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%.

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.

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.