Este es un espacio dedicado a temas tecnológicos de actualidad e interés general, haciendo énfasis en la mecánica y la electrónica industrial.

sábado, 31 de marzo de 2018

CAMIÓN ELÉCTRICO TESLA ¿MUCHO RUIDO Y POCAS NUECES?

Fue presentado con bombos y platillos en noviembre del año pasado pero se tendría que esperar dos años más para supuestamente "verlo en total acción" en EEUU.  Me refiero al SEMI TESLA, que resulta ser el camión eléctrico de alto tonelaje líder del mundo, que dejaría muy atrás a otros fabricantes que ya llevaban la delantera en este negocio, como Daimler y Toyota. 

Las ventajas de este vehículo han sido tremendamente publicitadas, como el hecho de poder transportar hasta 40 toneladas de peso bruto (incluyendo el peso del vehículo); casi 500 km de autonomía con carga hasta 800 km en vacío, acelerar hasta los 100 km/h en sólo 5 segundos y el bajo coeficiente de arrastre Cd, es decir, más eficiente que algunos modelos de autos deportivos.
Si se hace una comparación "ligera" de tecnologías conocidas hoy en día para estos vehículos de transporte, pues resulta que el SEMI TESLA termina llevándose la palma en cuanto a prestaciones generales.


En el aspecto constructivo de este vehículo se tiene una tracción completamente eléctrica basada en cuatro motores montados sobre los dos ejes traseros, lo cual no es novedoso y tampoco lo es, en apariencia, el sistema de baterías, tal como puede verse someramente en el mini-vídeo publicitario: 
Publicaciones especializadas, como es el caso de "Mecánica Popular" no han escatimado elogios tanto al producto como a su creador Elon Reeve Musk, hablando de las "incomparables posibilidades" que se abren para el sector de transporte a gran escala... a tal punto que, sin esperar la salida formal al mercado de este camión, muchos gigantes de los alimentos, como es el caso de PEPSICO en EEUU mismo, ya hayan hecho pedidos adelantados de más de 200 unidades. He ahí el negocio... pero, ¿donde se encuentra el gato encerrado de todo esto?, pues  una publicación no especializada como es "Forbes" ha sido más bien crítica y bien fundamentada respecto a este vehículo.
Indica que, a diferencia de los vehículos de lujo de Tesla, que se venden en función de su prestigio y rendimiento de marca, la compañía tendrá que ofrecer un argumento económico convincente para que los operadores de flotas adopten su camión semi, dados los bajos márgenes en el negocio de transporte por carretera. Creemos que hay tres factores amplios que determinarán cómo Tesla compite contra los camiones basados en motores diesel, es decir, la capacidad de carga, el alcance y el costo. Tesla dice que el camión es capaz de transportar un peso bruto (incluido el peso del vehículo) de aproximadamente 40 toneladas. Si bien esto está en línea con otros camiones y el límite federal de EE. UU., El peso de la batería del camión Tesla podría ser significativo, lo que podría obstaculizar la carga útil del vehículo (capacidad de carga). Por ejemplo, investigadores de la Universidad Carnegie Mellon estimaron que un camión eléctrico con un alcance de 600 millas requeriría una batería de 14 toneladas. Tesla dice que el camión tendrá un alcance de 500 millas con una sola carga, que es una cifra que supera el 80% de los viajes comerciales. En comparación, algunos camiones diesel pueden llegar a 900 millas en un solo tanque. La compañía también dice que el camión puede recargarse hasta por 400 millas de alcance en 30 minutos, a través de sus mega cargadores especializados. Aunque el tiempo de carga es impresionante, todavía es más alto que el tiempo de reabastecimiento de combustible para los camiones diesel, y Tesla todavía tendrá que invertir en la construcción de una red expansiva de estaciones de carga.  Es decir que, en cuanto a superar problemas técnicos, aún se tiene un largo trecho por recorrer, pero quizás lo más doloroso de todo sea el elevado costo inicial del vehículo: el modelo más modesto a US $ 150000 contra los US $ 120000 del mejor camión diesel. 

Será muy difícil que los camiones eléctricos  incursionen de manera "masiva" en el transporte pesado. Que ya se los vea en flotas lecheras, reciclaje y/o recojo de basura, etc. en algunos países desarrollados, no significa alentar grandes esperanzas en este sentido. La misma empresa Tesla, que el año pasado (y pese a la "maravilla" presentada) ha triplicado sus pérdidas financieras, la friolera de aproximadamente US$ 2500000, nos da la mejor evidencia. Como dicen, una golondrina no hace un verano. 

miércoles, 28 de febrero de 2018

DISEÑO MECÁNICO DE FAJAS TRANSPORTADORAS (TERCERA PARTE)

El presente artículo versará exclusivamente sobre los cálculos básicos involucrados en el diseño de una faja transportadora, combinando criterios pero haciendo predominar las especificaciones CEMA (CONVEYOR EQUIPMENT MANUFACTURERS ASSOCIATION) para fajas.

 INCLINACIÓN DE LOS TRANSPORTADORES DE FAJA: Va a depender del ángulo de reposo del material y la pendiente máxima; fluctúa entre 5 a 8° más que el ángulo de reposo del material a transportar (ver tablas I, añadidas en facebook). Podemos basarnos también en el siguiente nomograma en función de la distancia horizontal y la elevación (lift) en pies:
ÁNGULO DE SOBRECARGA (α): Es aquel que forma, respecto a la horizontal, el material en reposo mientras es transportado en la faja. Por lo general suele ser de 5 a 15° menor al ángulo de reposo de dicho material, no obstante, para fines prácticos podemos establecerlo del siguiente modo:



Al respecto, las normas CEMA relaciona el ángulo de reposo y el de sobrecarga haciendo las siguientes precisiones según la naturaleza del material a transportar :


SELECCIÓN DE LA VELOCIDAD Y ANCHO DE LA FAJA

 Puede asignarse un valor “a priori” para éstos en función del tipo de material a transportar y de las características físicas del mismo. Se debe tener en cuenta el factor costo para la selección del ancho, pero de ningún modo este debe predominar sobre los factores técnicos. En función a los materiales, la norma CEMA establece los siguientes valores:



Cálculo de la Capacidad Equivalente: 
Este método de cálculo para determinar velocidad y ancho de faja es recomendado en las normas CEMA respectivas y es más práctico que el de las áreas transversales. Se debe pasar por las siguientes etapas: 
a) Conocer la densidad del material en libras por pie cúbico, para lo cual nos ayudamos de la tabla correspondiente (Tablas I - añadidas en facebook). También se incluye la clasificación CEMA de los materiales según su naturaleza (Tabla I - A , en facebook).


 b) Las Toneladas por hora deseadas para el proyecto deben convertirse a pies cúbicos por hora y luego la capacidad utilizando las relaciones siguientes (la densidad del material en libras por pie cúbico):


 c) Ahora con este dato y con ayuda de las tablas 4-2 a 4-5 (ver página de facebook), es decir, dependiendo de la forma como hayamos decidido configurar nuestros rodillos, determinaremos el ancho de la faja requerido. Iremos a la sección que dice: CAPACIDAD EN 100 PPM o pies por minuto en función a nuestro ángulo de sobrecarga. Ya no es necesaria en este caso la columna de Sección Transversal dado que no hemos trabajado con ese criterio.

d) Según el tamaño promedio de los trozos más grandes (lump) del material a transportar, cotejaremos el ancho seleccionado de nuestra faja mediante el uso de las curvas siguientes. En algunos casos hemos de rectificar la velocidad de faja seleccionada debido a este criterio. 

Continuaremos el siguiente artículo con lo referente a rodillos y requerimientos básicos de potencia. Todas las tablas y curvas se están añadiendo a nuestra página de discusión en facebook. Cualquier persona interesada en un proyecto en particular o que tenga alguna inquietud puede contactar conmigo a mi nuevo correo: aljepague5@gmail.com  o dejarme un mensaje privado en la misma página de facebook.
Para este mes se hará un paréntesis considerando el aniversario número 8 de este blog, motivo por el cual se publicará un artículo técnico especial. Un cordial saludo para todos.

miércoles, 31 de enero de 2018

DISEÑO MECÁNICO DE FAJAS TRANSPORTADORAS (SEGUNDA PARTE)

Trataremos en el presente artículo lo referido a los tipos básicos de sistemas de impulsión empleados por las fajas transportadoras así como a los requerimientos de potencia, templadores y sistemas de alimentación.
Sobre el primer punto, he aquí los principales:

IMPULSIÓN SIMPLE :
El  Sistema de impulsión simple cubre entre el 50 y 60% de las aplicaciones, fundamentalmente para el caso de cargas livianas y/o tramos cortos. Esta es la disposición de accionamiento más sencilla y que consiste en poleas de acero conectadas a un motor y la faja envuelta alrededor de un arco de 180 °. Tal como se indicó, puede ser usado en transportadores de baja capacidad que operen con materiales no abrasivos. La poleas pueden moverse a baja velocidad para aumentar la fricción.


IMPULSIÓN POR POLEA MOTRIZ Y POLEA DE CONTACTO: 
En este Sistema el ángulo de contacto se incrementa de 180 ° a 210 ° o incluso hasta 230 °, todo gracias a la polea adicional. Es aplicable a la mayoría de transportadores de faja de mediana y gran capacidad; permite el manejo de materiales desde el nivel abrasivo suave a bastante abrasivo. El proceso óptimo se obtiene con la polea motriz a baja velocidad y fajas de caucho duro.




IMPULSIÓN EN TANDEM :
A diferencia de los dos anteriores, aquí la tensión de la faja se estima alta; el ángulo de contacto aumenta al adoptar unidades en tándem aumenta de 300° a 480° o más inclusive. Ambas poleas en tándem son impulsadas como puede apreciarse. El equipo puede funcionar con uno o dos motores. La ubicación del transportador generalmente está determinada por los requisitos físicos de la planta y restricciones estructurales  


IMPULSIÓN CON POLEA MOTRIZ Y FAJA AUXILIAR: 
Este es el más recomendable allí donde se requiera mejorar la eficiencia del transporte y a la vez optimizar la potencia suministrada. Se utiliza para cargas pesadas y tramos largos. El ángulo de contacto es de 480° a más con lo cual se obtiene una alta capacidad de agarre.


TRANSMISIÓN Y ACCIONAMIENTO :
La transmisión de potencia hacia las poleas puede ser mediante fajas, cadenas o trenes de engranajes (cajas reductoras).


Transmisión mediante caja reductora ligada por acoplamiento flexible

Para los motores eléctricos, se recomiendan los de "arranque normal" en proyectos que comprendan entre 20 y hasta 40 metros de longitud. Para mayores longitudes se hace necesario un motor de "alto par de arranque".


LOS TEMPLADORES :
Sirven para evitar que la faja sufra de estiramiento excesivo que daría lugar a una disminución de la eficiencia global del transportador,  fundamentalmente durante el arranque del equipo. Va también a brindar la tensión necesaria de la faja entre los rodillos. Son de dos tipos:

DE TORNILLO: Que desplazan las chumaceras de las poleas mediante sus tornillos.


DE GRAVEDAD: Se regula automáticamente la tensión por medio de contrapeso.



ALIMENTADORES DE FAJAS:


Existe gran variedad de sistemas alimentadores para fajas (alimentadors de chute,  vibrantes, reciprocantes, de gusano sin fin, tambores rotatorios, etc.) , siendo el más común el primero de ellos y es el que se muestra en la figura. Estos pueden diseñarse empleando los criterios para el diseño de tolvas pero teniendo en cuenta las restricciones siguientes adicionales:

Con la finalidad de garantizar el no derramamiento de producto transportado, la separación entre paredes del alimentador (abertura para descarga) debe ser de hasta 2/3 el ancho de la faja para anchos de faja de hasta 36". Para anchos mayores esta separación máxima ha de ser de hasta 3/4 del ancho de la faja.








domingo, 31 de diciembre de 2017

DISEÑO MECÁNICO DE FAJAS TRANSPORTADORAS (PRIMERA PARTE)

Los transportadores de gusano tienen el plus de garantizar la homogeneidad del producto desplazado, además de dosificarlo y/o modificar sus condiciones de humedad y temperatura (en procesos de secado por ejemplo); los elevadores de cangilones pueden gozar de esta última ventaja aunque en mucho menor medida y ya de ambos nos hemos ocupado en los artículos previos. Pero ninguno de estos dos sistemas superaría la principal fortaleza del que se discutirá en esta ocasión, y me refiero a los trasportadores de faja, los cuales pueden desplazar los productos a grandes distancias con significativos ahorros de costo y menor contaminación ambiental respecto de otros sistemas o medios de transporte. Es por todo ello el medio más empleado por las industrias, minería y agroindustria principalmente. Por sólo citar un ejemplo tenemos la faja transportadora subterránea que emplea UNACEM (ex “Cementos Lima”) que fue construida hace más de 10 años, la cual cubre una distancia de 8,2 Km entre la planta y un muelle marino construido por la misma empresa. Este video nos da algunas precisiones sobre dicho proyecto:

Los transportadores de fajas se clasifican en dos tipos básicos:

1) DE FAJAS PLANAS, en los cuales, como se comprenderá, la faja debe mantenerse plana a lo largo de toda su trayectoria. Los materiales a transportarse han de tener un ángulo grande de reposo (superior a los 45°), pero preferentemente este ha de colocarse en unidades de embalaje. Comercialmente estas fajas están disponibles en anchos que van de 14 a 72 pulgadas (o aproximadamente 2 m).

2) DE FAJAS ABARQUILLADAS, que formarán un canal debido al peso del material transportado a lo largo de su trayectoria. A la inversa de los de “faja plana” no tendrán la limitación del ángulo de reposo ni del tamaño del material transportado a granel pero presenta muchos inconvenientes para el transporte de material embalado. Estas fajas también están disponibles en anchos de 14 a 72 pulgadas.

Nosotros haremos énfasis en los transportadores del segundo tipo al ser los de mayor envergadura a nivel de industria y minería.
Las fajas abarquilladas “estándar”, fabricadas de lona y caucho, comercialmente están disponibles en 28, 32, 36 y 42 onzas y excepcionalmente en 48 onzas, con recubrimientos de 1/8” a ½”. Existen fajas abarquilladas especiales que pueden ser “de gran resistencia” (lona reforzada con cuerdas de nylon), “resistentes a ácidos y aceites” (reforzadas con neopreno) y las “resistentes al calor” (refuerzo de fibra de vidrio) que pueden soportar temperaturas de hasta 200°C.
Fajas Estándar



Fajas Especiales

Los rodillos son de dos tipos: de avance y de retorno, se fabrican de fierro fundido o acero, con recubrimiento de goma o neopreno para evitar el desgaste por impacto, con este mismo propósito deben estar correctamente balanceados estática y dinámicamente. Los rodillos comercialmente son también “estándar” para la mayoría de aplicaciones pero también los hay “especiales” o autoalineantes (con topes) para evitar el desplazamiento lateral de la faja. Los diámetros que se pueden encontrar en nuestro medio son 4, 5, 6, 7 y 8 pulgadas.
Rodillos de Avance


Las poleas o tambores se clasifican de la siguiente manera:

- Polea de Cabeza (Abad Pulley).
- Polea de Cola (Tail Pulley)
- Polea Loca (Dier Pulley)
- Polea Tensora ( Take-Up Pulley)
- Polea Motríz ( Driven Pulley)
- Polea Deflectora ( Bend Pulley)
- Polea de Contacto (Snub Pulley)
- Polea Magnética ( Magnetic Pulley) 

Las poleas magnéticas se utilizan para extraer partículas que pudieran haber quedado adosadas a la banda o faja (obviamente tratándose de materiales metálicos). La polea Motriz es generalmente la de Cabeza. La longitud de las poleas será mayor en 2" al ancho de la faja para anchos de 14" a 42"  y 3" en caso de exceder las 42".


Continuaremos con toda la información técnica y también con los criterios fundamentales para el diseño de estos equipos este mes del nuevo año que comienza. Gracias una vez más por acompañarnos. Bienvenidos los comentarios, las sugerencias y también quienes tengan algo por compartir o se encuentren ejecutando algún proyecto en particular, sean bienvenidos a nuestra página de discusión de facebook y también vía este mismo blog. Un fraternal saludo para todos los lectores.

jueves, 30 de noviembre de 2017

DISEÑO DE ELEVADORES DE CANGILONES (TERCERA PARTE)

El articulo anterior estuvo limitado al manejo de un catálogo de selección. Esta vez estamos desarrollando un modelo de cálculo completo para el diseño de estos equipos industriales. Los catálogos comerciales nos brindan información importante, incluso nos dan ya las dimensiones finales, aunque no se nos especifique a detalle la ingeniería general, pero se da el caso que no deseamos adquirir sino diseñar un equipo completo. Es allí donde apelaremos a las expresiones que a continuación pasaré a resumir.

Una vez conocido el flujo volumétrico , que en el artículo anterior definimos en pies cúbicos por hora, podemos trabajar en unidades métricas o inglesas, según el catálogo que usemos como referencia pasaremos a estimar la velocidad de trabajo así como las dimensionado de los tambores, así tenemos lo siguiente:

Una vez que se ha estimado la Longitud requerida de faja "L" se calculará el número de cangilones para lo cual nuevamente nos han de ayudar los catálogos comerciales donde podemos ver dimensiones de cangilones estándar (los cangilones tipo "A" del catálogo Link-Belt , por citar un ejemplo).
Para evitar la deformación de los cangilones al pasar alrededor de la polea y para evitar el sobre estiramiento, tanto los cangilones como la faja deben espaciarse de 3 a 4 veces la proyección de un cangilón (el seleccionado). Es decir, que el paso de los cangilones lo obtendremos al multiplicar la "proyección" por un número entre 3 y 4 (3,5). La proyección se obtiene del catálogo empleado.
El número total de cangilones se estimará así entonces:

   # de cangilones = Longitud de la faja / Paso de los cangilones

Ahora pasaremos a calcular la potencia de accionamiento a partir de las tensiones en la faja para lo cual emplearemos:





La potencia requerida para el motor se obtiene, tal como se indicó a partir de estas tensiones:

Potencia de accionamiento = ( T1  - T2 ) x Vtrabajo / n

Siendo "n" la eficiencia del motorreductor empleado, que también se encontrará en catálogos comerciales y suele estar alrededor del 90 a 95%.

martes, 31 de octubre de 2017

DISEÑO MECÁNICO DE ELEVADORES DE CANGILONES (SEGUNDA PARTE)


El punto de partida en el diseño de elevadores de cangilones es  la selección del tipo de dispositivo, el cual obviamente dependerá del tipo de material que ha de manipularse así como del flujo volumétrico del mismo. Para ayudarnos en esta labor podemos auxiliarnos de tablas y nomogramas que suministran los fabricantes como es el caso de LINK-BELT, los cuales en gran parte emplearemos en el desarrollo del presente artículo.

LINK-BELT clasifica numéricamente a los elevadores, siendo los centrífugos del tipo 1, mientras que los continuos son del tipo 7. De ambos tipos ya hemos hablado en el artículo anterior.

Los datos básicos con los que debemos contar serán (empleando unidades inglesas):
  1. Tipo de material
  2. Peso específico del mismo (en libras por pie cúbico)
  3. Capacidad de producción (en toneladas por hora).
  4. Tamaño máximo de partículas de material (pulgadas)
  5. Distancia entre ejes (pies).
  6. Horas de servicio al día.
Seguidamente se determinará la capacidad volumétrica en pies cúbicos por hora de la siguiente forma:

CAPACIDAD VOLUMÉTRICA = (Toneladas por hora)*2000/Peso específico de material

A continuación se seleccionará el tipo de elevador (1 ó 7) según la tabla 1 que hemos fijado en nuestra página de Facebook.  Para los casos donde ambos sean recomendables, hemos de optar con la alternativa de mayor capacidad volumétrica, refiriéndonos a las tablas 2A, 2B  ó 2C.

Estas mismas tablas nos indicarán el número de elevador con las dimensiones que tendrán los cangilones, características de las cadenas de transmisión y las catalinas, así como diámetros de ejes y rpm recomendado.

Continuaremos ampliando todos estos detalles en el próximo artículo.



sábado, 30 de septiembre de 2017

DISEÑO MECÁNICO DE ELEVADORES DE CANGILONES

El siguiente dispositivo transportador de interés para la serie que hemos iniciado hace algunos meses es el famoso elevador de cangilones o capachos cuyas aplicaciones cubren también un amplio rango en la industria de diferentes rubros, siendo por ello muy importante para los diseñadores mecánicos el conocer a detalle los pormenores de su mecanismo y también de los aspectos estructurales involucrados.
 
 Estos transportadores tienen una clasificación básica; pueden ser continuos o centrífugos, los cuales si bien son esencialmente lo mismo, van a ofrecer diferentes ventajas según la aplicación que se desee.
 
Elevadores centrífugos de cangilones
 

El elevador de estilo centrífugo tiene la capacidad de mover grandes cantidades de material rápidamente, y funciona muy bien para materiales duraderos y abrasivos como arena, grava y otros materiales a granel que fluyen libremente. El ascensor de estilo centrífugo empieza por extraer material de la sección de arranque o de entrada; esta acción requiere un cangilón resistente. Debido a la alta velocidad de operación; este elevador genera fuerza centrífuga en la polea principal. Esta fuerza expulsa el material del cubo y hacia el conducto de descarga como se muestra en la figura. Las acciones de lanzamiento y excavación de este diseño corren el riesgo de dañar material frágil, por lo que este estilo no se recomienda cuando se manipulan materiales más delicados. Los elevadores de estilo centrífugo están disponibles en el cinturón o en la cadena. El elevador mostrado en la figura está configurado con cangilones de estilo AC montadas en un sistema de transmisión por correa. Debido al estiramiento de la correa ya la fuerza de la cadena, ambos sistemas tienen algunas restricciones cuando alcanza grandes alturas.
 
 
Elevadores continuos de cangilones
 
 
 Por el contrario, el elevador continuo está diseñado para funcionar a una velocidad más lenta para eliminar la acción de lanzamiento, y por lo tanto es más adecuado para una manipulación suave del material. En un elevador de estilo continuo, los cangilones están diseñados específicamente para actuar como parte del conducto de descarga cuando se invierten, como se muestra en la figura. El material se vierte del cangilón y se desliza por éste invertido por delante en el canal de descarga. Aunque los cangilones recojan parte del material del fondo, este elevador está diseñado con una entrada de alimentación más alta para permitir que la mayor parte del material fluya directamente en los cangilones. En síntesis, el diseño de este elevador reduce en gran medida el daño y degradación de materiales más frágiles y desmenuzables. Además, este diseño es beneficioso cuando el producto es ligero y / o esponjoso y necesita evitar la aireación. El diseño del elevador representado en la figura está configurado con el frontal medio montado en un sistema de transmisión por correa.
 
Continuaremos con lo concerniente al diseño formal de estos dispositivos el mes que viene. Muchas gracias por estar con nosotros, amigos lectores.