UNSM-T FIA/DAIAI
ELEVADOR DE CANGILONES Cálculo y diseño 1. CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL A TRANSPORTAR: Producto
:
harina de pescado
Peso Específico
:
= 35 lb/pie 3 = 0.55 Tm/pie 3
Angulo de Resbalamiento
:
= 38º
Angulo de Reposo
:
= 30º
Tamaño y forma
:
polvo
Fluidez
:
regular
Grado de Corrosión
:
no corrosivo
Grado de Abrasión
:
no abrasivo.
Capacidad de diseño del elevador
:
q = 20Tm/hora
Altura de Elevación
:
h T = 25 pies.
2. TIPO DE ELEVADOR A SELECCIONAR: Elevador centrífugo vertical de cangilones espaciados.
3. TIPO DE CANGILÓN: Para el material que tenemos que elevar (harina de pescado) pescado) escogemos según el catalogo UNIROYAL cangilón tipo especial construido de planchas soldadas.
4. CAPACIDAD DEL ELEVADOR (Ce):
Ce = 21.4 pie 3/min
5. CAPACIDAD POR PIE DE FAJA (Cf):
1 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
Por recomendación de fabricantes la velocidad de faja varía entre 200 a 400 pies/min Asumimos V=310 pies/min y reemplazando valores tenemos:
= 0.06903 pie 3/pie de faja
Sin embargo la capacidad anterior debe corregirse con un factor de llenado, por lo que se define la capacidad real como sigue:
Capacidad Real (C FR):
CFR = 0.09204pie 3/pie de faja
6. SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE CANGILÓN: Del Catálogo UNIROYAL: Dimensiones principales de un cangilón:
2 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
Del catálogo UNIROYAL escogemos tentativamente un cangilón de las siguientes dimensiones:
Elegimos el cangilón especial 11X6X6 donde:
Longitud
: 11
Capacidad
: 0.138 pie 3
Ancho
:6
Peso
: 4.8 libras
Profundidad
:6
La distancia entre cangilones (e) se estima entre:
e
2h = 2 (6) = 12’’ = 1 pie (como mínimo)
e 3h = 3 (6) = 18´´ = 1.5 pie (como máximo)
por lo que también la capacidad varía entre:
3
0.09204= 0.092pie /pie de faja se encuentra dentro del rango de la capacidad mínima y máxima para e=18 pulgadas.
Luego chequeando el espaciamiento de 18 pulgadas, con la t abla “Q” del manual de UNIROYAL para las dimensiones del cangilón es de
16’’ e = 18 >
que es el mínimo recomendable.
7. CAPACIDAD DE DESCARGA POR PIE DE FAJA (C’ f ):
3 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
luego como C’f Cf (Item
05) el espaciamiento es correcto.
8. VELOCIDAD DE OPERACIÓN DE LA FAJA V:
9. CENTRO DE GRAVEDAD DE LA MASA DEL CANGILÓN (t): Por la forma del cangilón podemos suponer que el centro de gravedad se encuentra a 1/3P (P es la proyección del cangilón) t
t = 1/3 P t = 1/3 x 6 t = 2 pulg. t = 0.167 pies P
10. DIÁMETRO DE LA POLEA SUPERIOR (Dps): Sabemos que la velocidad crítica Nc es:
√
Por recomendación la velocidad de operación N = (0.8 a 0.85) Nc Optamos
:
También sabemos
:
0.85 Nc …………(2)
………(3)
Combinando (1) y (2) en (3) tenemos:
4 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
Resolviendo tenemos que De R=
= 1.462 pies= 17.5 pulgadas.
= 17.5 – 2=15.5 pulgadas.
Luego el diámetro de la pole superior es: D ps= 31 pulgadas.
De (1) calculamos los RPM de la polea superior:
√ N = 0.85 (Nc) N = 0.85 (44.8) N = 38 RPM
11. ANGULO DE DESCARGA: Sabemos que para el equilibrio: Fc = W Cos Simplificando:
Cálculo de Vcg: Vcg = 2 Rcg x N Vcg = 2 x 1.462pies x 38 RPM Vcg = 349 pies/min
Reemplazando en (4):
5 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
= 44°
12. TRAYECTORIA QUE SIGUE LA MASA: Ecuación general: X = V x t = V Cos x t…………. (a) Y = V Sen x t + ½ g t 2………… (b)
Combinando (a) y (b) tenemos la ecuación general:
Trayectoria de la partícula A :
YA = 0.9657 X + 1.1777 X
2
……………. ( )
Trayectoria de la partícula B:
*( ) +
6 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
YB = 0.9657 X + 0.56121X
2
……………… ( )
13. DIMENSIONES DE LA CAJA Y EL CHUTE DE DESCARGA: Dimensiones de la caja Largo de la Caja (A): A = Diámetro de la polea superior + 2P + 2M Reemplazando Valores: A =17.12 pulg + 2 x 6 + 2 x 6 A = 41.12 pulg
Ancho de la faja (b): b = Longitud del cangilón (L) + 2(1 ’’) b = 11 + 2 b = 13 pulg
Lo 7 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
ngitud de la Polea (Lp): N = 1 para fajas Lp = b + 2 N…….. N = 1 para elevadores de faja Lp = 11 pulg + 2 (1) Lp = 13 pulg
Ancho de la Caja (C): C=L+2B B = 2.5 para poleas con fajas C = 13 pulg + 2 (2.5) C = 18 pulg
Chute de descarga: Ecuaciones de la trayectoria de la partícula de A y B: 8 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
YA = 0.9657 X + 1.1777 X
2
YB = 0.9657 X + 0.56121X
2
La partícula A del cangilón en el momento de descarga sigue la trayectoria descrita por Y A y sobrepasa el extremo del cangilón en la posición horizontal. El deflector EF es tangente en E a la trayectoria Y A (xE). De igual modo la trayectoria Y B es tangente en H a la tapa derecha del chute de descarga.
9 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
Esquema general de la cabeza y chute de descarga del elevador de cangilones
ℎ ℎ
Pendiente en E: Calculo de XE
= 2.092 pies
XE = (21,5+1-(10.76) XE= 11,74“(0.978 pies) Derivando Y A
ℎ ℎ ℎ ℎ
Pendiente en E para XE=0.978
13.97”
3.2693
entonces
Longitud del deflector EF (L)
Cateto adyacente al ángulo es igual a: 26.5 – (21.5+1)= 4” luego tenemos:
=
ℎ ℎ ℎ
10 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
14. Diámetro de la Polea Inferior (Dpi): Dpi = (0.8 a 0.85) Dps Dpi = (0.8 a 0.85)x31=24.8 a 26.30” Tomamos: Dpi = 26’’
15. Chute de Carga: El ángulo del chute de carga debe ser mayor que el ángulo de resbalamiento del material ( = 38º). Luego podemos hacer = 45º.
UNSM-T FIA/DAIAI
14. Diámetro de la Polea Inferior (Dpi): Dpi = (0.8 a 0.85) Dps Dpi = (0.8 a 0.85)x31=24.8 a 26.30” Tomamos: Dpi = 26’’
15. Chute de Carga: El ángulo del chute de carga debe ser mayor que el ángulo de resbalamiento del material ( = 38º). Luego podemos hacer = 45º.
16. LONGITUD DE LA FAJA (L):
Luego:
11 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
Dimensiones de la faja: L=57.461 pies Ancho de la faja b= 13 pulg. (ítem 13).
17. NUMERO DE CANGILONES (n):
n = 38 cangilones
12 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
18. SELECCIÓN DE LA FAJA:
Calculo de las Tensiones T1 y T2: Análisis en el lado más tenso (T1)
T1 = Ta + Tb + Tc + Td + Te + Tf
Ta: Tensión debido al peso propio de la faja (desconocido)
Tb: Tensión debido al peso del cangilón:
Tb = 91.20
libras
Tc: Tensión debido al material transportado:
, donde C= capacidad del cangilón, n= número de
cangilones, = peso específico del material, reemplazando valores tenemos:
Tc = 91.77 lbs. Td: Tensión debido a la resistencia del aire: Td = 0.05 (T a + Tb + Tc) Td = 0.05 (T a + 91.20 + 91.77) Td = 0.05 (T a + 182.97)
Td = 9.149 lbs.
Asumido como valor tentativo!
13 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
Te : Tensión debido al cargado del material: Te = 12 Dpi x Wi, donde Dpi = diámetro de la polea inferior; pulg., Wi= C’f x
T = 62. 79 libras
Tf : Tensión debida a la pérdida por fricción en los descansos: Tf = 12 (0.01 a 0.02) T Tf = 0.01 (91.20 + 91.77 + 9.149 + 62.79) = 2.549 libras Tf = 0.02 (91.20 + 91.77 + 9.149 + 62.79) = 5.098 libras Podemos tomar: Tf = 5 libras OJO: valor de T
f
sin considerar Ta.
Luego la tensión en el lado más tenso será:
T1 = Ta + Tb + Tc + Td + Te + Tf T1 = Ta + 91.20 + 91.77 + 9.149 + 62.79+ 5 T1 = Ta + 259.909 lbs. La tensión
14 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
Selección de la faja.
De catálogo de fabricante y sin considerar T a (T1 = Ta + 259.909) tomamos una faja de 28 onzas con tensión admisible de 27 lbs/pulg de ancho y una tensión máxima de 300 lbs/pulg de ancho. TENSIONES UNITARIAS POR PLIEGUE DE FAJAS Peso de fabrica (onzas) 28 32 35-36 42
Tensiones admisibles
Tensión máxima ( lbs / pulg de ancho)
24 30 33 41
300 325 375 450
Asumimos faja de 3 pliegues (mínimo según tabla de diámetros mínimos recomendados para poleas superiores), con peso mínimo de 28 onzas según catálogo.
DIÁMETROS MINIMOS RECOMENDADOS PARA POLEAS SUPERIORES Nº de pliegues 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
28 onzas
32 onzas
35-36 onzas
42 onzas
18 20 24 30 36 42 48 54 60 66
20 24 30 36 42 48 54 60 66 72
30 36 42 48 54 60 66 72 -
42 48 54 60 66 72 -
15 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
Cálculo de la tensión debido al propio peso de la faja T a:
Ta = Peso del alma + Peso de cubierta De la tabla guía para seleccionar el espesor de la cubierta de la faja obtenemos los siguientes datos: Tipo de servicio: servicio pesado Espesores de cubierta sobre el lado del cangilon : 1/32’’ – 1/16’’ Espesor de la cubierta sobre el lado de la polea: 1/32’’ – 1/16’’
GUIA PARA SELECCIONAR EL ESPESOR DE LA CUBIERTA DE LA FAJA TIPO DE SERVICIO
ESPESOR DE LA CUBIERTA SOBRE EL LADO DEL CANGILON
ESPESOR DE LA CUBIERTA SOBRE EL LADO DE LA FAJA
Servicio liviano o intermitente (aserrín, arcilla, etc.) Servicio pesado ( similar al anterior) Para materiales moderadamente abrasivos: Poco peso ( carbón de leña, cenizas, tierra de batan, productos químicos Pesado ( carbón de piedra, arena, cascajo) Materiales abrasivos (escoria, piedra chancada, granito) Materiales muy abrasivos ( roca densa, sílice, materiales arenoso y algunos minerales de cobre
1/32”
1/32”
1/32” – 1/16”
1/32” – 1/16”
1/32” – 1/16”
1/32” – 1/16” 1/16” – 1/8”
1/16” – 1/8”
1/8” – 3/16”
1/8” – ¼”
3/16” – ¼”
1/8” – ¼”
De la tabla Peso de las fajas elevadoras obtenemos los siguientes datos: -
Peso del armazón o alma de la lona: 0.021 lb/ pulg. de ancho/ pliegue/ pie de longitud.
-
Peso de la cubierta: 0.018 lb/ pulg. de ancho/ 1/32´´ de espesor/ pie de longitud
16 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
PESO DE LAS FAJAS ELEVADORAS Peso de la faja ( onzas )
Peso del armazón o alma de la lona Lb / pulg / pliegue / pie de longitud
Peso de la cubierta Lb / pulg de ancho / 1/32”de espesor /
28 32 35 – 36 42
0.021 0.024 0.026 0.024
pie de longitud 0.018 0.018 0.018 0.018
Finalmente Ta =
, donde:
ℎ ℎ ℎ 17 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
ℎ Ta = 43.699 lbs
Re-calculando las tensiones Td y Tf con Ta conocido anteriormente. Td = 0.05 (T a + Tb + Tc) Td = 0.05 (43.699 + 91.20 + 91.77) Td = 11.332 lbs.
Tf = 0.01 (43.699+91.20 + 91.77 + 11.332 + 62.79) = 3.008 lbs. Tf = 0.02 (43.699+91.20 + 91.77 + 11.332 + 62.79 = 6.016 lbs. Luego ratificamos el valor de Tf = 5 libras NOTA: considerando Ta= 43.699 lbs.
Luego con Ta = 43.699 lbs:
T1 = Ta + 259.909=43.699 + 259.909= 303.608 lbs
T1 = 303.608 lbs. T2 = 141.974 lbs.
Haciendo el re-calculo para el # de pliegues: 18 PPL/2013
UNSM-T FIA/DAIAI
Fajas 28 onzas, Resistencia = 27 libras/pulg de ancho, 3 pliegues
Por consiguiente usar faja de 28 onzas – 3 pliegues – 1/32’’, 1/16’’ Relación de Tensiones:
19. POTENCIA DEL MOTOR:
HPMOTOR =
Relacion de transmisión:
HPMotor = 2,57 HP
19 PPL/2013
