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.

DISEÑO MECÁNICO DE TRANSPORTADORES DE TORNILLO SIN FIN (TÓPICOS DE MANUFACTURA)

Para cerrar con broche de oro la serie dedicada al diseño mecánico transportadores de tornillo, dedicaremos un artículo especial a los procesos de fabricación de estos dispositivos cuyo punto de partida es el desarrollo plano de los pasos del tornillo el cual se efectúa sobre planchas gruesas LAC (acero A-36), acero inoxidable AISI 304 o el tipo de acero que se haya seleccionado para el particular. Los siguientes esquemas muestran los parámetros que nos servirán en lo sucesivo como referencia:

 

 



 Cada paso del tornillo, como se indicó, empieza sobre una placa plana de acero la cual es recortada y plegada según las formas mostradas:

 



El dimensionado se hará del modo siguiente:

 

Donde la anchura H = (D - d )/2, siendo "D" y "d" los diámetros de tornillo y eje respectivamente. Las longitudes de arco interior (I) e interior (L) se calculan a partir de las expresiones mostradas debajo:

Para el desarrollo del Radio de vuelo (R) utilizaremos este diagrama:

 

 Siendo  Tan Ф = L / I  además : r = R - H

El radio R se calcula así:  R = L x H / (L - I)

 y el ángulo de corte radial (en grados sexagesimales):   ϴ = 360° - Δ

siendo : Δ = (L x 360°)/2πR  

Las planchas cortadas y plegadas son unidas y soldadas a tope entre sí. La fase más delicada es la del montaje del gusano sobre el eje, la cual se hará con ayuda de un aparejo o tecle. Aquí se detallan gráficamente los pasos a seguir en este caso:

 
Puede verse aquí un detalle de las juntas de soldadura:

 

Cualquier persona interesada en un proyecto particular puede contactarse conmigo vía este mismo blog o nuestra página de discusión en Facebook. Muchas gracias por la atención brindada. Nos estaremos viendo con nuevos tópicos para los siguientes meses. 

 

 

 

 

DISEÑO MECÁNICO DE TRANSPORTADORES DE TORNILLO SIN FIN (TERCERA PARTE)

DISEÑO MECÁNICO DE TRANSPORTADORES DE TORNILLO SIN FIN (SEGUNDA PARTE)

DISEÑO MECÁNICO DE TRANSPORTADORES DE TORNILLO SIN FIN (PRIMERA PARTE)

Continuando con la secuencia en diseño de  dispositivos y equipos de uso industrial, le toca ahora el turno al transportador de gusano o tornillo sin fin, ideado hace más de 2300 años por el colega Arquímedes de Siracusa y con bastante aplicación hasta nuestros días en disímiles campos como la minería, la agroindustria, la petroquímica, entre muchas otras.

Transportador de Tornillo sin fin en una planta de chancado

Hay numerosos tipos de transportadores de tornillo sin fin, según la función que vayan a desempeñar, pero nosotros nos dedicaremos aquí al diseño del tornillo estándar considerando que no sólo es la aplicación más versátil a nivel de la industria en general sino también la que mayor cantidad de materiales puede desplazar de un punto a otro.

Transportador de tornillo sin fin estándar

Transportador - mezclador de paletas

Afortunadamente podemos encontrar numerosa información técnica y de diseño para estos dispositivos en internet, pero aquí buscaremos unificar criterios de manera complementaria de modo que podamos contar en lo sucesivo con una metodología coherente para el trabajo de diseño. 

Las fases para el diseño de un transportador de tornillo sin fin estándar son las siguientes:

1. Establecer los requerimientos de transporte.
2. Identificación del tipo de material a transportar.
3. Determinar la capacidad y velocidad del transportador.
4. Calcular el caballaje requerido y seleccionar el tipo de motor accionador.
5. Determinar el tamaño recomendado de los componentes.
6. Verificar los rangos de torsión de los componentes.
7. Verificar la deflexión del árbol principal la expansión térmica y la abrasión de la superficie.

La primera etapa implica consignar el tipo de material que se desea transportar, así como el flujo másico de material y la distancia entre puntos de transporte.
Para la segunda etapa podemos contar con tablas referenciales como las que se están posteando en nuestra página de facebook, debiendo tener además en cuenta de si los materiales serán, por ejemplo abrasivos, altamente corrosivos o potencialmente explosivos en el caso de químicos.
Daremos pautas y sugerencias de diseño para estos dispositivos en los siguientes artículos, por ello me gustaría conocer vuestras experiencias y vuestras inquietudes plasmadas en nuestra página de conversación y que me ayudarán a construir mejor esos artículos que se vienen.
Quedo entonces a vuestra disposición, muchas gracias por el momento y estaremos continuando el mes que viene.

DISEÑO MECÁNICO DE TOLVAS INDUSTRIALES (TERCERA PARTE)

Concluiremos el tópico iniciado en Enero complementando lo ya expuesto anteriormente: Se definieron el primer lugar dos ángulos importantísimos que sustituían al "ángulo de reposo" del material: el ángulo de fricción con la pared y el ángulo efectivo de fricción interna; basándonos en ellos deducíamos el ángulo de descarga de la tolva (ver artículo de enero).

Tolva minera de gruesos

 

Luego pasamos a calcular el diámetro mínimo de descarga que debería tener nuestra tolva sea de sección circular o rectangular (ver artículo de febrero).

Nos corresponde ahora establecer las dimensiones faltantes, para lo cual nos fijaremos en las siguientes expresiones:

Conocida la capacidad en volumen, el diámetro de descarga y una relación arbitraria H/D, podemos calcular el diámetro mayor D para el caso de las "cónicas", y a fin de no complicarnos ni con este ni en los cálculos posteriores, para secciones rectangulares podemos utilizar el famoso "diámetro hidráulico" cuyas tablas se adjuntan en nuestra página de Facebook (junto con todas las demás expresiones no visibles). La altura de sección variable puede calcularse valiéndonos de una simple congruencia de triángulos.

 

 

 

Conocida la geometría de nuestra tolva, el paso siguiente será determinar los esfuerzos horizontales y verticales de la siguiente manera:

 

 

Pv nos permitirá dimensionar los perfiles a emplearse en la estructura de soporte, mientras que con Pw estimaremos el espesor de plancha más adecuado.

El espesor se calculará a partir de:

 

Para las aplicaciones más comunes son suficientes las planchas de acero A-36 laminado en caliente, mientras que ahí donde requiramos condiciones de no corrosión utilizaremos planchas de acero inoxidable de grado AISI 316 ó 316 L.

Para el dimensionado de los perfiles en la estructura de soporte nos bastará efectuar un cálculo por pandeo, empleando la metodología de la AISC.

 

 

Otro punto importante sería estimar el flujo de material en las tolvas y ello es particularmente importante por ejemplo para dosificar la carga de los camiones o las fajas transportadoras, por citar un ejemplo.  No olvidar que tenemos dos tipos básicos de tolvas según las cuales procederemos con el cálculo.

 



 



 

 

Con esto estamos entonces dando por concluido el tema de diseño de tolvas industriales. Cualquier consulta o inquietud pueden hacérmela llegar vía mensaje privado a nuestra página de Facebook o al correo: ALJEPAGUE@yahoo.com

En nuestra página de Facebook estamos también añadiendo las tablas para diámetros hidráulicos y todas aquellas expresiones no visibles aquí. Gracias y hasta la próxima.

 



BIBLIOGRAFÍA:

·         MECHANICAL ENGINEERS HANDBOOK – Vol 3 – Chapter 10 : MATERIAL HANDLING  - John Wiley & Sons – 2006.

·         DISEÑO DE SILOS Y TOLVAS PARA ALMACENAMIENTO DE MATERIALES PULVURENTOS. PROBLEMAS ASOCIADOS A LA OPERACIÓN DE DESCARGA – J.L. Amorós, G. Mallol, E, Sánchez, J. Garcia – Instituto de Tecnología Cerámica, Asociación de Investigación de las Industrias Cerámicas, Universidad Jaume I. Castellón – España – Qualicer 2000.

·         DESIGN OF HOPPERS USING SPREADSHEET – C. O . C. Oko , E. O. Diemuodeke , I. S. Akilande – Departament of Mechanical Engineering – University of Por Harcourt – Nigeria- Año 2010.

·         CRITERIA FOR DESIGN OF STEEL BINS FOR STORAGE OF BULK MATERIALS – Bureau of Indian Standarts – New Delhi – 1998.



 



BIOGAS - DE ALTERNATIVA ENERGÉTICA ECOLÓGICA A ALTERNATIVA ENERGÉTICA SALUDABLE

La noticia más interesante de este mes para mí ha provenido de dos importantes industrias de la comida rápida en España: Eurofrits (productos congelados) y Matutano (papas fritas). ¿Y de qué trata el asunto?, nada más y nada menos que aprovechar los desechos de croquetas y papas fritas con la finalidad de producir biogás. Tema digno, sin duda alguna, de ser al Artículo del Mes de Aniversario de este humilde Blog.

 

Pasaremos a continuación a describir de manera sucinta pero completa el proceso empleado. Esta tecnología aplicada es la de los "biorreactores anaeróbicos con membrana", más bien conocidos por sus siglas en inglés: AnMBR. Tampoco se trata de un proceso nuevo pues ya desde los años 70 vienen funcionando en Japón como un medio alternativo en el tratamiento de aguas residuales. Y es que esta es otra de las ventajas que posee este sistema AnMBR: producir biogás y reciclar aguas industriales. Veamos un esquema:

Del reactor anaeróbico el biogás es canalizado hacia las membranas de filtrado, lo mismo que las aguas presentes en el mismo reactor, y ambos (agua y gas) son recirculados, como puede apreciarse.

 

Este proceso puede llevarse a cabo de 3 maneras diferentes: Con las membranas sumergidas en el mismo reactor, con membranas externas al reactor, como la indicada arriba, y, con el mismo proceso, pero a flujo cruzado.

 

 

La novedad del proyecto indicado arriba consiste en haberse llevado a cabo procesos de "ultrafiltrado" en las membranas, naturalmente, con tecnologías más recientes.

 

El mérito de un proyecto semejante es bastante elevado si se tiene en cuenta la gran cantidad de problemas que por él son atacados de raíz: en primer lugar el de darle un mayor valor agregado a la industria de la comida rápida, tan venida a menos por los riesgos a la salud humana que exponen sus productos finales y también sus mismos procesos productivos, al mismo nivel está el de la preservación de un recurso vital en estos tiempos: el agua; y en segundo lugar estaría el mérito de la menor dependencia energética.

 

Cualquiera puede visitar la página web del proyecto, donde se exponen (en nuestro idioma) las características y múltiples virtudes. He aquí el enlace: http://www.life-woganmbr.eu/

 

Estimados amigos, este ha sido el artículo especial del año, en el mes de aniversario cuando cumple ya 7 años y camina hacia ser una página web auténtica. Muchas gracias por acompañarnos. Estamos en contacto vía Facebook y Twitter  para recibir sus comentarios y sugerencias diversas.