la finalidad es la misma, transportar materiales a granel ya que si es efectuado
de una adecuada se obtienes, un proceso con ms eficacia, rapidez, sincronismo y
durabilidad del sistema elegido.
La eleccin de un sistema de transportacin depende directamente del material a
transportar, la velocidad necesario, y el cuidado para transportar el producto. Por todo
esto se har una presentacin de los diferentes tipos de sistemas de transporta que
podran ser utilizados para el lavado de la papa.
5.1.1 Transportador de banda con listones
En este tipo de alimentacin la operacin da inicio cuando el operario deposita el saco
de papas en la etapa de remojado previo al lavado, la cual consta de un tanque lleno de
agua, dentro del tanque se encuentra la banda que lleva fijado unos listones y es
accionado por el tambor motriz.El producto queda alojado en los listones de la banda y recorre hasta donde se encuentra
el tambor motriz o de accionamiento, para luego ser transportado hacia la parte superior
donde se encuentra la siguiente etapa del lavado.
Figura 5.1: Transportador de banda con listonesFuente: google.com
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Donde:
1. Cinta transportadora
2. Listones
3. Tambor motriz4. Tambor de reenvo
Ventajas
Se utilizan para una transportacin sincronizada y continua
El costo es bajo en relacin a otro tipo de transportacin
El producto no resbala ya que tiene listones en la banda
Desventajas
Debido a que los listones se empernan a la banda, se reduce la vida til de la
misma
Como una parte de la transportadora est sumergida en agua, se reduce la vida
del elemento de transmisin debido a la oxidacin.
5.1.2 Trasportador de cangilones
Tambin llamados elevadores ya que se desplazan en direccin tanto inclinada como
vertical, la alimentacin se la realiza por una tolva de carga que lleva el producto hacia
los cangilones, el rgano de traccin es una cinta o banda transportadora, una vez
elevado el producto es descargado al final del trayecto
Figura 5.2: Trasportador de cangilonesFuente: internet
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Ventajas
En cualquier tramo de la lnea produce una fcil descarga del producto.
El producto puede ser transportado en forma vertical o inclinada
Desventajas
Tiene un elevado peso por los cangilones y sus componentes.
La capacidad del producto a transportar est limitada por el tamao de los
cangilones
Tiene un elevado costo de fabricacin
5.1.3 Transportador de rodillos
Este tipo de transportadores se caracteriza por sus rodillos mviles, los mismos que se
finjan a una cadena y son accionados por medio de catalinas, se utilizan
primordialmente cuando son utilizados para ciclos de lavado de productos ya que
permite un
escurrimiento
adecuado.
Figura 5.3: Trasportador de Rodillos
Fuente: google.com
Donde:
1.- Rodillos
3.- Tambor motriz
4.- Tambor de reenvo
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Ventajas
Produce velocidades constantes de transportacio, bien sincronizadas
Debido a la disposicin de los rodillos favorece enormemente para un lavdo a
presin del produco ya que se escurre fcilmente.
Desventajas
Constante mantenimiento
5.2sistema de transmisin
Los sistemas de transmisin ms utilizados son:
Correas
engranes
cadenas
5.2.1 Correas
Ventajas
Bajo costo
Transmiten potencia para grandes distancias entre centros.
Desventajas
Existen muchas prdidas de potencia (35%)
Se reduce su potencia cuando es sometido a grandes cargas
5.2.2 Engranajes
Ventajas
Excelente para transmisin de movimiento de rotacin.
Buena confiabilidad.
No producen mucho ruido cuando su mantenimiento es adecuado
Desventajas
Dificultad en la contruccion de este tipo de transmisiones
Elevado costo
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5.2.3 Cadenas
Ventajas:
No se produce estirado o resbalamiento ya que tiene una relacin constante de
velocidad.
Mantenimiento mnimo.
Alta confiablidad.
Su eficiencia es del 98% y no produce muchas prdidas.
Desventajas:
Elevado costo.
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5.2.4 Matriz morfolgica de seleccin
Figura 5.4: Matriz morfolgica de seleccinFuente: Elaboracin propia
5.2.5 Seleccin
Como la lavadora consta de tres etapas de lavado (remojo, lavado a presin y enjuague),
se selecciona para la primera etapa la alternativa 2, una cinta transportadora con listones
ya que nos proporciona un alimentacin continua y sincronizada del producto, para la
segunda etapa se selecciona la alternativa 3, una transportadora de rodillos debido a que
es aqu en donde el producto es lavado a presin y proporciona un escurrimiento rpido
del mismo
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Finalmente para la etapa de enjuague se selecciona de igual forma la alternativa 2, una
cinta transportadora con listones debido a lo anteriormente expuesto y como aqu es el
final del lavado el producto del lavado el producto es descargado.
De acuerdo a nuestra necesidad y al anlisis de los sistemas de transmisin masutilizados, se selecciona la transmisin por cadena ya que nos brinda una buena
transmisin de fuerza, rotacin constante de velocidad y como se utilizara moto
reductores se obtienen velocidades optimas en cada etapa del lavado
5.3Descripcin de la sistema de lavado
La mquina lavadora est constituida por 3 etapas, la primera por una cinta
transportadora inclinada con listones, la misma que una vez que el producto es arrojado
al tanque para su remojo esta se encarga de elevar la papa hacia la segunda etapa, en
donde se realiza el lavado con agua a presin mientras es arrastrado por un
transportador horizontal de rodillos, que facilita su escurrimiento, en esta etapa el agua
no se desperdicia ya que recircula al tanque de enjuague.
Finalmente el producto es descargado en el segundo tanque de enjuague en donde se
encuentra otra cinta transportadora inclinada con listones que eleva el producto hacia la
tolva de descarga.
Se utilizara un sistema de bombeo para el lavado a presin, el agua recirculara para que
no exista perdida innecesaria de agua en ninguna etapa de lavado, garantizando
previamente un adecuado sistema de filtrado de agua para evitar daos en la bomba y en
algn punto del sistema de agua instalado.
El rea de terreno disponible depender directamente del espacio fsico que va ser
utilizado por el conjunto de mquinas diseadas, y sern dispuestas de tal manera que
faciliten su instalacin y mantenimiento
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CAPITULO VI
6 DISEO Y SELECCIN DE LOS COMPONENTES DE LA MQUINA
6.1Parmetros funcionales
Para el anlisis de nuestra equipo de lavado de papa, destacamos las partes mas
importantes como son:
Transportador inclinado de banda con listones para la etapa de remojo del
producto.
Transportador de rodillos para la etapa de lavado con agua a presin
Transportador inclinado con listones para la etapa de enjuague del producto
Fig. 6.1 Esquema general de la lnea de lavado
Fuente: Elaboracin propia
6.2Volumen del producto a lavar
El equipo de lavado de papa estar diseado para para una capacidad de lavado de
5qq/h, tomando en cuenta parmetros y cifras de la cantidad de papa que utiliza para su
procesamiento en una empresa procesadora del mediano, la cantidad anual utilizada de
papa llega a ser de 100 a 150 t/ao.
El resultado nos da 115 t/ao, cifra la cual se encuentra en el rango de la cantidad
utilizada por una empresa mediana procesadora de papa(verificar en tablas de anexo1).
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6.3PRIMERA ETAPA DE LAVADO
El sistema de lavado mencionado consiste en su primera etapa en un transportador de
banda con listones, imitando la funcin de un transportador de cangilones
6.3.1 Trazado de ruta y dimensiones
Las dimensiones de este transportador de banda son establecidas tomando en cuenta la
necesidad y su requerimiento, siendo uno de los parmetros principales la altura de
alimentacin, en este caso asumimos las dimensiones.
Figura 6.2. Dimensiones de la primera etapa de LavadoFuente: Elaboracin propia
Dnde:
H: Altura de descarga 1.7 m
h: Altura de carga 0.3 m
L: Longitud de transporte 3.35 m
: Angulo de transporte 30
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Figura 6.3: Primera Etapa Remojo del productoFuente: Elaboracin propia
6.3.2 Calculo del sistema de transportadores
6.3.2.1Producto a transportar
Bsicamente el objetivo de este proyecto es disear un equipo de lavado de papa
enfocndonos a la industria que procesa este producto, por tal razn tomaremos como
parmetro la variedad de papa comnmente ms utilizada en este tipo de industrias, las
variedades ms demandadas son la desire roja, sea boliviana o peruana, y la
huaycha.
Bajo estos parmetros tomaremos a la variedad desire para basarnos en los clculos, la
misma que posee las siguientes caractersticas: Peso Especfico: = 1.077 Dimetro aproximado d= 16 cm
Longitud promedio l= 12 cm
Debido a el producto a transportar tiende a no tener un lado plano, esto le permite
rodar o girara por lo que ser necesario utilizar empujadores o tambin llamados
calzos que van instalados en la banda transportadora.
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6.3.2.2Capacidad de transporte
La capacidad de transporte equivale a un caudal de alimentacin de la papa.
Ecuacion 6.1a.- Clculo de la Capacidad de transporteFuente: Fuente: Transportadores y elevadores; Antonio Miravete, Emilio Larrod
Dnde:
Q = Volumen de papa () = peso especfico del producto ()
6.3.2.3Anchura de Banda
Figura 6.4.-Vista frontal del transportadorFuente: Elaboracin Propia (Autocad 2012)
Figura 6.5.- Apilamiento del productoFuente: Elaboracin propia(Solidworks 2012)
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Debido al ngulo de inclinacin, de la banda; el producto tendr una tendencia a
apilarse por lo cual tomamos en cuenta una altura mnima de apilamiento.
La anchura de la banda est en funcin del caudal de alimentacin y viene dado por las
siguientes ecuaciones encontradas en las diferentes bibliografas sobre transportadoresde bandas:
Ecuacin 6.1b.- capacidad de transporte
( ) Ecuacin 6.2.-rea transversal del producto sobre el transportador
Ecuacin 6.3.-base real del rea ocupada por la papa
Fuente: Transportadores y elevadores Escrito por Antonio Miravete,Emilio LarrodALEXNDROV M. Mquinas de Elevacin y Transporte. 9na ed. Rusia: MIR
Q = ()= ()V = velocidad del transportador (1 m/s) valor asumido
b = (m)
B = ancho de la banda (0,65 m) valor asumido
H = altura de apilamiento 0.1 (m)
Reemplazando obtenemos lo siguiente:
b: 0,58 m
0.07 m
6.3.2.4Pesos Lineales
Peso de la Carga
Ecuacin 6.4.- Peso Lineal de la cartaFuente: Transportadores y elevadores; Antonio Miravete, Emilio Larrod
Mquinas de Elevacin y Transporte, ALEXNDROV M.. 9na ed. Rusia: MIR
Donde:
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qc= Peso de la carga ( kg/m )
Por lo tanto haciendo las conversiones de unidades correspondientes tenemos:
qc= 0,050 kg/m
Peso de la banda
El peso lineal de la banda est en funcin del ancho de la misma.
Por lo que:
qb= 30*B < qb < 35 *B
qb= 30*0.7
Dnde:
qb= peso de la banda (kg/m)(valor aproximado)
B= ancho de la banda (0,7 m)
Por lo tanto:
qb= 21 kg/m
Peso de los rodillos
Zona de carga(parte superior
Ecuacin 6.5.- Peso Lineal de los rodillos
Fuente: Transportadores y elevadores; Antonio Miravete, Emilio Larrod
Mquinas de Elevacin y Transporte, ALEXNDROV M.. 9na ed. Rusia: MIR
Anexo 5B : Catalogo Rotrans Rodillos
Dnde:
qR= peso de los rodillos zona de carga (kg/m)
GR= peso de los rodillos (9.08 kg)
CR= distancia entre rodillos (0,75 m)
Zona de descarga (parte inferior)
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Por criterio propio no se colocaran rodillos en la zona de inferior de la banda
debido a que los listones se encuentran acoplados a la banda y dificultaran la
transmisin.
Peso de los listones(ANEXO 2A)
Figura 6.6: perfil de los Listones
Fuente: google.com
Se decide poner listones cada 40 cm.
El perfil seleccionado es un ngulo de acero con las siguientes caractersticas
DENOMINACION: AL 50 X 3
PESO LINEAL: 2,29 kg/m
qL= 2,29 kg/m
6.3.2.5 Coeficientes de friccin
Se produce friccin en los siguientes casos:
1. Banda de soporte en la zona de carga
2. Banda con tambor motriz Por lo tanto:
Coeficiente de rodadura= Kr: 0,03 (para transporte porttil y en buenas
condiciones de trabajo)
Coeficiente de rozamiento: 0,2 (para tambor de fundicin o acero enambiente hmedo), 0,3 (para tambor de fundicion o acero en ambiente seco).Fuente: AVALLONE E. Marks Manual del Ingeniero Mecnico. 9na ed.
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6.3.2.6Clculo de Tensiones
El objetivo del clculo de tensiones es primordial, ya que encontrando las tensiones
podremos dimensionar la potencia del motor reductor, realizar un correcto selecciona
miento de la banda encontrando su mxima Carga de corte, de esa manera asegurando
las resistencia a las fuerzas generadas en su funcionamiento, adems hago notar que por
conveniencia en cuanto a catlogos el clculo de las tensiones se realizar usando las
unidad de kgf.
Figura 6.7: diagrama de fuerzasFuente: Elaboracin propia(AutoCAD 2012)
Zona de retorno
Haciendo un anlisis de fuerzas tenemos:
[( ) ( )]
[( ) ( ) ]
Entonces en esta zona la tensin est dada por:
[( ) ( ) ]Donde:
= longitud horizontal o proyeccin del transportador (m)
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Reemplazando los valores de tiene la siguiente ecuacin:
Ecuacin 6.6.- Calculo de la tensin en la zona de retorno
Fuente: Transportadores y elevadores; Antonio Miravete, Emilio LarrodMquinas de Elevacin y Transporte, ALEXNDROV M.. 9na ed. Rusia: MIR
Zona Curvilnea
En esta zona la tensin est en funcin del ngulo de contacto de la banda con el
tambor de reenvo.
Ecuacin 6.7.- Calculo de la tensin en la zona CurvilineaFuente: Transportadores y elevadores; Antonio Miravete, Emilio Larrod
Mquinas de Elevacin y Transporte, ALEXNDROV M.. 9na ed. Rusia: MIR
Donde
Coeficiente de rodadura (1.05 para ngulo de contacto 180)Obteniendo:
Zona de carga
En esta zona el transportador recibe la papa que se va alimentar
Ecuacin 6.8.- Calculo de la tensin en la zona de Carga
Fuente: Transportadores y elevadores; Antonio Miravete, Emilio Larrod
Mquinas de Elevacin y Transporte, ALEXNDROV M.. 9na ed. Rusia: MIR
Donde
= Coeficiente de correccin o aumento (por criterio se toma =1,3)Q= Volumen de Papa (t/h)
v= velocidad del transportador (m/s)
Por lo que se tiene la siguiente ecuacin:
Adems en esta zona se puede tambin establecer la siguiente ecuacin:
( ) ( )
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Por lo que se obtiene:
Fuente: Transportadores y elevadores; Antonio Miravete, Emilio Larrod
Mquinas de Elevacin y Transporte, ALEXNDROV M.. 9na ed. Rusia: MIR
En el tambor motrizAqu tiene validez la ecuacin de Euler
Ecuacin 6.9.- Calculo de la tensin en el tambor motriz
Fuente: Transportadores y elevadores Escrito por Antonio Miravete,Emilio LarrodALEXNDROV M. Mquinas de Elevacin y Transporte. 9na ed. Rusia: MIR
Donde:
Coeficiente de friccin entre banda y tambor motriz (por criterio = 0,3) Angulo de contacto de la banda y tambor motriz ( rad)Con lo que se obtiene:
Resolviendo el sistema de ecuaciones tenemos los siguientes valores de tensiones:
= 47.81 kg. [T min]
= 76.25 kg.= 80.07kg.= 80.07kg.= 122.04 kg. [T mx.]
6.3.2.7Seleccin de la banda
La seleccin se realiza de acuerdo a la resistencia de la banda, en la cual se tomara el
caso ms crtico que viene dado por la ecuacin:
Ecuacin 6.10.- Carga de corte o carga de labor de la banda
Fuente: Transportadores y elevadores; Antonio Miravete, Emilio Larrod
Mquinas de Elevacin y Transporte, ALEXNDROV M.. 9na ed. Rusia: MIR
Dnde segn catlogos (ANEXO 8):
q= Carga de corte o carga de labor de la banda (kg/cm)
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T= Tensin mxima de la Banda (122,4 kg)
FS= Factor de seguridad (5) valor asumido
i= nmero de lonas de la banda (2)
B= ancho de la banda (700 mm)
Por lo tanto:
q= 4,33 kg/cm
q= 24.44 lb/pulg
Se elige una Banda ANL 168 de la Marca ICOBANDAS, que tiene las siguientes
caractersticas (verificar ANEXO 8):
Tipo: 168
Nmero de lonas: 2
Espesor Cubierta Superior: 3 mm
Espesor Cubierta Inferior: 2 mm
Espesor ncleo: 2 mm
Espesor total: 7 mm
Peso: 8,3 kg/m
Carga de trabajo: 30 kg/cm
Carga ltima garantizada: 300 kg/cm
Peso lineal de la Banda
qb= 5.8kg/m
Ecuacin 6.11.- Peso lineal de la bandaFuente: Transportadores y elevadores; Antonio Miravete, Emilio Larrod
Mquinas de Elevacin y Transporte, ALEXNDROV M.. 9na ed. Rusia: MIR
Debido a que el peso lineal real de la banda es diferente al asumido, las tensiones
cambian obteniendo los siguientes valores:
= 16,74 kg. [T min]= 26,36 kg.
= 27,75 kg.
= 27,75 kg.
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= 42,87 kg. [T mx.]
La unin de la Banda es por medio de junta vulcanizada.
6.3.2.8Calculo del Tensor
Por motivo de espacio y de ubicacin se toma un tensor de tornillo.
Ecuacin 6.12.- Clculo del tensor
Fuente: Transportadores y elevadores; Antonio Miravete, Emilio Larrod
Mquinas de Elevacin y Transporte, ALEXNDROV M.. 9na ed. Rusia: MIR
Por lo tanto:
Tensor TIPO ZT4-2107 SERIE: 2000 NORMAL DUTY, tomado del catlogo de la
REXNORD.
Figura 6.8: Tensor de la Banda transportadora Etapa 1Fuente: Elaboracin Propia Solidworks 2012
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6.3.2.9Tambor Motriz y de Reenvo
Se decide que los dos tambores tengan la misma medida, para un ancho de banda de 700
mm se tiene:
Ecuacin 6.13.- Dimetro del tambor
Fuente: Transportadores y elevadores; Antonio Miravete, Emilio Larrod
Mquinas de Elevacin y Transporte, ALEXNDROV M.. 9na ed. Rusia: MIR
Dnde:
= dimetro del tambor (mm)
z = nmero de juntas de tejido en la cinta (banda) (2)
= Coeficiente que depende del # de capas y tipo de tambor segn la siguientetabla:
Tabla 6.1.- Coeficiente Tambor MotrizFuente: Transportadores y elevadores Escrito por Antonio Miravete,Emilio Larrod
ALEXNDROV M. Mquinas de Elevacin y Transporte. 9na ed. Rusia: MIR
Por lo tanto:
Segn catlogos normalizados (ANEXO 5A) ROTRANS, el dimetro normalizado deltambor es:
6.3.2.10 Potencia del Motorreductor
[]Ecuacin 6.14.- Clculo de la potencia del motorreductor
Fuente: Transportadores y elevadores; Antonio Miravete, Emilio Larrod
Mquinas de Elevacin y Transporte, ALEXNDROV M.. 9na ed. Rusia: MIR
Siendo:
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
55/116
F=
= rendimiento motor elctrico [80-90]% (0,8)Por lo tanto:
()6.3.2.11 Grafica de Tensiones
Figura 6.9: Grafica de TensionesFuente: Elaboracin propia
6.3.2.12 Seleccin de la Cadena transmisinLa seleccin de la cadena se realiza mediante un software proporcionado por el catalogo
del fabricante, el cual nos selecciona la cadena automticamente segn requerimiento.
(ANEXO 7)
Figura 10: Transmisin por Cadena
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
56/116
Fuente: Elaboracin propia (SolidWorks 2012)
Figura 6.11a, 6.11b: Selector de transmisiones por CadenaFuente: Software Renold
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
57/116
# de cadena: ANSI 50 (ANEXO 7A)
Paso (in): 5/8
Bore (in): 1,5
# de dientes: 15
Distancia entre centros (pasos): 7,5
Longitud de la cadena (pasos): 30
Designacin Catalinas: 50B15
6.3.2.13 Seleccin del moto reductor
La seleccin est en funcin de la potencia requerida y la velocidad de avance deltransportador, segn el catlogo de motor reductor SEW tenemos (ANEXO 6A):
MARCA: SEW
TIPO: R 47 DT71D4
POTENCIA: 0,5 HP
VELOCIDAD DE SALIDA: 50 rpm
TORQUE: 625 lb-in
FACTOR DE SERVICIO: 3,4
OHL (Fra.): 1110
RATIO (i): 33,79
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
58/116
6.4SEGUNDA ETAPA DE LAVADO
Una vez que la papa es previamente lavada en la primera etapa, se requiere de un lavado
con agua de presin para garantizar la total limpieza del producto, por lo que en esta
etapa utilizaremos un transportador de rodillos.
6.4.1 Trazado de ruta y dimensiones
Figura 6.12: Esquema del transportador de rodillosFuente: Elaboracin propia (AutoCAD 2012)
Donde:
h1: h2: altura de descarga (1 m)
h1: altura de carga (1 m)
L: longitud de transporte (3.35 m)
: ngulo de transporte ( 0 )
v: velocidad del transportador (0,1 m/s) valor asumido
6.4.2 Capacidad de transporte
La capacidad de transporte equivale a un caudal de alimentacin de la papa.
Dnde:
Q = Volumen de papa () = peso especfico del producto ()
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
59/116
6.4.3 Ancho del transportador
El transportador est conformado de varios rodillos que son acoplados a dos cadenas
paralelas, las mismas que son accionadas por un sistema motriz mediante un motor
reductor.
La anchura del transportador se viene a constituir en el largo de cada rodillo mvil que
lo conforma, segn criterio asumimos el ancho como 700 mm.
6.4.4 Diseo de rodillos mviles
Los rodillos mviles van a girar sobre unas correderas soportando el peso de la papa que
es descargada sobre el transportador de rodillos.
Peso de la carga
Donde:
qc= Peso de la carga (kg/m)
Por lo tanto haciendo las conversiones de unidades correspondientes
tenemos:qc= 2 kg/m
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
60/116
Clculo de momento y reacciones
Figura 6.13: Diagramas: (a) Esfuerzos, (b) Fuerza Cortante, (c) Momento Flector.
Fuente: Software MDSolid 3.1
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
61/116
El punto crtico se encuentra en el centro del eje hueco, o 12.25 kg-cm; adems conociendo el esfuerzo admisible del acero estructural de 1600
kg/cm2o 156960000N/m2 ,as hallando el mdulo de seccin se realiza las seleccin deun perfil tubo redondo extrado del catlogo de fabricante DIPAC y de un acero
estructural A36: (Ver Anexo 2B):
Sy: 2400
Sut: 4580
Dimetro exterior (D): 1 in
Espesor: 1.5 mm
Peso lineal (qL): 1,2 kg/m
Para acoplar los rodillos se necesita seleccionar una cadena con paso adecuado a la
dimensin de los tubos(Ver Anexos 7C), obteniendo:
Figura 6.14: Diseo de la cadenaFuente: Elaboracin propia
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
62/116
Figura 6.15: Cadena transportadoraFuente:http://chains.peerchain.com
La denominacin de la cadena es la siguiente (ANEXO 7C):
DENOMINACIN: ANSI C-2050
PASO: 1,25 in
ANCHO: 3/8 in
RESISTENCIA MNIMA A TENSIN LIBRE: 4882 lb/ft
PESO MEDIO: 0,58 lb/ft
DIMETRO DEL RODILLO: 0,4 in
6.4.5 Pesos lineales
Peso de la Carga
qc= 2 kg/m
Peso de los rodillos mviles
Nr= numero de rodillos requeridos
Lc= longitud de la cadena (9 m)
p= paso (0,03175 m)
Por lo tanto:
Nr= 284
http://chains.peerchain.com/http://chains.peerchain.com/ -
5/28/2018 Indices Ecuaciones
63/116
Lr= longitud de cada rodillo 0.7 m
w= peso lineal del perfil 1.2 kg/m
Peso de las Cadenas
qc= 1,08 kg/m
6.4.6 Calculo de las tensiones
Zona de Retorno
En esta zona la tensin est dada por:
[(
) (
) ]
Donde:
= longitud horizontal o proyeccin del transportador (m)H= altura de pendiente (m)
Remplazando los valores de tiene la siguiente ecuacin:
Zona curvilnea
En esta zona de reenvio las tensiones son iguales debido a que es una
transmisin por cadena la que se va utilizar.
Zona de carga
En esta zona el Transportador recibe la papa que se va a alimentar.
Siendo
1.3 1.5
Donde:
= Factor de mayorizacin (se toma =1,5)Q= Volumen de Papa (t/h)v= velocidad del transportador (0,1 m/s)
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
64/116
Por lo que se tiene la siguiente ecuacin:
Adems en esta zona se puede tambin establecer la siguiente ecuacin:
Por lo que se obtiene:
Resolviendo el sistema de ecuaciones tenemos los siguientes valores de tensiones:
= 28,58 kg. [T min]
= 56,16 kg.= 56,16 kg.= 56,16 kg.= 85,74 kg. [T mx.]
6.4.7 Calculo del tensor
Por motivo de espacio y de ubicacin se toma un tensor de tornillo.
Por lo tanto:
Tensor TIPO ZT4-2107 SERIE: 2000 NORMAL DUTY, tomado del catlogo de la
REXNOR.
6.4.8 Potencia del motorreductorDe acuerdo a la ecuacin se tiene:
[]
= rendimiento motor elctrico [80-90] % (0,8)Por lo tanto:
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
65/116
6.4.9 Grafica de tensiones
Figura 6.16: Grfica de tensionesFuente: Elaboracin propia (AutoCAD 2012)
6.4.10 Seleccin de la Cadena de transmisin
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
66/116
Figura 6.17: Grfica de tensionesFuente: Elaboracin propia(AutoCAD 2012)
6.4.11 Seleccin del motor reductor
MARCA: SEW (ver Anexo 6B)
TIPO: R 57 DT71C4
POTENCIA: 0,33 HP
VELOCIDAD DE SALIDA: 19 rpm
TORQUE: 1090 lb-in
FACTOR DE SERVICIO: 3,7
OHL (Fra.): 1790
RATIO (i): 89,71
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
67/116
6.5TERCERA ETAPA
En esta etapa se realiza un enjuague de la papa hacindola caer en otro tanque para que
sea transportada hacia la maquina picadora, para esto se utilizara un transportador de
banda igual al de la primera etapa.
6.5.1 Trazado de ruta y dimensiones
Las dimensiones son establecidas tomando en cuenta la necesidad, con el principal
parmetro que sera la altura de descarga, velocidad del transportador.
Las dimensiones son establecidas tomando en cuenta la necesidad, con el principal
parmetro que sera la altura de descarga, velocidad del transportador.
Figura 6.18: Trazado de ruta y dimensiones Etapa 3Fuente: Elaboracin propia (AutoCAD 2012)
Dnde:
H: Altura de descarga 1. m
h: Altura de carga 0.4 m
L: Longitud de transporte 2 m
: Angulo de transporte 30
V: velocidad del transportador 0.5 m/s (valor asumido)
6.5.2 Capacidad de transporte
La capacidad de transporte equivale a un caudal de alimentacin de la papa.
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
68/116
Dnde:
Q = Volumen de papa () = peso especfico del producto ()
6.5.3 Anchura de la banda
Figura 6.19a: Vista frontal del transportadorFuente: Elaboracin propia (AutoCAD 2012)
Figura 6.19a: Apilamiento del productoFuente: Elaboracin propia (SolidWorks 2012)
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
69/116
( )
Q = capacidad de transporte ()
= rea transversal del producto sobre el transportador ()V = velocidad del transportador (0.5 m/s) valor asumido
b = base real del rea ocupada por la papa (m)
B = ancho de la banda (0,5 m) valor asumido
H = altura de apilamiento 0.1 (m)
h1 = altura del listn (0,05 m) valor asumido
=coeficiente de llenado (0,8) valor asumido
Reemplazando obtenemos lo siguiente:
b: 0,4 m
0.0483 m2Segn el catlogo de bandas ICOBANDAS (ANEXO 8),se verifica la existencia del
ancho de la banda asumido B=500 mm, por lo cual no se rectifica el valor de velocidad.
6.5.4 Pesos Lineales
Peso de la Carga
qc= 2 kg/m
Peso de la banda
El peso lineal de la banda est en funcin del ancho de la misma.
Por lo que:
qb= 30*B < qb < 35 *B
qb= 30*0.5
Dnde:
qb= peso de la banda (kg/m)(valor aproximado)
B= ancho de la banda (0,5 m)
Por lo tanto:
qb= 15 kg/m
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
70/116
Peso de los rodillos
Zona de carga parte superior
Anexos: Catalogo Rotrans Rodillos (5D)
Dnde:
qR= peso de los rodillos zona de carga (kg/m)
GR= peso de los rodillos (7.5 kg)
CR= distancia entre rodillos (0,6 m)
Por lo tanto
Zona de descarga (parte inferior)
Por criterio propio no se colocaran rodillos en la zona de inferior de la banda
debido a que los listones se encuentran acoplados a la banda y dificultaran la
transmisin.
Peso de los listones
Figura 6.20: Grfica de tensionesFuente: Elaboracin propia(AutoCAD 2012)
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
71/116
Se decide poner listones cada 40 cm.
El perfil seleccionado es un ngulo de acero con las siguientes
caractersticas(ANEXO 2A)
DENOMINACION: AL 50 X 3
PESO LINEAL: 2,29 kg/m
LONGITUD REQUERIDA: 8 m
qL= 2,29 kg/m
6.5.5 Coeficientes de friccin
Se produce friccin en los siguientes casos:
1. Banda de soporte en la zona de carga
2. Banda con tambor motriz Por lo tanto:Coeficiente de rodadura= Kr: 0,03 (para transporte porttil y en buenas
condiciones de trabajo)
Coeficiente de rozamiento: 0,2 (para tambor de fundicin o acero enambiente hmedo), 0,3 (para tambor de fundicion o acero en ambiente seco).
Fuente: AVALLONE E. Marks Manual del Ingeniero Mecnico. 9na ed.
6.5.6 Calculo de tensiones
Figura 6.21: Grfica de tensionesFuente: Elaboracin propia (AutoCAD 2012)
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
72/116
Zona de retorno
Haciendo un simple anlisis tenemos:
[( ) ( )]
[( ) ( ) ]
Entonces en esta zona la tensin est dada por:
[( ) ( ) ]
Donde:
= longitud horizontal o proyeccin del transportador (m)Reemplazando los valores de tiene la siguiente ecuacin:
Zona Curvilnea
En esta zona la tensin est en funcin del ngulo de contacto de la banda con eltambor de reenvo.
Donde
Coeficiente de rodadura (1.05 para ngulo de contacto 180)
Obteniendo:
Zona de carga
En esta zona el transportador recibe la papa que se va alimentar
Siendo:
1.3 1.5Donde
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
73/116
= Coeficiente de correccin o aumento (por criterio se toma =1,3)Q = Volumen de Papa (t/h)
v = velocidad del transportador (m/s)
Por lo que se tiene la siguiente ecuacin:
Adems en esta zona se puede tambin establecer la siguiente ecuacin:
( ) ( )
Por lo que se obtiene:
En el tambor motriz
Aqu tiene validez la ecuacin de Euler
Donde:
Coeficiente de friccin entre banda y tambor motriz (por criterio = 0,3)
Angulo de contacto de la banda y tambor motriz ( rad)Con lo que se obtiene:
Resolviendo el sistema de ecuaciones tenemos los siguientes valores de tensiones:
= 59,79 kg. [T min]
= 72,41 kg.
= 76,03 kg.= 76,03 kg.= 153,06 kg. [T mx.]
6.5.7 Seleccin de la banda
La seleccin se realiza de acuerdo a la resistencia de la banda, en la cual se tomara el
caso ms crtico que viene dado por la ecuacin:
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
74/116
Dnde segn catlogos (Anexo 8):
q= Carga de corte o carga de labor de la banda (kg/cm)
T= Tensin mxima de la Banda (153.06 kg)
FS= Factor de seguridad (5) valor asumido
i= nmero de lonas de la banda (2)
B= ancho de la banda (50 cm)
Por lo tanto:
q= 7.65 kg/cm
Se elige una Banda ANL168 de la Marca ICOBANDA (Ver Anexo 8), que tiene las
siguientes caractersticas:
Tipo: 168
Nmero de lonas: 2
Espesor Cubierta Superior: 1/8 in
Espesor Cubierta Inferior: 1/16 in
Espesor cojines: 5/64 in
Espesor total: 7 mm
Peso: 8,3 kg/m
Carga de trabajo: 30 kg/cm
Carga ltima garantizada: 300 kg/cm
Peso lineal de la Banda
qb= 4.15 kg/m
Debido a que el peso lineal real de la banda es diferente al asumido, las tensiones
cambian obteniendo los siguientes valores:
= 32.80 kg. [T min]= 37.50 kg.= 37.50 kg.= 37.50 kg.= 83.97 kg. [T mx.]
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
75/116
6.5.8 Calculo del tensor
Por motivo de espacio y de ubicacin se toma un tensor de tornillo.
Por lo tanto:
Tensor TIPO ZT4-2107 SERIE: 2000 NORMAL DUTY, tomado del catlogo de la
REXNORD
6.5.9 Tambor motriz y de reenvio
Se decide que los dos tambores tengan la misma medida, para un ancho de banda de500 mm se tiene:
Dnde:
= dimetro del tambor (mm)z = nmero de juntas de tejido en la cinta (banda) (2)
= Coeficiente que depende del # de capas y tipo de tambor segn la siguientetabla:
Tabla 6.2 : coeficiente de tambor motrizFuente: Transportadores y elevadoresPor Antonio Miravete, Emilio Larrod
Por lo tanto:
Segn catlogos normalizados ROTRANS (ANEXO 5C), el dimetro normalizado
del tambor es:
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
76/116
6.5.10 Potencia del Moto reductor
[]Siendo:
F= = rendimiento motor elctrico [80-90]% (0,8)Por lo tanto:
()
6.5.11 Grafica de Tensiones
Figura 6.22: Grfica de tensiones
Fuente: Elaboracion propia(Autocad 2012)
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
77/116
6.5.12 Seleccin de la cadena de transmisin mediante software del fabricante
Figura 6.23a, 6.23b: Grfica de tensionesFuente: Elaboracin propia (AutoCAD 2012)
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
78/116
6.5.13 Seleccin del moto reductor
La seleccin est en funcin de la potencia requerida y la velocidad de avance del
transportador, segn el catlogo de moto reductores SEW tenemos:
MARCA: SEW (Ver Anexo 6C)
TIPO: R 67 DT71D4
POTENCIA: 0,5 HP
VELOCIDAD DE SALIDA: 12 rpm
TORQUE: 2550 lb-in
FACTOR DE SERVICIO: 2,1
OHL (Fra.): 2230
RATIO (i): 137,67
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
79/116
6.6Sistema de Agua
6.6.1 Descripcin del ciclo de lavado de la papa
La forma de instalacin como de su dimensionamiento, se lo realiza tomando en cuenta
el espacio fsico disponible en el lugar, es decir el depsito de agua y la lavadora tienen
su ubicacin especfica.
La lavadora se ubicar muy cerca de la toma de agua potable del lugar para ser
depositada en un tanque o cisterna y desde all mediante una bomba centrifuga
alimentar el sistema de lavado de la Papa.
Propiedades del agua a 25 C
6.6.1.1Distribucin de las tuberas para agua
El tramo 2 corresponde a 8 tuberias tipo flautas separadas 0.4 m cada una.
Figura 6.24: Distribucin de tuberas de aguaFuente: Elaboracin propia (AutoCAD 2012)
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
80/116
Figura 6.25: Tuberas de retorno al reservorioFuente: Elaboracin propia (AutoCAD 2012)
6.6.1.2 Calculo del caudal disponible en el sistema
Como nuestro sistema es un ciclo cerrado, es decir se tiene una recirculacin del agua
para evitar su desperdicio y previo a esto se realiza un filtrado adecuado para evitar que
impurezas ingresen a la bomba, para esto es necesario calcular la energa disponible en
cada una de las etapas de lavado en donde se almacena agua.
Primera etapa
Ecuacin 6.15.- Calculo altura disponible Etapa 1
Fuente: MATAIX C. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2da ed. Mxico: HARLA, 1991.Fuente:Manual de Hidrulica. 1ra ed. Mxico: Editorial HARLA, 1973.
Donde:
altura disponible 1.4 m perdidas primarias 6.15 prdidas secundarias. 6.16
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
81/116
Remplazando se tiene:
Ecuacin 6.16.- CaudalFuente: MATAIX C. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2da ed. Mxico: HARLA, 1991.
Fuente:Manual de Hidrulica. 1ra ed. Mxico: Editorial HARLA, 1973.
En el catlogo de PLASTIGAMA para tubera PVC lnea de presin E/C, se tiene quepara una prdida de carga de 1,4 m.(ANEXO 4A)
Por lo tanto:
Donde:
L= longitud de tubera 12 m
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
82/116
g= gravedad 9.8 m/s2
A= rea de flujo 0.00102 m2 Sumatoria de prdidas por accesorios (ANEXO 4B)
Tabla 6.3: Prdidas por accesoriosFuente: Catalogo Plastigama
Remplazando se tiene:
Para conocer el caudal asumimos un valor de , e iteramos calculando el # de Reynolds y
hasta que en el Diagrama de Moody de el mismo valor de asumido.
Ecuacin 6.17.- Calculo Numero de Reynolds
Fuente: MATAIX C. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2da ed. Mxico: HARLA, 1991.
Fuente:Manual de Hidrulica. 1ra ed. Mxico: Editorial HARLA, 1973.
Donde:
v = Viscosidad Cinemtica Re= Numero de Reynolds
Y:
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
83/116
Ks= rugosidad absoluta PVC (0,0015 mm)
Di= dimetro interior (mm)
Por lo tanto:
Como asumido es aproximadamente igual a el caudal del T#1 es:
Segundo Etapa
Donde:
altura disponible 0.8 m Ec. 6.44 perdidas primarias Ec. 6.45
prdidas secundarias.
Ec. 6.46
Remplazando se tiene:
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
84/116
En el catlogo de PLASTIGAMA para tubera PVC de baja presin se tiene que para
una prdida de carga de 0,8 m.(ANEXO 4A)
Por lo tanto:
L= longitud de tubera 2.3 mg= gravedad 9.8 m/s2
A= rea de flujo 0.00102 m2 Sumatoria de prdidas por accesorios (ANEXO 4B)
Tabla 6.4: Prdidas por accesorios Catalogo PlastigamaFuente: Elaboracin propia
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
85/116
Reemplazando se tiene:
Para conocer el caudal asumimos un valor de
, e iteramos calculando el # de Reynolds
yhasta que en el Diagrama de Moody de el mismo valor de asumido.
Donde:
v = Viscosidad Cinemtica
Re= Numero de Reynolds
Y:
Ks= rugosidad absoluta PVC (0,0015 mm)
Di= dimetro interior (mm)
Por lo tanto:
Como
asumido es aproximadamente igual a
el caudal del T#3 es:
Por lo tanto el caudal que entra al tanque de reserva a cerrar el ciclo es:
Aplicando el criterio de mnimo costo se determina los dimetros mximos para las
tuberasde succin y de descarga de la bomba:
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
86/116
6.6.2 Altura de bombeo Ecuacin 6.18.- Calculo de la altura de bombeo
Fuente: MATAIX C. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2da ed. Mxico: HARLA, 1991.Fuente:Manual de Hidrulica. 1ra ed. Mxico: Editorial HARLA, 1973.
altura total de bombeo (m) Altura de succion (m)
Altura de descarga (m) Succion
El sistema de succin es con cabeza esttica de succin y est dada por:
Ecuacin 6.19.- Altura de succin
Fuente: MATAIX C. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2da ed. Mxico: HARLA, 1991.Fuente:Manual de Hidrulica. 1ra ed. Mxico: Editorial HARLA, 1973.
altura esttica de succin altura de velocidad en la succin altura de perdidas primarias y secundarias cabeza o columna de presin en succin
Para un caudal Q=31 GPM [0,00194
] y
= 3in [Di=0,0864 m], se tiene que la
velocidad es:
Ecuacin 6.20.- Calculo de la velocidad del fluido
Fuente: MATAIX C. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2da ed. Mxico: HARLA, 1991.Fuente:Manual de Hidrulica. 1ra ed. Mxico: Editorial HARLA, 1973.
Remplazando se tiene:
-
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87/116
La altura de velocidad de succin esta dado por:
Ecuacin 6.21.- Altura de velocidad en la succinFuente: MATAIX C. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2da ed. Mxico: HARLA, 1991.
Fuente:Manual de Hidrulica. 1ra ed. Mxico: Editorial HARLA, 1973.
La esta dado por:
Ecuacin 6.22.- altura por prdidas primarias y secundariasFuente: MATAIX C. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2da ed. Mxico: HARLA, 1991.
Fuente:Manual de Hidrulica. 1ra ed. Mxico: Editorial HARLA, 1973.
Para hallar el coeficiente de friccin
se parte calculando el # de Reynolds y la
rugosidad
relativa, por lo que:
Rugosidad relativa:
Reemplazando se tiene:
# Re= 31892,61
Con estos valores en el Diagrama de Moody tenemos: =0,022.
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
88/116
Tabla 6.5: Prdidas por accesoriosFuente: Elaboracin propia
Por lo que para un valor de L= 1 m y =3,45, se tiene que:
Por lo que la altura de succin es:
Descarga
Tramo 1
La altura de descarga esta dado por:
Ecuacin 6.23.- Calculo de la altura de descarga tramo 1
Fuente: MATAIX C. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2da ed. Mxico: HARLA, 1991.Fuente:Manual de Hidrulica. 1ra ed. Mxico: Editorial HARLA, 1973.
Donde:
altura esttica de descarga. (2 m) altura de velocidad en la descarga. (m)
altura de perdidas primarias y secundarias (m)
cabeza o columna de presin en descarga. (0 m)
Para un caudal Q=18 GPM [0,00111
] y = = 1,5 in [Di=0,0362 m], se tiene lavelocidad:
Ecuacin 6.24.- Velocidad del fluido tramo 1Fuente: MATAIX C. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2da ed. Mxico: HARLA, 1991.Fuente:Manual de Hidrulica. 1ra ed. Mxico: Editorial HARLA, 1973.
-
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89/116
La altura de velocidad de succin esta dado por:
Ecuacin 6.25.- altura de velocidad en la descarga tramo 1Fuente: MATAIX C. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2da ed. Mxico: HARLA, 1991.
Fuente:Manual de Hidrulica. 1ra ed. Mxico: Editorial HARLA, 1973.
La altura por prdidas primarias y secundarias esta dado por:
Para hallar el coeficiente de friccin se parte calculando el # de Reynolds y larugosidad relativa, por lo que:
Rugosidad relativa:
Reemplazando se tiene:
# Re= 43754,23
Con estos valores en el Diagrama de Moody tenemos: = 0,023
-
5/28/2018 Indices Ecuaciones
90/116
Tabla 6.6: Prdidas por accesoriosFuente: Elaboracin propia
Por lo que para un valor de L= 14.5 m y =11.2 , se tiene que:
Por lo que la altura de succin es:
Tramo 2
La altura de descarga esta dado por:
Donde:
altura esttica de descarga. (2 m) altura de velocidad en la descarga. (m)
altura de perdidas primarias y secundarias (m)
cabeza o columna de presin en descarga. (0 m)
Para un caudal Q=14 GPM [0,00083
] y = 1,5 in [Di=0,0362 m], se tiene lavelocidad:
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La altura de velocidad de succin esta dado por:
La altura por prdidas primarias y secundarias esta dado por:
Para hallar el coeficiente de friccin se parte calculando el # de Reynolds y larugosidad
relativa, por lo que:
Rugosidad relativa:
Reemplazando se tiene:
# Re= 33345,54
Con estos valores en el Diagrama de Moody tenemos: = 0,023
Tabla 6.7: Prdidas por accesorios
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Fuente: Elaboracin propia
Por lo que para un valor de L= 14.95 m y
=12.65 , se tiene que:
Por lo que la altura de succin es:
Velocidad de salida del Chorro de Agua por el orificio de la Flauta
Figura 6.26: Grfica de tensionesFuente: Elaboracin propia(Autocad 2012)
Ecuacin 6.26.- Calculo de la velocidad de salida del chorro de agua
Fuente: MATAIX C. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2da ed. Mxico: HARLA, 1991.Fuente:Manual de Hidrulica. 1ra ed. Mxico: Editorial HARLA, 1973.
Siendo:
Donde:
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Vs= velocidad de salida del chorro (m/s)
Qo=caudal en cada orificio (m3/s)
n=nmero de orificios (32)
d=dimetro de los orificios (0,005 m)
Por lo tanto:
La altura de presion esta dada por:
Ecuacin 6.27.- Calculo de la altura de presin
Fuente: MATAIX C. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2da ed. Mxico: HARLA, 1991.Fuente:Manual de Hidrulica. 1ra ed. Mxico: Editorial HARLA, 1973.
Siendo
Por lo tanto:
Entonces la altura total de bombeo es:
Calculo el NPSH)d en el sistema, para esto:
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Ecuacin 6.28.- Clculo de la cabeza de succin neta positiva
Fuente: MATAIX C. Mecnica de Fluidos y Mquinas Hidrulicas. 2da ed. Mxico: HARLA, 1991.Fuente:Manual