una maquina picadora para i,a agroindustria
TRANSCRIPT
DISEÑO DE UNA MAQUINA PICADORA PARA I,A
AGROINDUSTRIA
NORMAN ALBAN SUEROrl
OSCAR ERNESTO NARVAEZ
oJlcM
¡O,ct^
Unívcrsidod rsrurr0Jtl0 de 0ccidcnf¿
Sección Eibliofsco
1 5428 z
rrruüürÍüülüurulllr
CALI
CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTE
DIVISION DE INGENIERIAS
PROGRA},ÍA DE INGENIERIA MECANICA
1993
DISEÑO DE UNA MAQUINA PICADORA PARA LA
AGROINDUSTRIA
NORMAN ATBAN CUERO
OSCAR ERNESTO NARVAEZ
TrabaJo de grado preeentado eomo requlelto parclalpara optar aI títuIo de Ingenlero Mecánico
Dlrector :
HEBERT JARAMILI,O DTAZIngenlero Mecánico
CALI
CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTE
DIVISION DE INGENIERIAS
PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA
1993
T6z/.,et5fr 32 6 t--L
4, II
Nota de aceptación
Aprobado por e1 Cor¡lté detrabajo de grado encumpl lmiento de loerequieitoe exigldoe por laCorporaci-ón UnivereitariaAutónona de Occldente paraoptar al título de IngenieroMecánico.
Preeiden
Cali, Mayo de 1993
II
DEDICATORIA
Por el apoyo y la conflanza
que me han brlndado, dedico
mi teele
A mie padree y hermanae
FANNY, NORMAN, CARMEN ELISA,
EUFEMIA.
NORI,ÍAN ALBAN
mie padres Cecilla y Oecar
OSCAR ERNESTO
III
AGRADECIHIMTIOS
Loe autorea expreean aug agpadeeimlentoe :
A HERBERT JARAMILLO I.M. M.SC. Director de Teeie,
Profeeor de Ia Corporación Univereitaria Autónoma de
Oecldente.
A Todae aquellae perEonae que en una y otra forma
colaboraron en La realización del preeente trabaJo, como eon
I.M. Profeeores de la Corporaclón Unlverettarla Autónoma de
Occldente, I.M. de Promotec, etc.
IV
TABT,A DE COIITEDIIDO
INTRODUCCION
GENERALIDADES
YUCA COMO ALIMENTO ANIMAL
PROPIEDADES FISICAS DE TA YUCA
ANALISIS DEL FUNCIONA¡'IIENTO DE I.'A MAQUINA
CARACTERISTICAS DEt DISEÑO DE tA MAQUINAPICADORA
DESCRIPCION DEL MECANISMO
DISEÑO MECANICO
SELECCION DE LAS CUCHILLAS DE CORTE
POTENCIA EN EL FIIO DE I,AS CUCHILIAS
SELECCION DEL MOTOR
SELECCION DE I,A CORREA
Dletancia entre centros
Potencia de1 dieeño
Correcelón de dletancla entre centro
Arco de eontacto
Pá9.
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2.
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A
1.
1. 1.
L.2.
2.
3.
4-
5.
5. 1.
5 .2.
5.3.
5.4.
5 -4.1
5-4.2
5.4.3
5.4.4
1
4
4
5
7
I10
11
11
L2
16
16
L7
18
19
19
V
5-4.5
5-4.6
5.4.7
5.4.8
5.4.9
5.5.
5.6.
5-7.
5.8.
5.9.
5. 10.
5. 11.
5.t2.5_13-
5-14.
5-15.
5. 16.
6.
6.1.
6.2 -
6.3.
7.
8.
8. 1-
Velocidad periférica de laVelocidad perifériea de la
Potencia báeica
Potencia adiclonal
Poteneia claeiflcada
ANALISIS DE FUERZAS DE LA
PESO DE LA POLEA
PESO DE LOS ESPACIADORES
PESO DE LAS CUCHILLAS
CALCIJLO DE LAS REACCIONES
DIAGRAUA DEL EJE
FACTOR DE SEGURIDAD
polea del
polea de1
motor
ej€
20
20
20
2L
2L
23
26
27
28
28
34
36
4L
44
47
48
51
56
56
60
63
65
66
66
POLEA
CHEQUEO POR MISES - HENCHKY.GOODMAN
SELECCION DE RODAMIENTOS
SOPORTE DE RODAMIENTO
CALADO DE LA CT{AVETA DE IA POLEA
DISEÑO DE LA TOLVA
DISEÑO DE LA ZARANDA
ANTECEDENTES DEL DISEÑO
TAMIZADORA DE MOVIMIENTO COMPLETAI,IENTERECTILINEO
TA},TIZADORA DE MOVIHIENTO VERTICAL
DESCRIPCION DEL MECANISMO
CALC{.'I,oS
PESO Y LOCALIZACION DEL CENTRO DE MASADE LA BANDEJA
VI
8.2
8.3.
I.4-8.5.
8.5.1.
8.6.
8-7.
8.8.
8.9.
8. 10.
8. 11.
8-L2-
8. 13.
8.t4.8. 15.
8.16.
8. 16. 1
8. 17.
8. 18.
CALCULO DE REACCIONES DE t,A BANDEJA
CALCULO DE LOS DISCOS
SELECCION DE CORREAS EN V
DISEÑO DE LA POLEA
FUERZAS DE LA POLEA
CALCULO DE POTENCIA
CALCULO DE LAS REACCIONES EL EJE
DISEÑO DEL EJE
CALCULO DE FACTOR DE SEGURIDAD
VIDA UTIL DEL EJE
CHEQI.'EO POR MISES _HENCKY-GOODMAN
SELECCION DEL MOTOR
VELOCIDAD ANGULAR DEL EJE
RODAHIENTO
CALCULO DE I,A CfIAVETA DE tA POLEA
ESPECIFICACIONES DE I"A ARTICULACION
Verificación del producto
MATERIAL DE LA BANDEJA
ESTRUCTURA GENERAL DEL CONJUNTO
CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFIA
ANEXOS
68
70
7L
75
77
81
82
86
89
91
93
96
97
98
101
104
106
109
109
tL2
LL4
VII
TABLA 1.
TABI,A 2.
TABLA 3.
LISf,A DE
Eefuerzo de eorte de
Centro de masa de laMaterialea
yuca
bandeJa
Páe.
6
67
111
VIII
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7-
8.
9.
10.
11.
t2.
13.
L4.
15.
16.
t7.
LI5TA DE FIGT'RAS
Esquena de la náqulna picadora
Eequema de} filo de la euchllla
Dietaneia entre centro
Correa y Polea
Fuerzae de la polea
Eequema del EJe
Dlagrama de momento vertical
Dlagra¡ra de nomentoe horlzontalee
Dlagrama de momento reeultante
Círculo de Mohr
Dlagrama de Goodnan
Dimeneión de rodamLentoe
Soporte
Chaveta de la polea
Geométrica de la tolva
FiJación de 1ae cuchillae
Repreeentael-ón eequemática de laTami-zadora deI Bordo - Cauca
Páe.
I13
18
22
23
29
30
32
32
40
43
46
48
48
53
54
IX
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGI'RA
FIGI.'RA
FIGT'RA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGI.JRA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA
18.
19.
20.
2t.
22.
23-
24-
25.
26.
27-
28.
?,9.
30.
31.
32-
33.
34.
35.
36.
37.
38.
Detalle del sietema biela-nanl-vela
Detalle deI paeador de la bielaEsquema de zaranda horizontal
Fuerzae que actúan en }oe rodanlentoede eoporte de la tamlzadora.
Repreeentación eequemática de IaTamlzadora vertlcal
Materialee de la bandeJa
Reaccionee de 1a bandeja
Dieeño de diecoe
Dimeneionee de 1a polea
Fuerzae en la correa
Reaecioneg en eL Eje
Diagrama de momentos vertlcaleeDiagrama de momentos en Z
Dlagrana de momentoe reeultante
Clrculo de Mohr
Dlagrama de Goodman
Rodanlentoe
Soporte
Chaveta de Ia polea
Eepecificaclonee de la Artleulaclón
Elementoe de Ia Artlculaclón
57
59
61
61
64
67
69
70
75
78
a2
84
85
86
91
95
100
101
LO2
104
105
x
AIIEXOS
TABIAS DE GOODYEAR
CATAIOGO DE LA CUCHILI,A
XI
REST'T{EDI
E1 proyecto conaiste en dieeñar y caleular una máquina
picadora de ruca, para el proceao de1 almidón, obtener
trozoe de r¡n tamaño ideal al f in de lograr la máxima
eficiencia de la r¡áquina ralladora-
El dleeño de Ia máqulna pi.eadora de yuca conelete en :
Cálculo del Eje porta cuchillae.
Cuchil}ae y acceeorl-oe para fiJar eI eje a la eetruetura
de la plcadora.
Seleeción del motor eléctrieo adeeuado para generar
movimiento a lae euchillae de pieado.
La máquina picadora debe aer en materlal inoxidable,
eneamblada con las demáe partee del proceao de laelaboraeión del almidón de yuca.
XII
La capacidad de Ia máqulna debe ser calculada para obtener
una tonelada de nrca picada por hora.
EI dleeño de la picadora de yuca tiene eomo baee loe
cálculoe de loe demáe proeegoa de Ia lruca, pop Io cual se
hace neceeario recalcular Ia ralladora y }a zaranda
vlbradora.
XIII
INIMDUCCIO}I
En eI proceeo de produeción de almfdón de Yuca, exieten
diferentee tipoe de máquinaa gue realizan la miama operación
en nuestro paíen teniendo como baee la maquinaria utilizadaen otroe paíeee y en e1 medlo Be ha venido adecuándolae a
las neceeidades propiae de nueetro medLo.
Lae náquinae para los ppocesoa como el lavado, picado,
rallado, colado y otroe de Ia truea Eon inveetlgadoen
dleeñadoe y construidoe en su E¡ran mayoría por el centro
Internacional de Agricultura Tropical, CIAT; por laCorporación Univereitaria Autónoma de Occidente y por launivereidad del varre. Eetoe trea organlsmoe €re han
encargado de tecnif icar y deeamollar Ia obtención del
almidón de Yuca.
Para Ia obteneión de} almidón de Yuca
han preeentado problemas mecánicoe que
correeto desamollo del proceao, uno de
difieultad gue preeenta la ralladora
de buena calidad
eetán lnpidlendo
Ioe problemae ee
Ee
e1
1a
para rallar 1a yuca
2
entera. Yucae de un tamaño coneiderable, las cualeE ae
ataecan dentro de la ralladora, dlficultando la labor.
Por tal motivo, fa funclón de 1a máqulna plcadona de yuca va
a hacer que Ia yuca grande ere reduzca en trozoe máe
pequeñoe, faellltando el trabaJo de la ralladora y de eeta
manera aumentar el rendlmlento de 1a máqulna.
Para el dleeño de la máquLna plcadora Ee va a tener en
euenta el dieeño de la náqulna ralladora de yuea eI cual ha
eldo elaborado por eetudlantee de la Unlvereldad Autónoma y
no pregenta la neceeldad de eer redleeñada. El obJetlvo de
trabaJar con eI dleeño de ralladora exl-etente eB
precle.qmente hacer '"1 eneamble dlrecto entre la máqulna
t
picadora y la ralladora de ruca, para de eeta manera
abaratar coetos.
Por ú]timo ae preeenta el empalme entre la máquina pieadora,
la ralladora y la zaranda vlbratorla la cual ee Ia eneargada
de reclblr la yuca rallada y separar l-a colada deI bagazo de
la yuca por medlo de movlmlentoe verülcales y horlzontaleegue ocasionan Ia vlbraclón de lae zarandae.
En este momento la zaranda preeenta un mecaniemo de bielamanivela eI cual solo da movlmiento en una dlrecclón eIredieeño de éeta máquina coneletirá en meJorar e}
rendimiento impartlendo Ia eapacidad de movimiento
3
(vlbraclón) en lae doe dlrecclonea a 1a vez.
Con el eneamble de lae tree máquinas re obtendrá mayor
rendlmlento y se reducirán loe coetoe tanto de fabrlcaclón
de lae máquinae como la obtenclón del almldón de ¡ruca.
1. GHRAI,IDADES
1.1. IUCA @T{O AI,IT{BÜTACION AIII}IAI,
La mayorfa de lae rafcee de yuea Ee eonerumen actualmente en
Ia allmentación humana, €o Ia utl}lzaclón de la tn¡ca como
al-imento para animalee Be eetá eetlmulando actualmente,
graciae a las inveetigaclonee adelantadae con el fln de
reemplazar loe eerealee (ingredientee coetoe en allmentoe
balaneeadoe) eepeeialmente en prodrnmae de alimentación para
porclnoe, aves y vacunos.
Como reeultado de lae lnveetigacionea en eeleeción genétfca
y eI deearrollo de eficlentee métodoe de cultlvo y práctlcae
de producclón, pareee relatlvamente fácll an¡nentar e1
rendlmiento de yuca baJo condiclonee de ca¡npo, como 1o
evidencian loe reeultadoe de ensayog reglonalee
experlmentalea deearrolladoe en el Clat. En coneecuencia,
reeulta económicemente factlble la utlllzación de la yuca
alternatlvarnente para loe mercadoe de produeclón de alnidón
lnduetrlal y de alimentoe para anlmalee.
5
L.2. PROPIEDADES FISICAS DE TA YUCA.
Para el dlseño de una máquina de !ruca ea neeeearlo conocer
el eefuerzo de eorte de la yuea para poder detenmlnar elnúmero de cuchlIlas y su tamaño lae cualeer Eon llmltadag por
Ia potencÍa.
La tabla de eefuerzo de corte, dependlendo como Ee va a
cortar la ruca y au varj-edad de forma de yuca.
A contlnuaclón veanos Ia tabla de eefuerzo de eorte.
6
Tabla 1. Eeñre¡rzo de corte de Ia yuca
Flbra Tranevereal Flbra I¡ongltudlnal
t4 coL 22t4 coL 22cM 34U-170M COL 1684H VEN
8.57456. 30266.636.2989
4.262.383.675
3-7275
2.OL?2 -6481.81.6998
7 .5L265.75664.69665.L4573.3664
1.0350.890.9488L.O21. O01s
Esfuerzo Promedio =2-O4 Eefuerzo Promedio = 0.98
Eefuerzo Promedlo Corte = 2.04 + 0.98 = 1.5 kglsnz(e) 2
z- AT{AI,ISIS DH, FUNCIOT{A}IINITO DE IA }IAQUIIIA.
Drrrante ra operaclón de la máqulna picadora ae va a cortaro trozar la ¡ruca en pedazoe náe pequeñoe. Eete corte de laruca ee obtlene al vaclar La nrca dentro de Ia tolva donde
se lrá acr¡mulando Ia yuca de una forma imegular pero
permltlendo que lae cuchlllae corte la ln¡ca y calgan por
efecto de la gnavedad y der mlemo movlmlento de lae
cuchlrlae hacla ra ralladora en forma de trozoe p€queñoe gue
le va a facllltar la labor a Ia ralladora.
En Ia flgura Be puede ver de una forma eequemá.tica elfunclonanlento de la máqulna plcadora,
tt Ga,
Cuc,h¡llaa
f,J..
I
FIGURA 1. Máquj-na picadora de yuca.
3. CANACABISIICAS DEL DISEfrO DE TA
}IAq'INA PICAMRA.
En el dieeño de 1a máguina plcadora de ]n¡ca Be tuvo en
euenta ]ae elguientee consideraciones:
Lae dlmene j-onee de Ia parte lnferrior de Ia Tolva
dependen de Ia máqulna ralladora, para que halla un
buen eneamble-
Su conetrucclón y mantenlmlento fuera aeequible en eI
medlo.
Su fácl] eneamble
Que preeentara un
mantenlmlento.
Y por úItlmo, la
alnldón de yuca.
a 1a máqulna ralladora.
baJo coeto total de fabrlcaclón y
eflcLencla en la producclón del
Un¡yerst0il0,,'-r;0[i0 de Occidenlc
Sottión Bibliofeco
4. DESCBIPCION DET T{EGAIIIS'O
La máqulna picadora báelcamente eerá eonetrulda por 4
elementoe prlncipalee que son: cuchlllae de corte, de forma
clrcular dentada, un eJe en aeero, una tolva de
almacenamlento y el motor que generará movlmlento a lae
partee.
EI eneamble del motor eon el eJe prlnclpal 6 eJe porta
euchlllae, Be hace por medio de una banda flexlble que
traneml-te e} movl-miento a lae cuehLllaE, loe cualee eetán
euJetoe al eJe por medlo de loe eepacl-adoree.
Todo el mecanl-emo eetá apoyado a una eetructura que tendrá
loe apoyog y rodamientoe neceearioe para el correeto
funclonamlento de Ia máquina. Cada uno de eetoE elementoe
ee deeerlblrán máe detalladanente en }oe próxlmoe capltuloe.
5- DISEñO !{ECA!¡ICO
5.1. SEI,ECCION DE IAS CUCITIITAS DE CORIE
Para ]a eecogencia de lae cuchlllae ae tuvo en cuenta lae
caracterleticae fleicae y qufmlcae de la yuea y Ia manera
eomo las cuchlllae deberían actuar eobre la yuca. Teniendo
en cuenta 1o anterlor y e1 modo de funclonamiento de lamáquina se 1legó a egcoger unae cuchlllae circularee de
dientee afil-adae dietribuidas en la perlferla de lae
cuchlllag eomo ee puede ver en la Flgura.
tae earaeteríeticae de la cuchilla eon:
Dlámetro lnterior : 5/8"
Diámetro exterior : 8r1"
No. de dientee : 24
No. máx. de R.P,M. : 6900
Angulo de enganche de loe dlentee : 36o
Material : Carbl-de (Componente químLco mezcla de
carbón y acero).
Referencia comereial : 27853
L2
5.2. POITEIICIA n{ EL FIIO DE IAS q]güT,tAS.
Para determlnar la potencia requerlda en eI ftlo de lae
cuchlllae se debe hallar el torque en lae cuehlllae.
f=FxfT = Torque en el f1lo de Ia cuchlllaF - Fuerza de corte
f = Radlo de la cuchillaEl dl¡ínetro de la cuehilla ee de 814
f=4t/8"=LO,47cm.la fuerza de corte F ee halla de} eefue?zo de corte
r=_-E_ F=AorAe
r = Eefuerzo promedio de corte ee lgual a 1,5 kg F/emz=
r = 8,39 Ib/puLe R/2
eegún inveetigaeiones realizadae anteriormente. (Tabla 1)
13
:l mn
FIGURA 2. Eequema del filo de la euehilla
Ao Area de corte de un dlente.
A<¡ ; 4,7 x 6,5 = L5,27 mmz
Se divide p.o? 2 porque en el eorte BoIo actúa Ia nltad del
diente.
Ac = 0,0237305 pulg.z
EI área efectlva de corte es eI 5O% del fllo de la cuchllladebido que Ia cuehilla no va actuar todo eI tlempo en laruca por su forma geométrica.
El área efectlva de corte coneta en su 100% de 24 dientee,
L4
entonces el 502í aon LZ dlentee en el plato de la cuchllIa.
En el eJe ee Ínetalarfa 5 cuchillae, entoneeE, eI área total-
de conte Atc €B i
Atc=Acx12x5
A¿e=O,02373" xLZ x5
El faetor de t,rabaJo que utlllzamoe que eetá Bometida a Iacuehllla eerá de un 7O%, eete dato ee baeado en la plcadora
de Ia Unlvereldad del Valle. Autor Martfnez, C.F.; Garefa
P. A.
La fuerza real que aetúa en la cuchllIae ee:
F=Atexrx0,7
F - t,4238 Pul2 x 8,39 Lb/sülgz R/z x O,7
F = 21,26 ]b
El torgue ee:
T-Fxi
15
T = 2L,26 Lb x 4,122 pul
f = 87,46 Ib - pulg.
La potencla requerida en el filo de lae euchillae ee:
HP=T.ñ63000
lfP = Potencla en hp
T = Torque en lb - pule
i = número de revolucionee a que gira el eJe en R.P.M.
H.P. = 87.46x8O063000
H.P. = 1,11 h.p.
16
5.3- S:EÍ¡ECCTON DEL Hg¡OR-
Según el eetudlo hecho en La máqulna ralladora de ruea y en
el anállele hecho para la máqulna pleadora, 6€ lleeó a laeoncluel-ón de utlllzar el mlemo motor para anbae máqulnae
con el obJetlvo de dienlnuir coetoe y aprovechae de la meJor
manera eI notor eeleeclonado en la máqulna ralladora.
El notor eelecelonado para la ralladora es un motor Slemene
monofáelco de 2-4 H.P de potencia y que trabaja a 18OO
R.P.H., cumpliendo con Loe requerimientoe de la máquina
picadoran Va' que éeta trabaJa a 818 R.P.M. en eI eJe de lae
cuchlIlas y neceelta una potencla de 1,11 h.p.
La tranemfelón se va a hacer por medlo de banda flexlble y
poleae, lae cualee eon seleeclonadas en el próxlmo capftulo.
5.4. SET,E@ION DE I,A MRREA
Para determinar e1
aeopladae al moton
Goodyear "Catálogo y
T". En la tabla 6
diámetro prlmitlvo mlnino para poleae
e]éctrlco, empleamoe el catálogo de
recomendacionee para correaÉr nulti-V3-de Goodyear.
Determinaremos er diánetro mínimo recomendado para 1ae
poleae acopladae a motoree eléctrlcoe.
t7
El dl¿ínetro de la polea será:
S=2,5
&¡e=Dp- ñmQe
Dp. = Dlámetro de la polea del eJe de lae cuchlllae
D¡'- = Diámetro de la polea del motor
frnr = No. de revoluclonee del motor
[c = No. de revolucionee del eJe de las cuchlllae
D¡'.=2,5"x18OO800
fo'e = tL,25 x 11"
. Egeogemog una polea de 5" y de 11" de dlánetro
reepeetlvamente porque son comercialee.
Rectlficando lae revoluclonee por lae deelEnaclonee de loe
dlámetroe de lae poleae ñ. = 818 rpm
5. 4. 1 I¡a dletancla entre cenüroe
c
Q=p¡26 + 3 Dpo_r 11"+3(5")=13"22
18
FIGURA 3. Dlgtancla entre Centroe.
5 -4-2 Potencla de1 dleeño
Hprt
Hpt" = Hn ¡:<r.gL<to x factor de eervielo
Potencia exlgido - h¡r otct-al,d,o = 2r4 Hn
Factor de Eervlclo Tabla de Goodyear pág.9
fc = 1'3
H¡rn = 2,4 Hp x 1,3 = 3,12 Hp
Para determinar lafórmula aacada en
longftud de la banda tenemoe
el catálogo de Goodyear
en cuenüa Ia
19
L¡¡= longitud de la banda
trp - 2e + L.57 (D¡po * Dpm * (D¡'. - D¡e- )24C
lp = 2 x 13 + L,57 (11 + 5) + (11-5)2(13)
Lp = 51'81 p1
Correa plana en V tlpo A50 con largo extremo 52h
5.4.3 Correcclón de dletancla entre centroe
Ce
Ce = Cr - Ip(calculado) - tr (1 = 13 -51,8-52 =13,1"22
5 -4-4
AC
AC:
El factor de corrección del Arco de
Catálogo Goodyear Páe.13 - Tabla 7-
Correas en V plana f AC = O,8075
CorreaeenV fAC=0,gg2b
Arco de contecto
180 -&'=d¡'. 60 = 180 - (11-5) 60 = L52,5oCs 13,1
,,rmo d8 0ccidcnlc
8i bliotec0
contacüo = (f Ac)
Vn
20
Factor de comecclón de1 largo: f tD
Se determlnan en Pá9. 13 - Catálogo Goodyear Tabla I
f Lp = 0,935
5.4.5 Velocldad f¡erlférlca de la ¡¡olea del motor
V = 0,262 x &'m x ea
V = 0,262 x 5 x 1800
V = 2358 pie,/mln.
5-4.6 Velocldad perlférlca de la polea en el eje de lascuchllla.e-
V = 0,262 x h'o x rlc
V = 0,262 x 11 x 818
V = 2357,5 pielmln
5-4-T Potencla báeLca
Tabla 9 Caté.Iogo Goodyear
Perfl1, A
La potencla báelca ae obtiene con lae revolucLoneer del motor
eon eI Dl¿ámetro deI motor.
2L
Hp bá.e1co = 3,63 H¡r por COrrea
5.4.8 Potencla adlcional
Rr = Relaclón de tnanemlelón.
Rr= 1800 =2,2818
H¡r r.clLel-onrl = 0124 Hp pOf COrreA.
5 - 4. g r.Lgp Craef rceeg
Hp .I..lf1ced,o = H¡p rd,lcto¡i¡rf * HIp bá.¡t-co
= O,24 a 3,63 = 3,87 H¡,
Determlno la potencl-a efectlva (Hpe+ ect)
Hp cfoeü= Hp a.d.r.c X F¡6 x Fr¡,= 3,87 X 0,93 x 01935 = 3135 H¡¡
N = No. de bandae
N= Hpn =3.12 =O,g3s1bandaHp ¡f,ce¿ 3,35
FIGURA 4.
Ancho primltivo = 11 m¡r
h=8mmq=40o t IAncho euperior = 13 nnr.
C =35mnL¡=13nmLp=11 run
b - 3,3 r¡nh = 8,7 mn
C = 17,5 mm
En el motor
de = $" = L27 uwt
dP = L2O,4 rnn
Correa y Polea.
23
En eI eJe
de=11"=279,4
5.5. ANALISIS DE I,AS FT'ffiZAS DE TA @RRtsA.
FIGURA 5. F\¡erzae de Ia Correa.
Determinannoe eI torque con la potencla y lae revolucioneE
que Ie hablamoe aelEnado, V& que con eete torque Ie
tomaremoe lae fuerzaa que exleten en lae bandae.
T
n
R
Fr
Fz
c
O¡
Hto
V¡t
Torque exigldo
S de revoluciones del eJe
Radio de Ia polea
Fuerza 1 de La polea
Fuerza 2 de la polea
Dietancia entre centroe correglda
arco de contacto menor
Potencia de dleeño
Velocidad perlférlca
24
Fc:. = Fuerza de 1a polea en X
F.¡¡ = Fuerza de Ia polea en Y
T = 7L62O Cvn
T = 71620 x 111 H- x 0.98 CVIH-800
= 100,98 kg.cm = fJ7,46 lb.pul
R = 5,5"
Fr = tT,zRrl
Fr = 100,98 [kg. cn]13,97 cm
Fr = 7,22 k'gf
Fr = 15,93 Ib
ya determlnado Fr , hallamoe Fz en lae elgul-entes ecuaelonee
Ft / Fz = so'6 $e
ga = r- 2 arc een ( D¡¡. - Dp ) /2c
Ce = 13.1" =
O¡ = 3.1416 - 2 ac Sen (11 - 5 )/Zx 18,1
e = 2,679 Rad
25
Fe = 15,93 * eo-6 ¡¡ 2,679
Fz = 9,98 lb
I¡a tenelón total de lae bandac ets la euma de Fr y Fz
Fe=Fr+Fz
Fn = 15,93 lb + 9,98 Ib = 25,91 lb
Para deeconponer Ia fuenza en la porear B€ tiene en cuenta
la velocidad periférlca de Ia polea deI motor y ael puedo
hallar Ia fuerza-
Vrp = 2357 pLe/ mint
HnP = 3,L2 Hn
F=SSOOOxHPpV¡t
F=33000x3.122357
F = 40,33 lbf
d = 77.to
For< = 40,33 x Coe 77,1
For< = 9,OB lb.
26
Fc:¡ = 40,33 x Sen 77,t
Fcr¡= 39 ' 37 Ib
5-6. PESO DE IA POLEA : WP
Deternlno el peso de la polea eeg¡in eu materlal para ecte
caEo ee alunlnlo.
p : Densldad
V¡' : Volumen de ]a polea
p alumlnlo = 0,095 lb,zpufgs
Vp = 28,76 pu1gs 7e
0,095Ib_1pulgex _28,76 pulge
x - 2,7322 Ib
Wn = peao de la polea del eje
?o
hlp = L,24 pu]E = 2,733 }b
27
5.7 . PESO DE IOS ESPACIADORES
Loe eepaciadores o separadoree de lae cuchilrae ae
utlllzarén para flJan lae cuchlllae al €J€, por medlo de
uno€t dlecoe, loe eepaciadoe ae euJetan al eJe por tornllloecomo ee puede ver en el plano.
Wc:
h=
Peeo de loe
Longltud de1
eepacladorea.
eepaciador
Wc = No. eepaclad.oree X g- ( $5*== - $r,""2 ) h x f.o..o4
No. espaeladoree = 6
f .*" = L4 " = 3,175 cm
ü rr"t, = 5/8 " = 1,5875 cn
h=8cm=3,L4"pa.ccr:'o = 7,944 gt/cmg
28
Wc = 6 x n (3,1752 - 1,58752 ) x I x 7,g444
9,le = 2264,22 Er
Wo = I'OB Ib
5.8. PESO DE I,AS CUCTIITJ,AS
El pego de lae cuchlllae se determlna eegún catálogo
comercial. Cada euchilla peaa 0,3628 ke 0,Zg1b
El peeo total de las cuchillas :
ltlcuch = 1,814 kg = 3,991b
El peeo de Ia yuca almaeenada en 1a Tolva ee:
Wr¡ = 16,67 kg x minuto.
[rl:¡ - 36, 75 lb
5.9. CAICUÍO DE I,AS REACCIOT{ES
Para los cáIeuloe de lae reaccionee hacemoe una
concentraclón de fuerzae, o sea, que loe peaoc de
1as cuchillae,fuerza puntual.
El tonque mayor
cuchillae:
100,98 kg-em = 87,64 Ib pul.
Eequema general del eJe de lae euchlllae
FIGURA 6. Eequema del EJe.
67 em
26,37 pulg
2A
eepacladoree y dlecoe Ele anallzan como una
entre la polea y l-ae cuchlllae ee el de lae
Lr=I¡t =
Haeemoe eumatoria
de momentoe en la
de fuerzas en elReacclón 1.
EJe y hacemoe eumatoria
Seclión 8ib:ioteto
30
EMnr=O
-11,81 WTc + 23,62R2 - 26,37Fc¡¡ - 26,377Wp = g
Rz = 11,81 (49,8) + 26,37 (39,39 + 2,73)23,62
Rz = 71,95 ]b.
EF¡¡=0
Rr-Wte+Rz-Fcs¡-Wp=O
Rr = 71,95 + 39,39 + 2,73 + 49,8
Rr = 19,96 lb
DIAGRAMA DE HOHENTO VERTICAL
t {rri
Diagnama de momento vertlcal.FIGURA 7.
31
Mr=Rrx11,81
= 19,96 x 11,81 = 235,72 Lb pu1
Hr = 271,71 kgf- cm
llz = (Rr x 23,62) - [!.Ite x 11,81 ]
l4z = (19,96 x 23,62) (22,59 x 11,81) = - 204,66 Lbpul
EIz = 204,66 Ib pul
Ms=O
E MA - O - (Rzrr x 23,62) ( f¿ x 26,37)
Rzrr=f¿x26,37- 23,62
Rzrr = I, OB x 26,37?.3,62
Rerr = 10,14 lb
XFn=O=-Rr-Rz+f¿
Rr=Rz-fc
Rr = 10,14 - 9,OB = 1,06 lb
Rr = 1,06 lb
32
DIAGRAMA DE MOMENTO HORIZONTAL
FIGURA 8. Diagrama de momentoe horl-zontalee.
Men=Rrx6O
MzH = 1,06 lb x 23,62 = 25,06
DIAGRAT,IA DE MOMENTO RESULTANTE
t
R,r, Ral'
cg
FIGURA 9. Diagrama de momento reeultante.
33
Para deternlnar eI momento en A tomo la eleulente ecuaclón:
!
M¡.=t'Uto=+Mvez
Mn¡=O
Mvn=O
Me=0
Detenmlno el momento B eon Ia reeultante de la elEfulente
ecuaclón:
!
Ms=lM"rre+Mzvs
Mrre = 11.8130 x Mz;l'¡. = 11.81 x 25.0623,62 ?'3,62
Mns = L2,53 Ib puI
Mvs = Mr = 235,72 1b pulm
Mg = I n, b3z + z35 ,TZz
Ms = 236,05 lb pu1
Mc=/l,t"rr.+Mz.¡c
,l U"r* + lizz
34
Me=lzs,o62+204,662
Mo=JU"rr¡x + Mzvo
Mo=O
5-1O. DIA}IBI?O DEL R'E
Para calcular eI dtá¡netro del eJe ee debe tener el mayor
momento reeultante y eI torque mayor.
['l = 272 kef- cm
T - 100,98 kgf- cr¡
M = 235,6 lb-pulg
T = 87,4626 - pulg
Utlllzando 1a fórmu1a del ASME calculanoe e1 dlánetro del
eje de} llbro de dlaeño de náqulnae de Schaum
d = ( 5.1,/Sea t(K- Ma)z + ( K¿ T)21rr )L/s
d s = 16 ( (Kr¡ Mr" )z + (K¿ Ms)z )xruSc
Ku = factor comb. de choque y fatlga aplieado a momento
fletor.
35
K¿ = factor courb, de ehoque y fatlga apllcado a momento
torE or.
Hr = momento de toreor
Mu = nomento de flexlón
Para hallar Ku V Kt, varDog al Cod ASME - Shaunn - pag- 114.
Para eJee en rotaclón carga repentlna menor
Ku=2K¿ = 1'5
E1 códlgo ASME eePeclfica Para eiee de acero con
eepeeif lcacionee def lnidae -
S- (permlelble)= 3O % del- llmlte eláetlco aln eobrePaear del
18 % del eefuerzo úItlmo en tracclón para
EJee Sn cuñero.
Hemoe eecogldo el materl-al acero calibrado SAE 1045
S¡ = 0,3 S:¡
Sc = O'18 S-
Sr¡ = 62 ke/úrl.z
S:¡ = 52 kg/ nmz
36
Ss = 0,18 x. 62 ljfl&/ mz x lb x (25,4 rytl)z0;45355924 ks pur"
Se = 15873'ZPSI
Se = O,3O x 52 ke/a:m¿ Ib x (25 Y 4 nn)2A,4535924ke pulz
S¡ = 22L88'4 PSI
entoncee escogemog el menor eefuerzo de cizalladora y Ie
reetamoe eI 25% cuando tlene cuñero.
Sea = 15873,25 PSI x 0,75 = 11904'938 PSI
dB = 16 ( i (2x 235,6)2 + (1,5 x 87,46)z )ru ( 11904,938
ds = e,2A92 pulgg
d = 0,5936 pulg = 15,O7 nn.
5. 11. FACK)R DE SEGT'RIDAD
Comprobaclón por eI cnlterlo de Eoderb€rg
ds=s2F.s. /j ¿l =*l-ui"r lsyl lS.-l
37
F.S. = lr ds
ll sJ I sJ
Se eupone que Ia chaveta recta ceplllada de naterlal blando
kf = 1,6 factor de concentraclón de eefuerzo que Lncluye eI
factor de acabado kb = 0,85
Datoe eegfln llbro de Sehaun
Lfmlte de fatiga ee :
Sc = 0,75 kb ( 0,5 Sut) t/kf x Kc
Kc = faetor de corrección por Euperflcle
Kc = 0,314 ( 99% )
Sc = O,75 x 0,85 x (0,5 x 101000) L/L,6 x 0,814
Se = 16378 PSI
d : Diánetro calculado
d = 0,5936 pulg.
T : 87,46 Lb - pulg.
S¡¡ = 52 ke/úrF
S:¡ = 73806,3 Lb/ptuLgz
Sc = 16378 Lb/pntLez
f't = 235,6 Lb - pulg
38
F.S. = Tr x 0,59368
I I zseos,sl I rosza I
F.S. = L,4
Utlllzando el dlámetro real del eJe que es de 5/8" el factor
de eegurldad ee :
F.S. = 1,6
Podemoe obtenen el eefuerzo cortante máxlmo y e1 eefuerzo
nornal máxlmo.
nDg
omcdr-o = Eefuerzo normal nedio
ti=272k9-cm
D = 5/8"
1,5875 cm ea el dl¡ímetro real del eJe
oalcrt!-o = 32x272Tr x 1,583
om¡<rLo = 692 16 kg,/cmz
39
T= 16nDs
f = 100,98 hg - cm
r = Eefue?zo cortante
r- = 16 x 1O0,98tt x 1,584
T = 128,5 kg/cmz
Om¡dlo = -€:t-----t---9:¡-2
Como el o¡¡ = O entonceg:
Ox. = 2 OnodLo
o:r = 2 x 692,5
o:< = 1385 kg/e;mz
ya Be puede dfbuJar el cfrculo de Florrrl
-ñlsccidonrc¡flryolSlu¡u .-, ¡ih inlo(0!e,r.r'lfl \ " '-
40
FIGURA 10.
n=JOzrrcctlo tT2
n=/ 6gz,Ez+LzE,Ez
R = 704,32 kg/c/mz
AnEUlo = 10,51o
Cfnculo de Mohr.
Omá,¡<
Omd,:<
Orré:<
Tmé:r
Tnú:<
O¡r¡dl-o
692,5
1396, g
R
704,32
+R+ 7O4,32
kE/emz
kg/cmz
4L
5.L2. CHffiI'M POR I{IS:ES - HnICKY - GooDIIAII
Pueeto que no hay fuerza axlal eobre e} €J€, eI esfuerzo
normal apdlo r oxn = O
EI esfuerzo normal reverelble debido al momento : (oxr)
O:<r = M
vcf /C = O,O2O pu13
o:<r = 235.6 = 11780 PSIo,a?o
cálcuro de loe componentee medloe y vanlabree der eefuerzo
de clzalladura:
Pueeto gue no exiete torque al
Tei = O, entoncee :
T*¡¡:<' = 0
el eefuerzo medlo de la cizalladura ocaeionado por e1 torque
medl-o ee :
T:<¡rrr = Tn , T- = T = 87,46 lbf pu1J/C
42
donde,
J/C= nds =n(O.bg36)e=0,041 pule16 16
Tx¡rzr = 87.46 = 2L33, 17 PSIo,041
Loe esfuerzoer medloa y reveralbleg equlvalentee¡ E€
determinan por lae ecuacionee de ml-eee = Hencky
I
oar= I or.orz-ortn o:¡n* av6.Z *3r:<yur2
or = I o*., - o:<r ov,^2 + 3 Trcr¡r2
Se einpllflea cuando o¡rr: = o:¡m = 0
om= d gr*r,'" = / s Tx!¡m= / s (z:lag,Lz)
orr¡ = 3078 ' 56 PSI
o¡¡ = o¡<r = 117,80 PSI
Sc = 28108,88 Lb/pul'sz
43
-\- \ --\ \.\
Sr¡
On
S.-+ lrr
3,8 oo,_Sc
t 3.828108,88
Qm = 6849,3 PSI
or = 3,8 x 6848,3 = 26027,3 PSI
FIGTJRA 11. Diagrama de Goodman
88184, 7
=a
+om_=1Sr¡
Loe faetoree de segurl-dad eon :
44
Fe=-s--=6849,3 =2,22om 3076,50
F¡ = or_ = 26Q27,3 = 2,22,or 11780
5. 13. SEI,BCCION DE RODAT{IBTIIOS.
seg¡1n 1ae caracterfetlcae de la máquina E¡e aelecclonaron
rodamlentoe rlgldoe de bolae que se utlllza para eJee de
pequeño dlánetro que en nueetro caao eer un eJe de 5/8" de
dlámetro, B€ determina la carga equivalen que eE:
P =XFr+YFaP = carga equlvalente dlnámlea en N
Fr = carga radlal real en N
Fa = cargla axlal real en N
X = factor radlalY = factor axlal
carga axial no exiete por 1o tanto Fa= o y la ecuacrón ee:
P =XFn1N = O,102 kgf
Fr = 32,7 kgf = 320,6 N
X =O16
45
entoneeE:
P =016x320,6P - 192,36 N
Como la carge estátlea equivalente ee menor que Ia earga
radlal ee trabaja eon la carga radlal-, o eea P = Fr.
verlficando lae condlclonee de trabaJo de la nágulna con ra
Tabla #1 de sKF (páe.30) lae horae de eervlclo para nueetra
máquina ee Lroh = 15000 horae. A1 uttrizar ra tabra delcá]curo de la duraclón para rodamlentoe de bolae con un Lrorr
= 15000 y un ñ = 818 r.p.m., la reIaclón C/P =g y el Lro =
725 ntIloneg de revoluclonee.
ComoP=320,6N
entoncee:
C =9dedondeP
C=9x320,6C = 2885,4 N
C = Capaeldad de carga dinánica
seg¡ln la capacldad de earga dlnámlca el rodamlento rfgldo de
bolae ee el S.K.F. REF=16002
Caracterleticae ffeicae :
46
d
D
B
= l5 nm = 0,59"
= 32 mm = 1,259
= f| nm = 0,314
Capacldad
Capacldad . vo-
de
de
carga dlná¡nlea
earga eetáti.ca
velocidad con graEa :
velocldad con aceite:
22OOO r. p.m.
2800 r.p.m.
4000
2240
N
N
Llmlte
Límlte
Maga =
dr=Dr=ñ¿-
da. =
D¡=fe=
0,025 kg.
t9,2 nm =
26,8 Erm =
0,5 mrn =
17m =
SOmn =
0,3 mn =
0,755"
1,055"
o ,01969 "
0,669"
1,18"
o,0118"
de
de
FIGURA L2. Dimeneión de rodanientoe-
47
5.14- SOPOmE DE mDAllIBfTo-
Pana d = 5/B en el eJe no hay comerclalmente entoncee para
dlcha eoluclón eB determlnar un eoporte en un acero
comerclal SAE 4340, la cual eete eoporte le debe
correBrlonder -
En el catálogo general SKF, en el Capftulo de eoportee eon
rodamlento ee determlna de la elgulente manera:
Soporte deelgnaclón : SnA 505
Con tornll]oe de unión (t5O-262) = M1Ox4O
A-67n [,=165m
da.=15n J-130mn
C¡=25m
H-71 m
masa = 1,35
Eete eoporte de pie SNA para rodanientoe ee eon marlguito de
fijación con 2 tornillos en V + arandelaa de chapa
48
tb
h
FIGIJRA 13. Soporte.
5- 15- CAIff'fO DE CHAVEIA DE f-,A POI,EA
= altura de 1a chaveta
= ancho de }a chaveta
= altura de acople chaveta y eJe
FIGURA L4. Chaveta de Ia Polea.
49
T
rfL
fe
D
Tp
fe
St¡t
A
torque
radio del eje
fuerza ejercida en ellongitud mlnlma de ]a
factor de eeEiurldad
Dlámetro del eje
torque de dieeño
factor de eervicio
Sy 0,577
Area tranavereai. de Ia
e.je
chaveta
Tenemoe:
unD=5/8fe = 1r3
T = 9O,83 lb,zpu1e
fe = 87,46
El materlal
90OoC; S:¡ =
6 mm - 0,2362"
6 mm - 0,2362"
= 12,875 mm
de
18
chaveta
Ia chaveta eE aeero tlpo f-ztL normallzado a
kg/n¡r:,z.
del
Univ¡rsidoo ru:ir 0rlio de 0ccidanla
Serción Bib:otaco
Utilizando la tabla de chavetae de1 llbro técnicae
dibuJo de Nlcoláe Larburu libro 3 Tercera Ed.
b
t
hr
50
h - 18,875 mm
A = 0,472" = 12 mrr
La fuerza en la chaveta eg:
El S¡¡ = Reeietencia a flueneia = 45,7 kgf/mnz = 65000,6
lb/pulz de1 temple en aceite, dato eumlnletrado por elfabricante.
5'6 = 0,557 Sg = 26,36 kef/nm - 37492,73 Lb/puLz
f =a= 87'46 lb-Pulg =279,75 Ibr O,3L25 pulg
El esfuerzo eobre la ehaveta ee
a= -[g = 279.75 LbA 0,0186 Pulz
T= L5O4Q,32 Lb/puLz
Noe lndfca que La chaveta no va a cizallaree porque eIeefuerzo admisible ea menor que indica no falIa.
Entoncee Ia ehaveta la dfmenelonamofr con una longitud iguala la longitud de la manzana de la polea que eB de 34 nn.
51
5.16. DISBÑO DE I,A TOLVA.
Para el dleeño de ra tolva ee tiene que tener en euenta lacapaeidad, el tiempo de trabaJo y 1a eficiencLa de ürabaJo:
se debe haeer un eetlmatlvo eobre la capacldad que debe
tener Ia máqulna para plcar 1000 he. de tn¡ca en una
hora de trabaJo.
La nágulna preaenta una eflcÍenela del OOX.
Debldo a Ia forma geonétrlea de ra yuca ee presenta una
pérdida de volumen del 601í.
El peeo eepecfflco de Ia yuca É = L,2 gr/eme
Entoncee:
W=O,6x0,4xVxp
Donde:
W = Peeo de Ia yuca a picar
V = Volumen de la Tolva
É = Peeo eepeclfico de la yuca
52
DeepeJando V i
[= W = 1000000 gr0,6 x 0,4 x p 0,6x0,4xL,2 gt/c¡me
Y = 3'472-222,2 cñ = 2118888,3 pul s
con er vorumen anterlor Ee trabaJa en t hora, pero como ra
máquina trabaJa en revoluclonea por minuto se dleefla IaTolva para un peco eetimado en un minuto.
1000 kg
-
6O mlnutoe
X 1 mlnuto
[ = 16,67 kg. por mlnuto = 36,75 ]b por mlnuto
o sea, que eI volumen de Ia Tolva debe Eer:
1000 t¡g
-
3'472.222,2 cm3
16,67 kg
-
X
X = 5787O,4 cns = 3531,48 pule
La Tolva debe tener como mlnlmo un volunen de ETBT!,4 cmg
Teniendo como baee rae medldae de ra ralradora y un
predieeño que ae ha hecho del eje de rae cuchillae de rapicadora, Ia tolva debe tener lae eigulentee medidas:
53
-lI
II
Se deeea determinar
deeeado.
FIGURA 15. Geométrica de la Tolva.
la altura h para dar con el volumen
V=(axbxh)+t axbxhl
57870,4
57470,4
(23 x 48
1104 h +
x h) +
552 h.
[23x48xh]2
57870,4 = 1656 h
|¡ = 34,95 cm
h¡r35ert= L3,77 Dnrlg-
54
5.L7. FIJACION DE TAS q'CHIÍJ,AS.
Las cuchillae y loe eepaeiadores se flJan al eJe por medlo
de las chavetae en cuña embutlda de lae elgulentee medldae:
/\
T
r-lfI
\/
\\II:
i
II
t
I
t
\
\_-/
FIGURA 16. FUaelón de Iae euchillae.
mm
nm
d
hc
I
fu=
a=
b-
15,875
t2,875
18,975
1O mn
6mm
55
Loe eepaciadoreer de loe extremoe llevan un tornllloprlelonero de 14, ublcado a 9Oo de Ie chaveta. p1ano.
6. DISEflO DE I.,A ZARAI{DA.
6.1. A}¡TECEDMüES DEL DISEÑO
Cuando Be abordó el trabaJo de dleeñar y método
euplementarlo al de 1a eoladora, ee peneó en rae tamizadorae
vibratori-ae, por eu utilización exitoea en otroe paíeee.
sln embargo, €rr colombia que se aepa eolamente han eido
utilizadae en un eólo eitior Be trata de ra planta para laobtención de ak¡ldón de yuca de1 Bordo (Cauca).
Eetas temizadorae funclonan eln Ia preeencia de ningún
sletema previo de colada, y han demoetrado eer óptlmae con
velocidades de fluJo del agua, máe vale, reducidae.
su funeionaniento es máe parecido ar de una cernldora de
arenar v8 que trabaJa en va y ven, al aer lmpureeda por una
excéntrlca y eneontraree euependida de unoc apoyoe
eláetlcoe, (ver Figura), gue dan como reeultado un
funcionamiento caei- rectillneo.
57
Msr;vola
FIGURA 17. Repreeentaclón egquemátlca de la tanlzadoradel Bordo - Cauea.
Eeta máquina opera con un motor monofáeLeo de L/3 HP y tleneun eletema de reducclón de velocldadee por comea en "V",
que en una aora etapa reduce de 1750 RPM a unas 420 RpM en
el eJe de Ia excétrlca, eobre la cual, montado en
rodasrientos trabaJa la blela que 1e tranemlte el movLmiento.
FIGURA 18. Detalle del eletema biela - manivela.
58
A la bandeJa que aloJa loe tamlces, el deeprazamiento totalde la excéntrlea ea de unoa g nm y por 1o tanto 1o ea
tamblén el de La bandeja. con eeta frecuencia de
oscilación y eeta amplitud rae máqulnae funcionanperfectanente, tamizando er almidón de yuca en forma
continua durante todo el día laboral.
El funclonamiento mecánico del eietema blera manlvela eB
inmejorable, loe rodanientoe eon eelladoe, para evltar tenerque hermetlzar o utllfzar un eello mecé,nlco en la caJa gue
aloJa el eje excéntrlco en eago de tener que mantenerloe
lubricadoe, el miemo cago Ee preeenta con el rod¡miento
montado en Ia bie1a, €l que reemplazó en forma exltoea elbuJe de bronce, de eeta forma aún, teniendo en cuenta elelevado número de horae que trabaJa Ia máquina a} dla.
Tal vez er únlco inconveniente de1 necanremo, BB el paeador
que une Ia bandeJa con la blela, el que eEté fallando con
frecuencla, eln embapgo, creemoa que ra fal1a guede radlcaren un emor en eI proceso de fabrlcaclón; coneietente en
soldar el paeador a Ia bandeJa, eln tener en cuenta que ee
un aeero AISI 4340, y que eeguramente adqulrló una dureza
elevada en la zona próxima a la eoldadura, quedando de eetaforma muy frág11 y poco reeietente a Ia fatlga.
59
FIGURA 19. Detalle del paeador de la blela.
Er náe grave ineonvenlente de eeta máquina y que a la vez elque noe hizo penEar en una eolución alternativa, radlcó en
1a eorta vlda que tenfan loe eoportee eláeticoe. Eetoe que
al prlnclplo eran fabricadoe a partlr del fleJe de acero
temprado, fueron rápidamente reemplazadoe por rletonee de
eaucho de rlanta; que lograron demoetrar mayor vida, ein eer
aún eatiefactoria.
Loe eoportee de caucho eon euatro en total y actúan como un
elemento eIáetieo al oponeree al movLmlento de la manlvera
durante la carrera de empujer v como generador de fuerzareeuperadora que ee Euma a la de la manlvela en au caruerade retroceEo, operan a 42a clcLoe por minuto, durante un meE
de trabaJo contlnuo. .
Univclsidoo u.vrtúm0 de 0ccidcnlc
Sección Biblioleco
60
A pesar de no conelderarae eatlefactorlo su comportanÍento,puede deciee que eu vida ea larga y no repreaenta un gran
inconveniente Eu reposieión ya que eu inetalación ee rápiday fáciI y au preeio ee reducido.
Sln enbargo pudiendo en nueetro trabaJo dleeñar eoluciones
alternatlvae, deeeehamoe eete el-etema como óptirro y nog
dlmoe a la búequeda de nuevae eoluclonea.
6.2- TAT{IZAMRA DB T{OVil{IEIITO CCI{PI,EIA}fMflE RECTILINEO.
Para que la tamizadora deeerita anteriormente deeprazara en
forma completamente rectlllnea, Ber=a neceearlo, prescindlr
de loe eoportee eláetlcoe y eueti.tutrl-oe por un elemento que
encarrilará 1a bandeja, como un pietón dentro de la camiaa.
Como solución se peneó en montar la bandeja eobre
rodamlentoe que ee deeplazarán eobre platlnas de fricción o
montarra eobre buJee que Ee deeplazarán eobre eJee guía.
En eetas doe eolucionee eetaba preeente como inconveniente
1a frieeión y la dificurtad en un momento dado de aielar roe
elementoe del agua.
61
FIGURA 20. Eequema de Zaranda Horlzontal.
En Ia prlnera eoluelón loe rodamlentoe
doe tipoe de carga, eomo ee muestra en
eetarlan eoportando
la Fl8ura.
FIGURA 21.
Fr.u:Fur,
Fuerzae que actúan en Ioe rodamlentoeeoporte de Ia tanlzadora.
Todoe los parámetros Be
lncluyendo la fuerza que
en eI eje X, para 1o cual
de
podrfan cuantÍflear fácllmente,
ejerce el pietón eobre la bandeJa
habrfa que entrar a dimeneionar el
82
meeanlamo. Sin embargo, no eB el prol¡óslto de esteanálieie. Eeta opción ee deeechó, no porque eEtae fuerzae
fueran muy grandee, eino porque e} problema tecnológico de
conetruir Ioe caminoe de rodadura de loe rodamlentoe podla
repreeentar en las condicionee teenológicoe del medio, 1¡r1
inconveniente difÍcil de eolueionar en forma ópttna.
rnconvenientee mayorec ee obeervaron aI penear en suetituirloe rodamientos pop bujee, v& que eetoe neceeitan de
lubricación y Ia euperflcie eobre la que desrizan debe aer
endureclda, además de eetar completamente alineadoe para que
no se preeenten en deegaetea prematuroe.
Ee de anotar que 1oe lnconvenientee deecrrtoe para laetamizadorae rectllfneae, no Bon lnsalvableg, por contrarlo,son problemae de lngenl-erfa que requleren un eEtudlo yeegurarnente de uno o varioe enaayoe para determinar Eu
efectlvidad; de haber elegldo cuaLqulera de loE doe
eletemae, ee hubleran podldo eelecclonador loe rondamlentoe
adecuadoe y dlmeneionar loe buJee; ademáe Ee hublera podldo
construir cualquiera de lae doe opelonee, pero en realldadse buecaba una opción máe eenellla y eobre todo con un
eomportamlento dlnámlco máe lntereeante.
se puede decir en forma abeoluta, 9üB en eete eietena de
tamizadorae rectilfneae, Ia bandeja hace lae vecee de un
63
pletón en un notor y el producto alnldón-bagazo, contenldo
en ella trabala como una pelota de plng-pong en una va y
viene, eeta eltuación permlte que et producto ee eeparea en
e1 tamlz y en clerta forma r¡ultlprlca EuB dlmenelonee
favoreciendo }a funclón de cernldo del arnidón; en eete
elstema er producto Be deeplaza horlzontalmente, eltuaclónque en cierta forma ee ordenada y por ordenada nutlnaria.
Peneanoe que eeta eltuaclón no eB ópti¡oa, B€ eoneldera que
para que exleta mayor separaclón del alnldón y e] bagazo, 9Imovimfento debe Eer máe deeordenado, enérglco o caótico y
eeto ae coneegulría el el eietema agua-almldón-bagazo ere
deeplazara en ealtoe vertiealee.
6.3. TA}IIZADORAS DB }IOVruISITO VEATIqAI,
En eetae máqulnae de eletema biela manlvera, la bandeJa debe
deeplazaree de forma compretamente ventieal, para que elproducto Be comporte en forma elmllar, para el-lo eImecanfemo debe sltuaree por debajo de la bandeJa y éeta debe
eetar apoyada en a1gún elemento eláetieo y guiada por bujeeque ee deeplazan sobre eolumnae ( Flgura ).
64
W:! <.gu.aoL
.-RFIGURA 22. Repreaentación eaquemática de la tanizadora
vertlcal.
En eete caso la bandeJa no eB un "plstón" en ei mlenar conro
en er caso de lae tanizadorae horlzontalee, el blen elgue er
movlmiento deI pletón del mecariiemo, no ee conetltuyen como
tal ya que ei ae deeea la bandeja puede no deaprazaree en
forma eompletamente vertlcal. Eeto depende de la forma en
que ae encuentre apoyada la bandeJa y de1 punto en que eImecanlemo se encuentre conectado a éI.
En nueetro caao Ee eecogió un eletema en er euar, €lmeeanlemo eetuviera eituado en Ia parte traeera de labandeJa y éeta eetuviera apoyada en doe o cuatro reeortee;de tal forma que la oecllación de 1a bandeJa le permltlera,incllnaree ligeramente hacia adelante cuando ésta eube y
baja.
7. DESCRIPCIOil DEI, T,IECAITISIO-
Eete mecanlemo tiene un eJe rotatorio eetátlco que re da
movÍmlento a la eetructura de 1ae bandeJae. contÍene un
motor que por medlo de la tranemlelón de bandae, Ie dara aleje novimlento rotatorio.
El eje en eua extremos tiene unoa diecoE metálieoe qr¡e en
una parte determinada va eetar artieulado a ]a eetructura de
las bandejas.
Er movimiento que tendrá Ia zaranda es un movlmiento
horizontal y vertieal.
En un extremo de Ia eetruetura de 1ae bandeJae van a teneruna rueda, €rr cada punta que Ére va a deeplazan
horizontalmente .
Eeta zaranda tendrá tree nlvelee de bandeJa, para que Bu
eflcienela de trabajo y produceión , Bea Ia óptlna-
8. CAIff'IOS-
8-1. PESO Y TOCALIZACION DEL CBITRO DE TIASA DE T4 BAHDB'A
Para loealizar e1 peao de Ia bandeJa ae neceeLta tener en
cuenta todoe 1oe elementoe de eeta con Eu reepectivo
centroide de la siguiente manera:
Gr< = Centro de gravedad de Ia bandeJa
Mr- = materlal de la bandeJa
x¿ = Locallzaeión del centro de mara con reepecto a raneaeción.
673,05"5,05: t')
FIGURA 23.
TABIA 2. Centro de maea de la bandeJa.
BandeJa.
r].ao r )O.Q , ?ñ.4' , \5,05 . I
a
z 3 4 D (" +
q
Materialee de la
No. Elemento maea 1b Xr- pu1 MIXL lb pulL 7,49 L2,Z 91,32 2,35 19.29 45,333 3,96 40,25 159,394 2,35 55,31 L29,975 3,96 70 -37 27I .666 2.35 85,43 200.767 3,96 100,49 397 ,94I 18,4 59,8 1100,32I L8,4 59,8 1100,3210 3,96 32,32 L27,gg11 8.37 93.34 78L,25
75,55 5131,35
68
G¡< = X Mr.. xL = 5131,35 = 52,53 pulE Hr- 47,68
EI pego de cada bandeJa con acceeorlog como arandelae,
tornllloe, tuercae, etc., ee blu = 43,54 kg,. = 96 lb
El peeo de Ia eetructura depende de la longltud del perfil.
El peeo de Ia eetructura de Ia bandeJa ee
hlcae = 22 kg = 48,5 Ib
A.2. CAIÉI'IO DE REACCIOIIES DE I,A BA}IDE]A
Aproxlmadamente la picadora va a trabaJar con 16,67 kg. de
lruea, €n un minuto; entonces, varnos a dletribuir todo egte
peso en la bandeJa.
Eea carga dietribuida la coneentro en Ia mitad de Ia
bandeja.
Para eI cálculo de reaeeioneg ae tiene en cuenta el peeo de
lae tree bandeJae y la eetructura de lae bandejae.
Rr = Reaeción 1
Rz = Reacciín 2
Wex = peeo de la meea
69
Weec =
t
Peeo de Ia eetructura
FIGURA 24. Reacclones de la BandeJa.
Para determinar
tener en cuenta
reaeción 1 y la
eada lado tiene
reaceión 2, tengo gue
eu recpectlva reacclón.
1a
que
Esr-o
Rr-3Wex-36,75lb+Rz- W¡¡¿ - 0
El{Rr = 0
llI Sg,Z pul x (3 Wox T W¡¡t ) ,
(LO7,79 pul x Rs) = 0
(56,39 pulg x 36,75) +
tO7,79 pulg x Re = 0
-nitclslüúu '..,'rm0 do 0ccidcnto
(53,7 pulg x 336,5 Ib) 2O7O,L2
70
18070,1 - 2070,L2 LA7,7g Rz = O
Re = 1BO7O,1 i ZO7O,LZ = 186,8 IbrRr = 288 + 36,75 - 186,8 + 48,5 = 188
Entoncee, cada reaceión en loe dLecoe ee igual a 93 Ib
y cada reacción en lae ruedas ee¡ de 93,4 lb.
8-3- CAIÍrrf¡S n| rOS DISCOS-
FIGURA 25. Dieeño de diecoe.
IrIo = Peeo del dleco
R = La reaceión
V = Volumen
r - radio del dieco
h = eepeeon del digco
7L
Para obtener eI pego, E€ necesita hallar el volumen deldleco y tiene eu deneldad
V = rcr2 h = n x (3,93")2 = 18,92 pu13
$ = 3,1415 x 10a mB
Aeero ((h¡* = L,5%)
Carburo endurecido C = 0,52í - p = 7,839 lr:g,/ms
1045
7,833 kg
-
lmg
X 3,1415 x 1O¿ ms
Wo = 2,46 ke = 5,42 lb
8.4. SEI,ECCION DE I,AS CONREAS BI V.
Para dieeñarlae Ee neceelta reducir lae revolucloneg delmotor, tlene ¡núrtiples opeionee para sorucionar au problema;
son lae caracterletlcae de la tranemielón de potencia y loe
recuraog económicoe }oe que fijan }oe parámetroe que
deterninan Ia eeleceión de un método.
Se neceeita calcular:
Potencla de proyecto = HPc:<l_¡tdo x fe
72
El factor de eervlclo ee calcula con las tablae L,Z,g,6 4,
de1 catálogo de Goodyear.
lfPo:tl¡tdo - 2r4 HP
f¡ = 1r3
Poteneia de proyecto = 2,4 fE x 1,3 = 3,12 HP.
Ao = Areo de contacto entre correa y polea menor
D¡' - Diámetro primitivo de la polea mayor
dp = Diámetro prlmitivo de la polea menor
Dc = Diámetro externo de Ia polea mayor
d¡ = D1émetro externo de la polea menor
L¡p = Largo oniglnal de la coruea
C = Dietancla entre centroa de loe ejee de tranEmieión
V = Veloeidad lfnea de la correa
Rr = Relación de velocidadee
Fao = Factor de corrección de1 arco de contacto
Fr-¡' = Factor de eorreeelón del largo
fa = Factor de eervicio
Para encontrar er perfll miranoe la tabla b cat- Goodyear
y con el HP proyectado. Nos dará en A ü p""" polea
pequeña 3" a 5"
73
Se calcula la relación de veloeidad
R:r = rl)lrrRPM
Rr=1800 =4,23425
dp = 3rb
Dp = 4,23 x 3,5 = 14,8
Hallamoe Ia dietancla entre centroe
Cr = _Q¡¡ + 3 dp = 14,8" + 3 (3,5") = lZ,Ob22
Longltud de Ia banda
L¡p = 2C + 1,57 (D¡' + d¡' ) + l!p___d:e )24C
Lp = 2 x 12,65 + t,57 (14,8 + B,F) + (14.9 - 9.5 )z4 x L2,85
Lp = 56'55
Para determinar eI HP claeLficado y nrÍmero de correae.
Ac = 180 - Dp---- d:p . 6Ooc
Ao = 180 - (14.8 - 3.5 ) 60o - LZB, o12,65
74
Fre - Se determina con Ae en la tabla 7 Cat. Goodyear J
El Frc = 0'85
Fr-F se determina con €1 t¡> y el perfll en el cat. Goodyear
Tabla I
FL¡" = 0 ,97
La potencla efectlva Ee determlna con loe factoree de
correeión Anco de Contacto y del largo.
HPofcetLr¡o = llPe1aetf x Fec x F¿¡¡
= 2,29 x 0,85 x 0,95 = 1,85 HP
Determlnaremog Ia potencia báeica para correae de perfir A
ae determina en Ia tabla 9.
Se tlene en cuenüa lae revoluclonee más rápldas 1B0O rt¡m y
el diá¡netro menor 3,5"
HPrr¿.r-co = 2,05 HP interpolando
Para deterninar la potencia adlcional ae reraciona laerevolucioneg der e.je máe rápido 1800 en ra relación de
velocidad Rr = 4,23 Cat. Goodyear Tabla g.
HPadLolonal- = O r24
75
Se halla la potencla claelflcada de Ia elgulente manera:
HPer.¡¡afr.cr<to = HPe.arc. + HPur¡. = 2,29 HP
El número de eorreaa en la tranemlsión eerá obtenldo por radivieión de1 HP de1 proyeeto por el HP¡r¡cc:.r¡o.
Nrimero de correas = HP¡rro¡rooto = 3,Lz = 1,65HPof,c<¡cl.r¡o 1 ,88
Núnero de conreaa = 2
Comeae recomendadae: un Juego de 2 conreas A-55 Goodyear
8.5. DISEfiO DE f,A FOÍ,EA-
La polea va a tener lae dlmeneionee elguientee:
FIGURA 26. Dj-meneiones de la polea.
78
do = dlámetro externo de lae poleae
dp = d1á.netro primitlvo de lae poleae
! = altura de roe canalee arriba del diámetro prinitlvo¡ = profundidad de 1os canaleE abaJo del diámetro primltivoe = dfetancla entre centroe de 2 canaleg conerecutlvoe
La = ancho euperior de loe canalee
q. = ánEulo de loe canalee-
Lo = 13 mn 3 0,51 pul
h = 8,7 mn ; 0,34 pul
dc¡c = 366 nm
tp-11mm
c = 17,5 ¡nn
b - 3,3 mm
do = 88'9
Para obtener el peao de Ia porea Ee neceeita tener ervolumen y la deneidad de 1a polea ya que en almaeenee no
obtuvimoe dicho peco.
Wp = peeo de Ia polea
Volr¡nen de la polea = 59350g,33 mns = 86,21 pule
pc.J-rlnt-nlo = O,095 lb,/pule
0,095lb- lpuleX 36,2L pul3
77
X - 3,44 lb = 11,8 kg
Wp = 3,44 lb.
Para verlficar el número de revoluclonee que el eJe que
cambla debido a la tranemiclón de poleas, eea la eiguiente:
rpm = n x d¡' = 1800 x 3,5 = 437,2 rpmDD 14,375
8.5.1 FIJMZAS mI T,A CORRBA
Lae fuerzae que la polea tendrá con reepeeto a Ia otna Eea
Ia eigulente:
Fr = Fuerza 1
Fz = Fuerza 2
n = No. de revolucionee realee
Ce = Dietancia entre centroe comprobada
Rr = radio de Ia polea del eje
9¡ = Areo de contacto menor
Pote.rrnotor
FIGURA 27. Fuerzae en Ia Correa.
Para hallar lae fuerzaE en la polea neceeito tenertorque. Dicho torque ee ealculó eon Ia potenela que hay
Ioe dieeoa gue ee¡ la potencla de ealida de} eje.
T=63000¡Hn
T-¿-
n
63OOO x 1.97425
2gZ lb pulT-
Con Ia eiguiente eeuación tendremoe la fuerza L
Fr= 340.94 lb pul¡r = 47, 35 lb7 ,2 puL
e1
en
TR
Ya determlnada la dletancla entre centroe de polea
79
Cs = 37,6 cm = L4,8 pul.
Se halIa eI arco de eontacto de la ei€uiente nanera :
0e= rr-2arc tsen(D-d) /2C
gs = 3,1416 - 2 are een (36,6o- - 8,8gcm)/ Z x 82,6tu
0¡ = 2,3 Rad.
Con Ia elgulente ecuación puedo hallar Ia fuerza 2
FúFz = ser
Fz=Free.
Fz = 40,55 Lb / eo6 x 2,3 Rad
Fe = 10,69 lb
La fuerza ejerelda en la polea por lae bandaa eer }a fuerza
total entre poleae, €B la eiguiente:
=Fr*Fz= 40,55 Ib
= 5L,24 lb10,89 = 5L,24 lb
fuerza producida por el motor noe dará lae componentee de
fuerza que ee produce en Ia polea
Fa
Fe
Fe
La
1a
Secrión Eiblioteco
80
F = fuerza
HPp = potenela de dieeño
n = No. de reduccionee
R = Radio de la polea deI notor
F= HPoxSSOO0xLZ2nnR
HPr¡ = Potencla del motor x F.
llPo = 2,4 Í[P x 1,3 = 3,12 HP
Fc = 62,42 Ib
con ra dletancfa entre centro y el dlánetro de rae poleae,
puedo hallar el ¿íngulo para hallar lae componentee de lae
fuerzae
a = 2O,2Lo
Fc:z = 62,42 x Coe 2O,2L - 58,5 IbFos = 82,42 x Sen 2O,2L = 2L,56 lb
81
8.6. CAICUTO DE PCIffiNCIA
Para er cáreulo de potencia tenemoe que tener en cuenta eIt torgue que van a tener roe dlecog gue va a eetar articuladoe
a lae bandeJae. Eeta reacclón ee la que ae le eJerce a 1a
artieulación y con éeta reasclón determinaremoE el torque de
Ia eiguiente manera.
T-F.R
R - radio
n=rPm
F = Fuerza de reacción
H¡p = potencia
La fuerza de reacci-ón en Ia articulación ee de lOg Ib
T=93 x3,149T - 292,8 lb puI
Para harlar 1a potencia tenemoe en cuenta lae reduccionea
con lae velocidadee que noe dará el eje
Hp= T ñ =292,84x425 = 1,97Hn63000 63000
Wo, Wp'
I
f, Wo-
1ÁJ
5?"
tRa
- 13.8/ " !J¿t3-U"
}*''lL
Rs5.7',
I
37.52"
82
8.7. CAICT'IO DE T,AS REA@IOIIES MI EL R]E.
FIGURA 28. Reacclonea en el EJe.
WRr = fuerza de la reacclón en e1 di-eeo L
Itlor = peao del dieeo L
RA = Reacción en A
Re = Reacclón en B
W¡, = peeo de Ia polea
WRe = fuerza de Ia reacclón en eI dLeco 2
Woz - peco en eI diseo 2
Fr = fuerza de teneión en la polea
Fc;,z = fuerza de teneión en Z
Fc¡¡ = fuerza de teneión en Y
Efv-O9,Inr * 9rlpr - Re + W¡p + Fr¡, + Woz + Wnz - Re = O
Wo¿Wn
EM¡,=0
83
5,9 pul xWpr * 5,9 pulxWnr - 13,77 pul xFo:¡- LA,TT xWp
+ 27,55 Rs - 33,46 Woz - 38,40 Wnz = 0
31,97 + 548,7 - 296,8 - 74,69 + 27,bb Re - LAL4 - g111,Zg=O
Rs = 3L,97 - 548,7 + 296,8 + 74,88 + LBL,4 + BILL,TB27,55
Re = LL4,26 lb
Re = Wnr * Wor * Wp + Fc¡, + Woz + Wnz - Rg
Re = 93 + 5,42 a 3,44 + 2t,56 4 5, 42 + 93 - LZ7,g
Rn = LL4,26 Lb
DIAGRAMA DE MOMENTOS VERTICATES
Mr=0Me =- (Werx5,9) (Wor x 5,9) = -(109 x 5,9) (5,42 x 5,9)t4z = - 580,6 lb pul
Ms = (War x 19.76) - (Wor x 19.70)- (R¿' x 13.86) =
Ms= (93 x 5,9) (5,42 x5,g). (114,28xL8,77)-Me = + 548,7 + 31,9 1280,61
Me = - 361,13 Ib pul
M¿ = - 580,6 lb pul
Me=Q
DIAGM},ÍA DE F'UERZAS
Wne
Woa
FIGURA 29. Diagrama de momentoe vertieales.
DIAGRA},ÍA DE MOMENTOS EN
84
en cuenta l-aePara determinar
reacelonee que hay
loe momentoe tenemoe
en Eu reepeetlvo plano
2fz
Fz=
Re=
-0Rnz -Fcz -
Fcr+Rez=O
Rga
23,7)+(Re227,55)=Oo
x
E Mne =
( 58,5
Rsz = 801,42? ,55
= 29 lb
85
Recurrimoa a la ecuaeión EFa = 0
Rn=58Ib-29lb
Rn=29lbYIz = 0
Ms = (13.86 pu1 x 29-25 Ib)
Me = 405,405 ]b pul
M¿=0
DIAGRAHA DE FUERZAS
Rr.
DIAGRAMA DE MOMENTOS
DIAGRAMA DE MOMENTO RESULTANTE
I
M=l x2+b1-2
Re¿
FIGURA 30. Diagrama de nomenboe en Z -
86
I
Mz=f t¡90,6)z+o
l4z = 675 Ib pu1
I
Me = f gor,l3z + 4ob,4os,^
Ms = 542,92 lb pul
M¿ = 580,6 Ib pul
FIGURA 31. Diagrama de momento reeultante-
8.8. DIA}IETBO Dtr., E]E
Se toma el mayor punto crftico
542-92 Ib pul
292,A lb pul
M=
'¡
87
Fórmula ASI'IE para cáleulo de1 eje en el llbro de Schaun
"Dieeño de máquinae".
?d = f S.f f(KnHA)z+ (K¿T)2J1.
S¡a
Ids = 16 f ( Ku Mu)z + (Kt, Mr¡)z
nS¡
S¡ (permielble) = 3O% de1 llmlte Sa eobrepaaar elL8% de1 eefuerzo últino en traccl-ón para
eJee eln cuñero eete valor debe reduclrse
en 25% ei exieten euñeroe.
Mt, = momento de torelón
Mrc = momento de flexión
Ku = factor combLnado de ehoque y fatlga apllcado aI nomento
flector.
Kt = factor comblnado de choque y fatiga, aplicado almomento de toreor.
Su = ReEietencia a la traceión
S¡¡ = Reeietencia a la compreeión
88
EI factor combfnado depende de su tipo de carga y de eru
reepectlvo eJe.
Ku=2
K¿ = 1,5
Sc = [0'3 S:/] 25 %
Sa = [0'18 S*] 25 %
Su = 80 kgrzmrnz = 85340, 05 Lb/pulz
S¡¡ = 5Q kg/nnl- = 7LLtg,7 Lb/pwl-z
Se = [0,3 x 60 kg,,/n¡mz x Ib x (25,4 mnz ¡1 =0'4535924 1 ptl"
= 25602,016 Lb/p:uLz
Sc = [O,18 x 5O ke/awl'¿ x lb x (25.4 mz)] =0,4535924 1 pulz
Sc = 12801,008 Lb/puLz
Como trene chavetero entoncee le reducimoe eL 25?( de S¡
Ss = 258O2,L8 lb,/pule - 6400,5 Lb/p¿l-z .
Sa = L92OL,62 lb/ptl-z
89
Se = LZBOL,OO8 Lb/pul-z - 3200
Se = 9600,7 Lb/plul-z
Se eecoge el que tenga menor eefuerzo de clzalladora
I
dB = 16 I (z x 542,g2)z + (1,b x. zgz,B )za 9600,7
ds = 0,948
d = 0,8533 pu1 (55/64")
Eecogemoe un eJe de diámetro 1" debido a Eu mecanizado y
reduclr el dlámetro para eI acople de1 roda.mlento.
8.9. CAIST,IO Dg, FACTOR DE SEq'RIDAD
La conprobación por eI crlterlo de Soderberg.
Fo = ndg
La chaveta ee cepillada recta de materlal blando Ks = 1,5
En 1a parte de loe rodamientoe va a tener au como
de eefuérzoa que incluye un factor de acabado de K¡ =0,85
eegún páglna 233 de Shlngley
UnivclsidoO ' uit rr0fno de Occidonfc
Sección EibIoteco
T = Torque máx
90
M
d
S¡¡
= Momento flector má:<
= diámetro del EJe
= Reeietencia a la compreeión
S¡ = Llnite de reeistencia a la fatlga
Tlene un factor de eonfiabilidad det gO X
o,89
1 + q (Kr - 1) q = O Kr =1
Iínite de fatiga ee :
Sc ¡ 0,75 Ku ( 0, 5 Sut ) L/Kx ¡< KC
Sc = 0,75 x (0,85) (0,5 x 85340 Lb/pu,l-z)
Sc = 2448L'9 PSI
E1 factor de eeguridad ee
Ko=
Kr=
t/t x 0,89
Fe = nda
F¡=
7LLL6,7 2448L,9
Fe = 4.3 Fc = 3,71 con ü = 55/64 x O,BEgg
91
Ee bueno e1
diámetro de
factor de eegurldad,
1" por eu maquinado.
pero trabaJaremoa con un
8. 10. VIDA T'TIL DEL E.]E
Para determinar eu vida úti1 del
eefuerzo cortante máximo-
eje ee tiene cn cuenta gu
Entoncee, recurrimoe aI eirculo de Mohr
Omcdlo = 32 ll = 32 x 542,92 = 8900 Lb/puLznDg
Tn¡<lLo = 16 TruDs
Ir. (0,8533)2
16 x 292.8Tr(0,8533)3
24oo Lb/PuLsz7,72
Tmocrr-o = 24OO Lb/plulz
0-
n=J
FIGURA
Ou¡ccll-o2 * Tmecli-o2
CÍrculo de Mohr.
92
¡
R=f (BgO0z)+ (Z+OO¡z =Tn¡.:t =R=g21g lb,zpulz
Pf =Omcdao* Trr¡,:<
Pr = 89OO + 92tB = 18118 Lb/pul,
om¡,:< = 18118 lblp.,l=
La vida útil del eJe recurrimoa a Ia ecuación
N = vlda útll
C = log ¡ (0,8 x Srr)z ISn
to = - L/S log (O.8 S-)Sn
N = lQ{-c,zb) ¡¡ Tmc.:< (L/b)
Q = log [ (0.8 x 85340.05)z ] = 5.272448t,9
!r = - L/3 log (0.8 x 85340,.05) = - 0,14244AL,9
N-1037,e x 2,gx 1O-2a
N=2,9 x10É'a
Entoncee su vlda ee infinita
93
8.11- CHHIITEO pOR I{ISES - HmtCKr - coOD{Atl
Pueeto que no hay fuerza axlal eobre eI EJe, el eefuerzo
normal medlo :
ox¡n = O
El eefuerzo normal reverelble debido al momento : (or<¡")
O:tr= M
T/e
T/C = nde = n(0.8533) e - 0,O6 pule32 32
o:<r = 542.92 = 9048,6 PSIo, 06
EI cáleulo de loe componentee medloe y vanlablee delesfuerzo de elzalladora:
pueeto gue no exiete torque alterno
(ta, = O), entoncee Tx¡rr = O
Er eefuerzo medl-o de la clzalradora ocaglonado por e1 torque
(nedlo) ee: ( Tr<¡¡:¡r¡)
94
Tr<:¡m = Tm Trr = T = 340,94 lb pu}uc
donde, J/C = rds = n(O.gb33)s = O,1Z pulg16 16
Tr<¡¡m = 292,8 = 2440 PSIo 'Lz
Loe esfuerzoe medloe y revereibles equlvalentea ae
determlnan por lae ecuacioneg de mlees - Hencky
iorm= I o*-2-Oxn O¡¡m+o¡rnz*3 T:<:¡¡r
Ior= I g*z.2-o:<¡:. g¡rrr*o¡62f 3 Tr<¡¡ra
Se slnplifica cuando oy¡¡. = o¡¡rr¡ = O
om= J g T>ctro.2 = /s T:r¡rm= ig (2440)
om = 4226,2 PSI
or = o:<¡:. = 9048'6 PSI
Sc = 2448L,9 Lb/pul-z
95
FIGURA 33. Dlagrama de Goodnan.
Or
9r-S.
= 9714,6 omL293,7
+ gq-= 1Sr.
= 2,L4 os
2-L4 om + on =Se S.'
Orr
(}r
| 2.L4 +24,48L,9 85340
= 10087,8 PSI
= 7,5 x 3144,6 = 2L587 -g PSI
96
Los factoree de eeguridad eon :
Fe = on = 3L44,65= 2,386^ rzgaJ
Fe = 2,38
F¡=on =3144'65or 97L4,6
Fc = 2,38
A.LZ,. SEI,ECCION DEI, HqIOR.
Se ha pensado en un motor eléctrlco monofáaico de 110
voltloe. Eetas condicionee son impueetas por loa recureoa
de Ia Zona (norte del Departamento del Cauca, municlpio de
Santander de Quilichao) .
La princlpal caracteríetiea de eelecclón del motorn BE elu
potenela nomlnal.
r,a velocidad de giro der EJe tenfamoe como referencia de 425
RPM, haciendo verifieaclón de datoe. El EJe noe dará unas
revoluclonea de 437,2 RPM.
La efieiencla de Ia tranemieión de potencia por eorreaa en
"V" aceptable ea, del orden del 85 %
97
La poteneia neeeearia eerÍa:
Hp = H¡' n.ooaart-o x Eficiencia del motor
Pot neceEaria = 2,3/ 0,95 = 2,4 flP-
Tendrá unaa revolucionea máximo de 1800 rpn y escogemoa una
potencia de 2,4 Hp
8.13. VEIOCIDAD ANq'LAR DEL E.]8.
Para calcular Ia velocidad angular en radianee por eegundo
a partlr de lae revolueionea de giro de1 EJe se enplea Iaeiguiente fórmu1a:
w=n 2n60
w = velocidad angular del EJe (rad/ae)
n = revolucionee de Éiro del EJe
w = 437.2 x 2 n = 45-78 Rad/aeg,60
La potencla coner¡mlda eE directamente pnoporclonal a laerevolucionee del eje.
98
8. 14. RODAHIMffOS
La reacción en loe apoyoE eE de Rnr' = LL4,26 lbRe¡' = LL4,26 lbR.e,¡¡ = 29 Ib
Rgg = 29 Ib
Se determLna Ia carga equlvalente
P=Xfr+Yfa
P = carga equlvalente
fr = carga radial real en N
fa = carga axial real en N
[ = factor radialY = factor axial
La carga axÍal no exiete por 1o tanto fa = O
entoncee la eanga equlvalente eeté en la ecuacÍón :
P=Xfr
fr= LL4,26 lbf = 5OB N
X = 0,6
P=0,6x508 N
P = 304,8 N
Como la carga eetátlca
radlal ee trabaJa con Ia
P=fr
Su aplleaelón ea de trabaJo
bandae. Veriflcar catálogo
99
equlvalente es menor que la carga
carga radlal
de engranaJe o tranemielón de
SKF páelna 33
La hora de eervlclo en nueetra má.qulna
Lrorr = 2O.O0O horae de eervieio
EI ajuete de] aro interior del rodamiento eobre el EJe ea
preneado ligero eon una tolerancia de K5
En Ia tabla 11 páe 51 del libro técnieo de dlbuJo.
Eecogemoe rodamlentoe radlalee rfgldoe de bolae con una
relación exletente entre Ia duración nominal, Ia capacldad
de carga dlnámica y Ia carga aplicada al roda¡riento.
(C/P ) = I Eegún catálogo SKF Páe. 29
Entoncee neeeeito una capacidad de carga de
I ,nrvctsioou . r¡ronofiQ de ftddcnf¡
E1
eE
100
C<8x 304,9 = 2438,4 N
Entoneee en la tabla de rodarrlentoe
61805
escogemoÉr deelgnaclón
ajuete del aro exterior del rodamiento eobre el aoporte
forzado medio con r¡na tolerancia ee K7
FIGURA 34. Rodanientos.
Soporte cemado fiJación mediante 2 tonnllloe.
P=37msr
d=25nmn| = 7nn
Voy a Catálogo
eorre€lpondiente ee
de SKF, Be determlna que
de deeignación SNASOB TA.
d =37nn
el eoporte
101
h
a
c
dz
e
ds
= 60 ¡nm
= 190 nrr
=30 mn
=90 mm
= 140 nm
=18 nm
Loe tornlIloe comeepondientee ee M10 x 4O
FIGURA 35. Soporte.
8.15. CAICT'IO DE CTIAVETA DE I,A FOÍ,EA.
El materlal de la chaveta eerá aeero tipo f-zLL normallzado
a 9OO.C;
LB ke/n¡rl,c
= altura de la chaveta
S:¡ =
t
b
h
T¡
r
fL
fe
Sa
ancho de la chaveta
altura de acople ehaveta y eJe
torque
radlo del EJe
fuerza eJerclda en eI eJe
Longitud de la chaveta
factor de seguridad
eefuerzo conetante
to2
delEncontranoa en lae tablae de chavetae det llbro técnlcae
dibuJo de Nicoláe Larburu - Libro 3 tercera Ed.
FIGURA 36.
a =7mr¡b =8mmChaveta de la Po1ea.
la longitud de 1a ehaveta de cada dieeo ee 0,49".
103
La fuerza de }a chaveta ee f = T
"
f = 292,8 = 424,34 lb.o'69
EI momento de tenelón de eJe que puede eoportar la cuña
deede el punto de vieta deI eorte y
Te = S¡ bLr
Con Ia eeuación eiEulente encuentro e1 egfuerzo cortante
So= F = 424,34Lb =2763,7 Lb/p:uLzbL 0,3937" 0,39"
EI esfuerzo de eompresión
Sc= F = 424-34(t/z)L (O,3L44/2) 0,39"
Para la chaveta de 1a polea tenemos que :
T = 340,94 Ia longitud de la chaveta 1,33"
F= T =292.8 =424,34 lbr O,gg
S¡= F =424-34 = 810,3 Lb/pul-zbL 0,3937 1.33
E¡r-
rwzll'424,34 = 2Q55,75 lb,zpulz
(0.3104) 1,33
8- 16.
2
ESPECIFICACIO}ÍES DE f,A ARIICT'I.'ACION.
FIGURA 37. EepeclflcacLonee de la Artlculación.
(1) SuJeclón bandeJa
(2') buJe en bronce
(3) paeador eJe aeero 1045
(4) arandela
(5) paeador cónleo
(6) anlllo eobre eI eje
EI buJe va a tener un Juego con el paeador para que pueda
haber una articulación del dlsco con Ia euJeción de laeetructura de la bandeja.
LO4
105
La anandela noe elrve como eeparador de la eetruetura de labandeJa y el dleeo.
El anfllo eobre el eJe y el paeador noÉr ayudan a que elpaeador eeté blen euJetado.
Arandela
Ani1lo paeador
o
FIGURA 38. ElementoE de la Articulaclón.
106
8 . 16. 1 VERIFICACION DETJ PASADOR.
Eete paeador eE un elemento de unlón; eE casl eiempre
cortante.
Por facilidad en eI mecaniemo, egte elemento fue eonetrufdo
en acero al cromo níquel molibdeno (equlvalente a un A1S1
8620), que ea euminietrado con eondlclonee calldad 15O h7,
por 1o tanto no requlere de torneado; en eetado bonificado
tiene muy buenae propledadee mecánicae.
S¡¡ = 38 ke/¡¡mz
S- = 50 kg/utrP
Dureza brinell = 380
Por la tolerancía y el Juego entre apoyo eI eefuerzo normal
de flexión ee despreciable. EI eefuerzo contante ee puede
caleular:
fe = 0,577 S:¡Z>z
Zr< = eefuerzo cortante
R = Reacción en loe apoyos
N = Nri¡nero de apoyoe
Zx.= R
NA
107
A = Area cortante = fiD2/4
D = Dlámetro del paeador
S-¡. = Ifnlte de fluencla en cortante
Sr- = 0,577 S¡¡
Sr. - 0,577 x 38 ke,/mnz = 2t,92 kg/mrlp
R = 44,84 kefD =10nnA = 78,5 nnz
Z>< = 44,84 }lgf - 0,285 ke/nmz2. 78,5 mmz
fe = 2L,92 ke/r¡¡mz = 76, 930,285 kg/atr€
EI valon del factor de eegurldad de eete elemento ee muy
alto, eln enbargo, no eE convenlente reduclrlo porque ee muy
pnobable que debido aI pequeño Juego radlal que debe exletlrentre el dleco y Elu paeador, Ienta¡nente anr.nenta eldeterloramiento der buJe que loe erepara inlclando un
contacto dlrecto de aeero contra acero, eltuación que
produce un deegaete rápldo, y haya una poeible rotura; Ee
corrige haclendo una lubrlcaclón en grata ó acelte.
108
BuJe
Paeador
E] paeador eE eoldado con Ia eetructura de lae bandeJae.
109
8.L7. T{ATMIAI, DE IA BAI{DE.]A.
El eepeeor de Ia lámina ee de L/t6" y eE aeero al carburo,
aunque e1 materlal ideal ea de acero inoxldable, eln
embargo, B€ recubre la bama de acero de plntura.
EI marco del- temiza eB de elemento de madera y au maya de
alunlnio.
La zaranda tiene 3 nivelee, en Ia primera bandeJa el tamlz
eB de 60 meeh, el seEundo t¡miz ee de 80 rneeh y el tercero
ee de 100 neeh.
8. 18. ESITI'CII'RA GMIRAI, DEL CONJT'HTO
La eetructura que hace de eoporte
perfilee en iínguloe de Lr4" x t* x
eon eoldadura eléctrica 6010.
eetá conetrulda con
L/8" loe cuales van unldoe
La eetructura
con perfileeque soporta
en ángulo de
lae bandeJae 1 y
1" x 1" x L/8"-
2 eetá conetruida
Para éeta conetruceión se dan lae eiguientea iluetrac j-onee .
- Cortar loe perfilee de acuerdo a l_ae
planoe.
medldae dadae en loe
*ññt;-;'¡'omo ds occid¡nf¡
110
- Unir loa perfilee con soldadura eléctrlea.
En loe perfilee que soportan Ia bandeja €re perforan con
broea de 3/L6".
- En Ia eetructura que tendrá Ia máquina picadora eerá de Z"
x 2" x t/8"; tí" x L|." x 1/8" .
TABLA 3. Materialee
ITRI NO}IBRE HATMIATEeEeclfteaclonee
PROVffiNRES
1 Anguloe 1"x1"x1,/8"1{"xlt"xL/8"2"x 2" xL/8"
Hlemo Ferreterf.aLagrande
2 motor Slenene de2-4tlp 1800 rr¡n
LevalleJo
3 Chumacera Hlerro La Ballnera4 Fuerza de flJaclón La Ballnera5 Poleae Alunlnlo Loe RestrepoE
6 Cuchillae Acero Ferreteria Fietro7 Tornllloe La BallneraI Arandela de
fijaciónLa Balinera
I Mano de obra deeoldadura
Porotec
10 Maqulnado del e.1e Acero Metalmecánlca11 EepacladoreE Ferreteria
LacrandeL2 Doblado de }ámina Metalmecénlca13 TamLcez AlumlnLo Loe Reetrepoe
COIICH'SIO}IES GIMTRAIIES
Eetae mágulnae pueden aer asequiblee y eerá de gra¡ ayuda
para loe pequeñoe productoree de alnldón de yuca.
La máqulna picadora de lruca ee de gran ayuda a }a ralladora,debido a que se corrigen errorea que exieten en éeta.
Con eI enga¡rble de égtae máquinae no habrá neceeidad de
hacer depóeito de yuca picada, de ¡ruca rallada- Solamente
se hace un eólo depóeito de Ia yuca proceeada.
Eete proyecto Be deearrolló dentro de1 plan para eImejornmiento mecánico de Iae máqulnae- Para la extracción
del almldón de yuca adelantada por eI CIAT y Ia Univereidad
Autónoma de Oceidente.
Con eI meJoramiento del mecaniemo de Ia zaranda Iean:nentamoe 3 nivelee de bandeja con eeto trendremos una
mejor eeparación de la colada y eI afrecho.
113
A1 hacer er montaJe coneecutivo de ras tree mágulnas ere
obtiene un mayor rendimiento, Ee economfza ]a fabricación,ae reduce eepacio y se obtiene un mejor aprovechaniento de
lae máquinae.
Se aunentó la eflciencla de la ralladora, ya que Iapicadora le faclllta en gran parte er trabaJo de nalrado,por tar motivo lae condicionee de trabaJo de la ralradoramejoran notablenente.
BIBLIOGRAFIA
CAICEDO, Jorge A. Correas de tranemieión. Univereidad del
ValIe.
FAIRES, V.M., Dleeño de Elementoe de máquinae. Mc Mll1an
Co.New York. 8a. Edlclón. 1980.
HALL A. S. , HOLOWENCO A.R. y IAUGHLIN H.c. Dleeño de
máqulnae.
MARTINEZ, C. F- ; GARCIA, P.A. Aná}iele, Redlseño y
eonetrueclón de una máqulna pleadora de nrca.
Cal1, 1984.
SHIGLEY, .foeeph Edward, Dleeño en IngenlerÍa Mecánlca.
Edltorlal Mc Graw-Hlll . Héxlco S.A.
SKF. CatáIogo General. USA : SKF.
ANEXOS
Tabla | - Factor de servicio
TIPO DETBABAJOl FAC-IOR DEcoaaeccó¡'t CONDICIONES DETRABAP
Trabajo Lerre
Trabajo Normal
Trabajo Pesado
Trabajo Exnpesado
1,2
1,4
1:e2
Trabajo intermitente. Funcionamiento < 6 horas diarias.
Sin sobrecargas
Sobrecarga máxima, momentáne a o @rga en el ananque inicial,( 1500/e de la carga normal. Funcionamiento de F16 horas diarias.
Sobrecarga máxima momentánea o carga con arranque inicial,( 2500/o de la carga normal. Funcionamiento conünuo de 1G.24
horas diarias
Sobrecarga máxima, momentánea o carga en el ananque inicial,> 250o/o de la cargdnormal. Frecuentes sobrecargas npmentáneas
o frecuentes an:anques Funcionamientro cor¡tinm de 24 horas diarias,
7 días porsemana.
NoA: Se debe usar el factor de seMcio más atto cuando cualquier otra condición Oe traUa¡o entre en la cdegoridóas atta
. Se usará eventualmente el factor de.servicio, ir¡tercalár¡dolo entre aquetlos de la tabla,'pam condiciones detrabajo inlermediarias
Tahlá Z-AdicioiálMicional para @rrección del hclor de servicio a acrecentar a los de las tablas 1,3y 4 en las condiciones de trabajorelacionadas a seguir:
Ambiente con pdw ...................Ambiente húmedo
Uso de poleas tensoras
en la parte,tensa
CON D ICION ES D E FU NCIONAM I ENTO
+0,1
+0,1
+0,1
+0,1
+0,1
+0,2
+o,2Polea motriz con diámetro ma!,or que el de la polea conducida
Tahla ?-Factor de servício
McmoREs ELÉgrBtcos
o@
qó'5
<!
ooo()o6o(D
Ec.9€:ó9=E
os
Coniente atternada
or!Eco--6xo
E|.O.!o()6{!OERO6!CE
c'ocs.9E88pEP'69a!otroECooqE
g@obO6r,-nGcfq)(u
óE
oüoe
@
rgc.Y8E€sl2DJso-.8o=6tJ6
AGTTADORES .
Para líquidosPara semilíquiclos
BOM&CSCentríf ugas, de engranajes, rotati\rasDe pistón: de 3 o más cilind¡os .
De pistón: de 1 ó 2 cilindrosDe piSón: para draga¡
COMPRESORES.Centrífugos y ruai\oó -Alternativos con 3 o.más cilindrosAlternath/os con 1 o 2 c¡lindros
ErEs DE rn¡rusutslór.¡
ASPIFADORES Y VENTILADORESCernrílugos y succión ind¡rectaHelicoidalesSopladores
GRUPOS GENERADORES
MÁOU|NAS PARA TNDUSTRIA DE CAUCHOCalar¡dr+ "Bambury", mezctadores
MAOUINAS PARA INOUSTRIA OECERÁMlcv{Y DE ACEITEConadoras, granuladorasAmasadoras, picador4Mezcladoras, prensas
I"IÁouI¡¡¡ PARA INDUSTRIA GRÁFtcARotat., offs€t, clobladoras, conadoras,Prensa plana, tinot¡po
uÁoun¡¡ pARA tNousrnlA DE pApELMáquinas Jordan - holandesasTr¡luradorasCalandras, secadorgs, enrolladoras
1b1p
12121i1A
121,21,4
1A
:
1,2
1i15
121312
1,2
131 '¡l
1,2
t,,í f-i,+
t_-t_
-l
:l:l;
-11,6
Tabla 4 - Factor de servicio
APLICACIONES
MoroREs elÉcrnlcos lrolqü¡qpbsftt
Gas.Disl
e66g,6.c5cl€
o6'E(,oa!
EP"€EgE=EE9o_E
Coniente eltemeda Cmirfeconlinn
Jaula do. ardilla
g,ocPo€
u)
oD-gEoooE
Monofes¡co
gIoÉo!..coc9(>6=9-t¡l
EcJ8.Eo(,cocI(,g()x
t¡J
a,úEcoiei-oEE=6o66b
EpO69T'
8C
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