CALCULO Y DISEÑO DE MANGAS TIPO PULSE JET PARA APLICACIONES MINERAS 1. Calculo Fluido Dináico! 1.1. "#locidad "#locidad d# Fil$%aci&n : Es la velocidad del aire con el que atravesara a la tela, se hará el cálculo esta relación de Gas a Tela de los métodos del fabricante en base al Manual de Costos de Control de Contaminación del Aire de la E..A.: −0,2335 V F ∗ L−0,06021∗( 0,7471 +0,0853∗ln D ) F =2,878∗ A ∗B∗T
!onde:
V F = Relacion Gas−Tela
( ) Ft min
A = Factor del material , de latabla la tabla 1.1 B = Factor de la aplicacion de la tabla1.2 T =Temperatura ( ° F entre entre 50 −275 ) L=Carga Carga de polvo polvo de entrada entrada(
gr entre 0,05 y 100) ft 3
D = Dimetro Dimetro promedio en masa de la particula ( micrasentre 3−100 )
Consideraciones de cálculo:
Tem"eratura deba#o de $% &', use T ( $% con e)actitud disminuida. Tem"eraturas su"eriores a *+$ &', use T ( *+$. ara diámetros maores a -%% micras, ! ( -,* menores a micras, ! ( %,/. ara car0as de "olvo menores de %,%$ "or "ie c1bico, 1sese 2 ( %,%$. ara car0as de "olvo maores de -%% 0ramos "or "ie c1bico, 1sese 2 ( -%%.
'actor del material: El equi"o se está dimensionando "ara el área minera en el sector de descar0a o aco"io de material, la si0uiente tabla fue tomado del Manual M anual de Costos de Control de Contaminación del Aire de la E..A.: E..A.:
!scriba a"u# la ecuaci$n% ecuaci$n %
Tabla -.-
A =10 'actor de la A"licación: El equi"o se está dimensionando "ara el área minera en el sector de descar0a o aco"io de material, la si0uiente tabla fue tomada del Manual de Costos de Control de Contaminación del Aire de la E..A.:
Tabla -.*
B =0,9 Tem"eratura: Tem"eratura: 2a tem"eratura está en función del material "ara la man0a, se toma como "arte del cálculo del Catálo0o de 3ndustrias Tomadoni 4.A.
T =572 ° F& T = 275 ° F Car0a de olvo de Entrada: El equi"o se está dimensionando "ara el área minera en el sector de descar0a o aco"io de material, la si0uiente tabla fue tomado del Manual de Costos de Control de Contaminación del Aire de la E..A.:
Tabla -.-
A =10 'actor de la A"licación: El equi"o se está dimensionando "ara el área minera en el sector de descar0a o aco"io de material, la si0uiente tabla fue tomada del Manual de Costos de Control de Contaminación del Aire de la E..A.:
Tabla -.*
B =0,9 Tem"eratura: Tem"eratura: 2a tem"eratura está en función del material "ara la man0a, se toma como "arte del cálculo del Catálo0o de 3ndustrias Tomadoni 4.A.
T =572 ° F& T = 275 ° F Car0a de olvo de Entrada: El equi"o se está dimensionando "ara el área minera en el sector de descar0a o aco"io de material, la si0uiente tabla fue tomado del Manual de Costos de Control de Contaminación del Aire de la E..A.:
L= 40
gr paraun paraun fact factor or de 0,9 ft 3
4e01n la tabla -. del Manual de Costos de Control de Contaminación del Aire de la E..A. E..A. se determinó la selección de los datos anteriores detallados además de considerar el traba#o en la minera:
!iámetro "romedio en masa: Manual de Costos de Control de Contaminación del Aire de la E..A. E..A.
D =0,9 Con los datos deducidos calculamos la relación de velocidad: −0,2335 V F 0,9 ) ∗40−0,06021∗( 0,7471 +0,0853∗ln 0,9 F =2,878∗10∗0,9∗275
V f =4,12
ft m 1,26 min min
1.'. (%#a n#$a d# )il$%aci&n! 4e determinara de acuerdo al caudal de 0as contaminado requerido.
ft 3 'Gas =400 min A n=
m3 11 min
' Gas V f f
ft 3 400 min A n= ft 4,12 min A n= 97,08 ft 2
2
9,0 m
Con el área neta verificamos la cantidad de filtros a instalar se01n los catálo0os:
Fa*%ican$# 35'E4A 4,6,2,
Mod#lo CM 7 -89*
N+ d# an,a-8
Caudal d#l ai%# -;*
(%#a d# )il$%ado
3ndustria T
-%-8;-%/
-8
;
21 m
3ndustria T
'M-%%;-*%=
*
11 m
EC
'M-;-%;$>
*%
10 m
TEE2C< 4.A.C.3.
T?;-8
-8
1.'.1. Cálculo d#l n#%o d# an,a-!
A ( )angas = neta A manga
14 m
2
2
2
2
2
10,5 m
!imensionamiento de una Man0a: 2as dimensiones de las man0as de"enden de la eficiencia de lim"ie@a de las dimensiones de la cámara de filtrado. Generalmente el diámetro esta entre -*% mm -8% mm, la lon0itud no debe "asar las -%% in. 4e recomienda recomienda cum"lir la si0uiente relación:
L(m ) * 25 D( m) 'abricante
!iámetro
2on0itud
Dm
Lm
'ilair 4.A. 3nfesa 3n0. Clafil 4.A.
*%% mm
*%%% mm -*%%;8%% mm *% mm
-*% mm ,+* in
*$% mm -%% in
5umero de man0as "or columna columna -$ "ara evitar "érdidas en en la flauta.
A manga= + ∗ Dm∗ Lm A manga= + ∗120∗2540 A manga=0,96 m2
3
10,33 ft 2
( mangas=
97,08 ft
2
10,33 ft
( mangas= 9,375 Baciendo arre0los tenemos:
4on -* man0as no -% "ara una me#or distribución, distribución, con filas columnas.
1.'.'. "#locidad "#locidad a-c#nd#n$#! a-c#nd# n$#! Es la velocidad del 0as sucio entre las man0as del filtro en la "arte inferior de la
m
man0a, este valor no debe su"erar 1,3 s establecido "or E..A. -/.
V a=
'Gas A 1
A 1= arealibre A 1= a∗b −
C m∗+ ∗ D2m 4
a =longitud lado a del filtro ( m )
b =longitudlado b del filtro ( m ) C m =nmero demangas Dm= dimetrodemangas
a =2,54 m
b =2,54 m C m =12 Dm=2,54 m 2
A 1=2,54∗2,54 −
12∗ + ∗( 0,120 ) 4
A 1=6 m2 m3 11 min V a= 3 6m V a=1,8
m min
m V a= 0,03 s 1.'./. R#laci&n #n$%# ai%# 0 $#la d# cálculo %áido: En función de las "ro"iedades filtrantes tenemos:
Rat =
' n∗+ ∗ D b∗ Lb
'= cuadalre"uerido n =nmerodebolsas D b= dimetrodelabolsa Lb=longitud dela bolsa m3 '=11 min n =12 D b= 0,120 m
Lb=2,54 m 3
m 11 min Rat = 12∗+ ∗0,12 m∗2,54 m
Rat =0,957
m ft m 1,26 < V f = 4,12 min min min
1./. Ca2da d# %#-i&n: 2os "arámetros de diseDo son tomados del Manual de Costos de Control de Contaminación del Aire de la E..A. 4e considera o"timo un diseDo con cadas de "resión de la casa de bolsas de $ a -% in de
- 2 . de -% a *% in de - 2 . atreves del sistema com"leto.
( )∗t
/ 0= 6,08∗V f ∗ 0− 1 0,65 + 2 2∗V 2f ∗
C i
7000
/ 0=Caida de presi$n en∈de - 2 o V f =Velocidad de filtraci$n o relaci$n gas−tela% 0 1 = 0resi$n de c3orro pulsante 2 2=Coeficiente deresistencia espec#ficadel polvo %
( )
C i =Concentreaci$nde polvo deentrada t =Tiempode filtraci$n 2os "arámetros de diseDo son:
0 1 =100 0si
lb ft 3
2 2=1,2 a 30− 40
C i =0,75
( ) ¿ de - 2 . ft min lb ft 2
gr gr a 3 3 ft ft
t =5 minutos cuandovaria de 30 a 60 minutos % Tomamos los valores de la cada de "resión:
¿ de - 2 . ft min 2 2=5 lb ft 2
( )∗
/ 0= 6,08∗4,26∗100−0,65+5∗4,262∗
0,75 7000
5
/ 0=1,35 ∈de - 2 . para 5 minutos y 1,88 ∈de - 2 . para 30 minutos% 1.3. Di-#4o d#l Si-$#a Au$oá$ico Pul-# J#$! 3dentificamos las variables involucradas "ara el cálculo. resión nominal de lim"ie@a: -%% si Tiem"o de A"erturaF $% ms 51mero de man0as: -% Tiem"o de filtración: *,$ minutos
1.3.1. Plano d# u*icaci&n d# #l##n$o-5
51mero de válvulas: 4ecuencia de lim"ie@a "or flauta: $%% ms 2as flautas - se lim"ian "rimero "osteriormente en medio se0undo des"ués las flautas * . Com"onentes del sistema ?et ulse: Actuador: álvula 4olenoide que "rodu@ca el "ulso de aire com"rimido. Controlador: 2C
Tiem"o de a"ertura de las válvulas. eriodos de e#ecución del "ulso Transmisor:
Circuito eléctrico Circuito neumático
Alimentación:
Eléctrica 5eumática 1.3.'. S#l#cci&n d# la 6ál6ula -ol#noid#! 4eleccionamos una válvula solenoide del catálo0o ?efferson 2HATECB. !onde tenemos los si0uientes datos de la "á0ina A;-$: Tem"eratura Má)ima: -+8 &' ( /% &C. resión má)ima: -$% "si ( -% bar. 5& de serie: *%+ Caractersticas Generales:
!atos de la bobina:
6ecomendaciones "ara la instalación:
Colocar un filtro de la válvula con "orosidad -%% I Monta#e en cualquier "osición "referentemente con la bobina hacia arriba. Es"ecificaciones Técnicas:
1.3./. Di-#4o d#l $an7u# d# co#n-aci&n Mani)ol$: 6equerimos como datos de entrada el volumen evacuado "or la válvula solenoide "ara tiem"os de secuencia de lim"ie@a. 2a si0uiente fórmula nos brinda el catalo0o ?efferson 2HATECB "á0ina A;/. Cuando 02 4 / 0 :
√
' n=1412∗C v∗
02∗/ 0 5n∗( 460 + t )
C v =10,2 02= 01∗/ 0 01=100 psi / 0=Variaci$n de presi$n dentro dela ca1ade bolsas / 0= 0,0487 psi 02= 4,87 psi 5 n=1 ( aire )
t =68 ° F
√
' n=1412∗10,2∗ Gal ' n=305,24 min
4.87 psi∗0,0487 psi 1∗( 460 + 68 )
ft 3 40 min
olumen requerido "or el tanque de com"ensación:
V =' n∗t i t i =0,25 + 0,5 + 0,25 =1 s V =0.66∗1 V =0.66 ft 3
3
0,0187 m
18,7 l
6e"osición del caudal requerido: 3
V ' compresor= = t
0,66 ft ∗60 s 300 s 1 min
ft 3 ' compresor= 0,1334 min 4eleccionamos un com"resor de "istón que "ueda alimentar de forma continua al tanque de com"ensación con - l de ca"acidad normali@ada el cual debe ser re"uesto en $ minutos, hasta -%% "si un caudal de !imensiomiento del Tanque: 4e considerara un cilindro de "ared del0ada. ara una "ared del0ada debe cum"lir:
D m 4 20 t Do=6.4 ∈¿ Di=6,3 ∈¿ D − D i t = o 2
ft 3 0,1334 min .
6,4 ∈−6,3 ∈ ¿ 2
t =¿ t =0,050 D + D Dm= o i 2
6,4 ∈+ 6,3 ∈ ¿ 2
Dm=¿ Dm=6,35 ∈¿ V = + ∗r 2∗3 3=
V + ∗r 2
V =1158,58 ¿ 3 D r = i =3,2 ∈¿ 2
3,2 ∈¿
¿ ¿ + ∗¿
3=
1158,58 ¿
3
¿
3 =37,2∈¿ Calculamos el esfuer@o anular o tan0encial:
0∗( b2 + a2 ) 6 anular = 2 2 b −a D a = i =3,20 ∈¿ 2
D b = o =3,15 ∈¿ 2
2
6 anular =
100 psi∗(3,20 3,20
2
+ 3,152)
−3,152
6 anular =6350,0 psi ara un factor de se0uridad de requerimos un material con resistencia a la fluencia má)ima:
5 y = 4∗6 d = 4∗6 anular 5 y = 4∗6350 psi 5 y =25,4 2si 4eleccionamos un acero A343 -%*% recocido con un factor fluencia de 8 Jsi.
1.3.3. Di#n-ionai#n$o d# la Flau$a! En base a la válvula solenoide seleccionada, se "odrá dimensionar la flauta del filtro. El diámetro "ara cone)ión de la flauta es de %.+$ in. ara determinar el es"esor de la flauta necesitamos el volumen a almacenar "or milise0undos.
ft 3 ' =0,66 s t =0,25 s ft 3 V =0,66 ∗ 0,25 s s 3
285,12 ∈¿ V =0,165 ft 3
¿
Con el volumen el diámetro e)terior a "odemos dimensionar la flauta:
V = + ∗r 2∗3 0.75 ∈ ¿ 2
¿ ¿ ¿ + ∗¿ 3 285,12 ∈¿ ¿ 3 =¿ 3 =645,38 ∈ 57,78 ft Tenemos la si0uiente restricción al lar0o del tubo de la flauta la cual es la ubicación entre filtros tenemos el si0uiente orden:
!imensiones restrin0idas "ara la flauta:
6ecalculamos el volumen interno con la lon0itud limitad "or la ubicación de las man0as. Bacemos el cálculo del volumen interno del tubo de la flauta, como un tubo de "ared 0ruesa, una "resión de -%% "si instantáneamente.
D m < 20 t D o= 0,75 ∈¿ Di=0,625 ∈¿ D − D i t = o 2
0,75 ∈−0,625∈ ¿ 2
t =¿ t =0,0625 D + D Dm= o i 2
0,75 ∈+ 0,625 ∈ ¿ 2
D m=¿ Dm=6,35 ∈¿ V = + ∗r 2∗3 3=
V + ∗r 2
V =6.75 ¿3
D r = i =0,3 ∈¿ 2
0,3 ∈¿
¿ ¿ + ∗¿
3
3=
6.75 ¿
¿
3 =23.87 ∈¿ 4eleccionamos el material dentro de la flauta: Calculamos el esfuer@o anular o tan0encial:
0∗( b2 + a2 ) 6 anular = 2 2 b −a D a = i =0,3125 ∈¿ 2
D b = o = 0,375 ∈¿ 2
6 anular =
100 psi∗(0,375 0,375
2
2
+ 0,31252 )
−0,31252
6 anular =550,0 psi Calculamos el esfuer@o lon0itudinal: 2
0∗a 6 longitudinal = 2 2 b −a 2
6 longitudinal =
100∗0.3125 0,375
2
−0,31252
6 longitudinal =227,3 psi Esfuer@o radial:
6 radial=− 0 6 radial=−100 psi erificamos que en el esfuer@o anular e)iste maor esfuer@o de "resión, "or lo que seleccionamos un acero -%*% recocido con un lmite a la fluencia de Jsi resistencia a la tensión $+ Jsi.
ara un factor de se0uridad de requerimos un material con resistencia a la fluencia má)ima:
5 y = 4∗6 d = 4∗6 anular 5 y = 4∗550 psi 5 y =2,2 2si
1.3.3.1. Di#n-ionai#n$o d# lo- O%i)icio- d# Lii#8a #n la Flau$a! 2a fi0ura si0uiente muestra la restricciones radiales lon0itudinales de des alineamiento "ara la instalación de la flauta.
Estas restricciones son tomadas de la Tesis del 3n0eniero EdKin G. 'ernánde@ 4andoval.
1.3.3.'. Di-$ancia á9ia #n$%# #l "#n$u%i : la )lau$a!
Cada de "resión en la salida de chorro de aire: 100
0si =33,33 0si 3 orificios
!istancia má)ima entre la flauta el enturi "ara evitar "érdidas:
tan ( 1,5 ° )=
0,00=
60 mm 0,00
60 mm tan (1,5 ° )
0,00= 2291,308 mm ( l#mite m7imo )
ara una distancia de $% mm del tubo de la flauta al tubo enturi, tendremos un des alineamiento má)imo mnimo que tendrá unidades en 0rado, además el des alineamiento radial estará en función del diámetro interno de la man0a, "ara evitar "érdidas de "resión. tan ∅=
(
60 mm 50 mm
)
( ) 60
∅
=arctan
∅
=50 ° ( m7imodesalineamiento radial )
50
lb ¿2
01=33.33 0si =33.33
A 1=0,307 ¿ 2 ( ream7ima ) F 1= 33,33
lb ∗0,307 ¿2 2 ¿
F 1= 10,23 lb 0T =100 0si =100
lb ¿2
2 + ∗ D 2 + ∗( 0,625 ) A T = = =0,307 ¿2
4
4
5 8
D= =0,625 ∈¿ lb F T = 0T ∗ AT =100 2 ∗0,307 ¿ 2 ¿ F T =30,7 lb ara un área má)imo una "resión de si, tendremos una fuer@a inicial en el enturi, con el án0ulo má)imo de des alineamiento recalculamos el án0ulo de des alineamiento.
0,010 > 7 < 0,3125 ∈ debecumplir ese alineamiento%
tan ( 50 ° )=
7
(
0,625 2
)
7 = tan ( 50 ° )∗0,3125∈¿
7 =0,3724 ∈¿ 6ecalculamos el má)imo mnimo án0ulo de des alineamiento en función de los lmites de ).
Má)imo des alineamiento radial "ara 7 = 0,3125 ∈% 0,3125∈¿
¿ ¿ tan ∅ =¿
0,3125 ∈
tan ∅= arctan ( 1 ) ∅ma7
=45 °
Mnimo des alineamiento radial "ara 7 =0,010 ∈ % 0,3125 ∈¿ 0,10 ∈
¿ ¿
∅min
¿ =arctan ¿
∅min
=1,8 °
4eleccionamos un des alineamiento radial dentro los "arámetros cálculos en función del diámetro de la man0a la distancia entre la flauta el enturi. tan ( 25 ° )=
0,00 50 mm
0,00= tan ( 25 ° )∗50 mm 0,00= 23,32 mm
DV 1=2∗0,00= 2∗23,32 mm D V 1 = 46,6 mm El diámetro normali@ado seria $% mm "ara el enturi, "ara un orificio de chorro de *$& de des alineamiento radial
1.3.;. Di#n-ionai#n$o d#l Tu*o "#n$u%i! Con los datos obtenidos anteriormente "odremos calcular las dimensiones del enturi. 2a "resión de -%% si debe concentrarse a la salida del enturi "or lo que se reducirá el área del enturi, en función de la fuer@a inicial de los , si. A =
F 10,23 lb = = 0,1023 ¿ 2 0 lb 100
√
A∗4 D= = +
¿2
√
2
0,1023 ¿ ∗4
+
D =0,3609 ∈¿
1.3.<. S#l#cci&n d# Man,a- -#,n -u In-$alaci&n: 2a fi#ación de las man0as determinara el ti"o de canastilla enturi a utili@ar. 3.C.T. filtración ofrece los si0uientes ti"os de acabados de man0as:
4e seleccionara una man0a con la man0a con la "arte su"erior %8 !obladillo con 45A;635G.
4eleccionamos una man0a con la "arte intermedia ** con aro.
4eleccionamos una man0a con "arte inferior cerrado en forma de saco Lcon remate. A continuación tenemos la instalación de la man0a en el es"e#o.
1.3.=. S#l#cci&n d#l cana-$o a%a la- an,a-! !e la tesis del 3n0. EdKin Gerardo 'ernánde@ 4andoval NMe#oras de los colectores de "olvo ti"o ?et ulseO, tenemos que los canastos tienen las si0uientes caractersticas: MaterialF Acero al carbono de ba#o 0alvani@ado, acero ino)idable ti"o %. Muesca o "elli@co: Altura del "elli@co de 8,$ mm a - mm má)imo "ara man0as hechas de "oliéster, acrlico 5ome). <"ciones de construcción:
Alambre de calibre -* de %,*+ cm P %,-%$$ in de diámetro. Alambre de calibre -- de %,- cm P %,-*%$ in de diámetro. Alambre de calibre -% de %,/ cm P %,-/ in de diámetro. Alambre de calibre -- de %,$ cm P %,-++ in de diámetro.
!iámetros de ?aulas: !e -%,-8 cm a -/,+ cm P a +,+$ in. 51mero de varillas: ersonali@ado de varillas verticales /, -%, -* o *%. Es"acio de anillosF Estándar de -$,* cm a *%,* cm P 8 a / in. Tolerancias:
!iámetro Q %,%% in P Q-,-8 mm. 2on0itud Q%,%%% in 7 %,*$% in P ; 8,$ mm. Charola Q %,%8*$ in P Q -,$ mm Mnimo de Alambres erticales: arte su"erior de la canastilla: + Rrida enrollada con enturi L?aula
El fabricante 3ndustrias T
Con las confi0uraciones "ara la man0a tendremos la canastilla adecuada "ara el equi"o.
1.;. Di-#4o : Di#n-ionai#n$o d# la #-$%uc$u%a d#l Fil$%o! El fabricante RE65AHE6 ofrece las si0uientes confi0uraciones de estructuras o formas constructivas.
ft 3 4eleccionamos un filtro ti"o 'R "ara una ca"acidad de 400 min de cuadal con los datos de las dimensiones de las man0as se determinara las dimensiones de la ca#a de filtros. ara evitar errores si0nificativos en las dimensiones de la ca#a tomaremos dimensiones de catálo0os "ara un área 2
2
filtrante de 9 m 100 ft % 5& de man0as -* *% - -8 -8 -8 -8 -8 -8 !atos de los com"onentes: 2ar0o de la man0a: *$% mm Ancho del es"e#o: % mm 'ondo del es"e#o: $8% mm !imensiones de la ca#a
!imensiones Lmm %%>-%%>%% -%8%>-8%%>-*/% /%%>-/*%>/%% -%%%>$%%>-%%% 88%>*%%>88% 8%>*/$%>8% +8*>*/+%>$%/ 8%>**%>8% -%%%>*%%>-%%%
'abricante Emison Ecoaire 3nd.Tomadoni 3nd.Tomadoni 3nfesa 4.6.2. Te"elco 4.A.C.3. Ciarra"ico Bnos. Clafil 4.A. 6os Conesa
eso LS0 -%% S0 --%% S0 8-% S0
1.<. Di-#4o : di#n-ionai#n$o d# la $ol6a d# d#-ca%,a! 4e01n catálo0os se tiene las si0uientes medidas. 'abricante 3ndustrias Tomadoni 3ndustrias Tomadoni Ecoaire Te"elco 4.A.C.3.
tan ( 0,00 ° )=
Altura -%%% mm $% mm +%+ mm $+$ mm
280 0,00
Ancho fondo %>$8% mm %>$8% mm %>$8% mm %>$8% mm
3nclinación en 0rados su0eridos 6es"ecto al e#e hori@ontal: +& 6es"ecto al e#e hori@ontal: 8-& 6es"ecto al e#e hori@ontal: 8/& 6es"ecto al e#e hori@ontal: 8&
tan ( 0,00 ° )=
470 0,00
ara un ó"timo desli@amiento del "olvo se tomara un án0ulo de 8%& res"ecto a la hori@ontal en base a los "roectos de 0rado tesis investi0ados además "ara com"letar con los catálo0os de filtros de man0as.
1.=. Di-#4o : di#n-ionai#n$o d# la %#-i&n d#l )il$%o d# an,a-! Como se aclaró al "rinci"io de los cálculos, a a"licación se reali@ara en la descar0a del mineral en una "lanta de tratado de minerales. Entonces tendrá la si0uiente modificación de tuberas de succión de tuberas de succión drenado de aire lim"io. osición de traba#o del filtro de man0a:
'. S#l#cci&n d#l "#n$ilado% C#n$%2)u,o! ara seleccionar el ventilador centrfu0o, necesitamos calcular la cada de "resión en las cam"anas de e)tracción en la tolva de descar0a en las man0as, en las tuberas de aire lim"io, etc. ara dimensionar un ventilador con las "érdidas de "otencia en cada sección. '.1. Di-#4o d#l -i-$#a a%a la #9$%acci&n d# ol6o- con$ainan$#-! El equi"o a desem"olvar es una tolva de
ft 3 m3 ' 400 11 = = 0,1833 "ara evitar una tolva de rece"ción, se01n la fuente Arias, A = rece"ción, min min
?uan, Análisis al 4istema de !esem"olvado del rea de Trituración de Cali@a es de
m3 0,22 s , cum"liendo
con la e)"ectativa. '.1.1. Da$o- d#l di-#4o d# la caana!
rea de succión
Con la si0uiente ecuación del caudal necesario en el "unto de desem"olvado nos audara a dimensionar las medidas del área de la cam"ana de succión.
' =V 3∗( 10∗ 72 + A ) ' =Caudal necesario enel punto dedesempolvado % V 3=Velocidad desdela cara del ducto "ueda3aciael puntomas le1anodela fuente% A = readelaentradadelacampana% 7 = Distancia desde la cara !onde:
m 3 ' =0,1833 s
m V 3=18 s A = A determinar 7 =280 mm= 0,28 m% A =
' −10∗ 72 '3
m3 0,1833 s A = m 18 s A = 0,7738 m2=773800 mm 2
A = b∗ 3 !ándonos un valor "ara b calculamos h:
b =2500 mm A 773800 mm2 3 = = b 2500 mm 3 =309,52 mm -% mm 2as medidas "ara la cam"ana en el "unto de succión de fuente es *$%% > -% mm. 2as medidas "ara el "unto de entrada son %% > -% mm. erdidas de "resión en cam"ana:
- o=C o∗V0 C o= Factor de p9rdida por configuraciones de la campana ,el ideal es60 ° % 5e obtiene delatablade campanas deCaptura .
C o=0,48 V0 =¿ alor de la "resión dinámica.
V0 =
(
V 4,003
) =( 2
m 18 s 4,003
- o= 0,48∗20,22 mm
)
2
= 220,22 mm - 2 .
- o= 9,7 mm - 2 .
'.1.'. Di-#4o d# duc$o-! 4e utili@aran los ductos "ara el trans"orte del aire lim"io.
m 3 ' =0,183 s V =18
m s
m3 0,183 s A = m 18 s A = 0,0102 m 2=10200 mm2 4e seleccionará un ducto circular "or sus "ro"iedades de alto rendimiento:
A = +
D2 4
D=
√
4∗ A
D =
√
4∗10200
+
+
D=113,96 mm
4,5 ∈¿
erdidas en codos: !eben cum"lir la si0uiente condición "ara un codo de $&:
r >1,5 D 4i es menor se "resentara un elevado des0aste del material.
r =1,5∗ D
r =1,5∗114 mm=171 mm
175 mm
El recomendado es de 2−2,5∗ D :
r =285,75 mm
3ac =n∗ 2 ∗V0 3ac =1∗0,22∗20,22 3ac = 4,4 mmde- 2 . érdidas en ductos: Considerando una lon0itud de / m "ara un diámetro de --, mm una velocidad de conducción de
18
m % s
3 L =Caida de presi$n por unidad de longiud % m
3 L =35 0a =3,57 mmde- 2 . % m 2a cada de "resión "ara una lon0itud de / m tenemos:
( )
3¿ =
3 L ∗ L D m
3¿ =Ca#da de presi$n parala longitud 7 L D = Longitud 7 3¿ =3,57∗8 3¿ =28,56 mmde- 2 .
3t =3ac + 3¿ 3t =4,4 + 28,56 3t =32,96 mm - 2 . '.'. Ca2da d# P%#-i&n #n la ca>a d# ?ol-a-! 4e estima de -% a *% in de - 2 . entonces tenemos:
/ 0T =/ 0 + n mangas / 0T =1,33∗12 / 0T =15,96 ∈de - 2 . ara un tiem"o de 8% minutos, como má)imo:
/ 0T =573,024 mm - 2 . './. Ca2da d# %#-i&n #n la caana d# E9$%acci&n! uede calcularse con las si0uiente ecuación en base a la A.A.3.=. LAsociación Ar0entina de 3n0enieros =umicos
- o=C . + V0
- o= 9,7 mmde- 2 . % '.3. Ca2da To$al d# la P%#-i&n #n $odo #l Si-$#a!
0T = 0 !sttica + 0V
( )
V 2 0T = 0 !sttica + ∗ : F 0 !sttica=Ca#da de presi$n enductos y accesorios + Ca#dade presi$nenlaca1adebolsas + Ca#da de presi$n dee7trac 0 !sttica = 3t + / 0T + - . 0 !sttica =32,96 mm - 2 .+ 573,024 mm - 2 . + 9,7 mm - 2 . 0 !sttica =615,684 mm - 2 .
(
)
Ft min 0V = ∗ Densidad Factor de correcci$n Velocidad
0V = 4,12
ft min
F =¿ 4e tomará del traba#o del 0rado del 3n0. Maribel Monro Garca del Nroecto de Estudio de Mecanismo de roducción 2im"ia.O
F =1096 1,2
!ensidad local del Aire:
0V =
( )∗ 4,12
2
1096
0,0535
;g lb 0,075 3 3 m ft
lb ft 3 0V = 0,00000076 ∈ - 2 . Lresión insi0nificante
0T = 0 !sttica=615,684 mm - 2 . 24,24 ∈ - 2 . 2a selección del ventilador centrfu0o si0ue los si0uientes "asos en base al catálo0o BA6TUE22: a !eterminamos la densidad del 0as basado en la altitud tem"eratura.
(
)
lb ft 3 lb := =0,0535 3 ( 5ucre ) 1,401∗1 ¿ 0,075
b Calcular la densidad rareficada, basada en la requerida "resión ne0ativa de entrada:
Gas∗ 0resi$nbarom9trica WG + !ntrada 0T Densidad rareficada= Densidad del 0resi$nbarom9trica 407,6
Factor de Altitud =1,401 parauna altura de 9000 ft y 70 ° F 0resi$nbarom9trica= 290,84
290,94 + 24,24 290,94
∗0,0535
Densidad rareficada=0,058 c Calcular la "resión estática 4 o 0 !sttica del ventilador.
0 ∗ : 50 5TD = T AyT : R 50 5TD =31,34 -0 d El motor será dimensionado "ara un traba#o a una altura de %%% m.s.n.m.
B-0 (Condiciones )= B-0 (Condiciones )=
B-0 5td∗ Densidad rareficada 0,075 32,06∗0,058 0,075
B-0 5td =24.79 -0 25,08 a 3851 R % 0 % ) % 4eleccionamos un ventilador centrfu0o Ti"o AB Vheel de la 4erie %$ "or que la "resión se ubica entre *% in % in de la "resión estática. Con la "resión estática de *,* tenemos *8 in 4 tiene las si0uientes caractersticas:
ft 3 ft 3 ' F =5100 > 400 min min V f =7669
ft ft > 4,12 min min
= =3795 R % 0 % ) % Tama>o=1 9 /. S#l#cci&n d#l Mo$o% El@c$%ico! 2a "otencia que requiere el ventilador será asumida "or un motor eléctrico el cual se dimensionara con la inter"olación de datos: ara *,* in 4 tenemos: otencia Má)ima:
B-0 =32,551 -0 6evoluciones:
= =3855,56 R % 0 % ) Caudal en flu#o:
ft 3 ' = 4848 min elocidad del caudal:
V =7290,32
ft min
Considerando el factor de "érdida "or la altura:
0 0 (om = )a7 F CA F CA = Factor de p9rdida por la altura considerando 3000 m % s % n % m % y 25 °C %
F A =0,95
0 (om =
32,51 -0 0,95
0 (om =34,22 -0 4eleccionamos un motor eléctrico VEG ** de $% Br@. con los si0uientes datos:
0 (om =40 -0 D !1e =55 m 6 Carcasa !standar :200 L = =2955 R % 0 % ) % 3. S#l#cci&n d#l #cani-o d# $%an-i-i&n! 4e selecciona una instalación con am"liación de revoluciones, la transmisión debe ser "or correa:
!atos "ara determinar la transición de correa: otencia del entilador Centrfu0o: ,** B elocidad de la máquina ( /$8 6..M. otencia del Motor Eléctrico: % B elocidad del Motor Eléctrico: *$$ 6..M. 4eleccionamos una "olea del catálo0o N<T3RE2TO, el cálculo "ara la selección correcta tenemos los si0uientes "asos: a 'actor de Car0a:
C 2 =10−16 3oras de 5erviciovs Transmisiones )edias C 2 =1,2
b otencia Teórica:
0B = 0∗C 2= 40 -0∗1,2=29,828 2< ∗1,2 0B =48 -0 =35,8 2< c 4elecciónanos el "erfil de la correa: Correa <T3RE2T JR 7 Correas M1lti"les Jraftband. erfil 4R d 6elación de velocidad:
i=
nma" 3856 = =1,3 nmot 2955
e !iámetro de las "oleas:
DVentilador =180 mm ( 0olea del ventilador )
D )otor =180 mm∗1,3=234,0 mm i ? =
236 180
i? =
= 1,31
n ma" &n ma" =i ? ∗nmot n mot
nma"=1,31∗2955 nma"=3871,05 ∓ 15
236 mm ( 0olea del ventilador )
f !istancia entre centros:
a =1000 mm
6ecomendación:
a > 0,7∗( d dg + d d; ) & a =0,7∗( 236 + 180 )= 291,2 mm a < 2∗( d dg + d d; ) & a=2∗( 236 + 180 )= 832 mm 0 2ar0o de la correa:
( d dg−d d; )2 L=2∗a + 1,57∗( d dg + d d; ) + 4∗a ( 236 −180 )2 L=2∗1000 + 1,57∗( 236 + 180 ) + 4∗1000 L=2653,12 0erfil 50B − )ultiples 2raftband 2650 mm h !istancia entre e#es:
L − L 2650−2653,12 anom= a + d5t dT3 =1000 + 2
2
anom= 998,4 mm i A#uste mnimo )9 de la distancia entre centros:
7 =15 y =0 am#n = anom − y = 998,4 mm− 0=998,4 mm ama7 =a nom+ 7 = 998,4 mm + 15 =1013,4 mm # elocidad tan0encial de la correa:
V tan =
d d; ∗nma" 19100
=
180∗3871 19100
m m =36,5 < 42 permitido s s
S Arco de contacto factor de corrección:
d dg−d d; 236 −180 = =0,056 anom 998,4 @ =176,64 ° C 1 =1,00 l 'actor de desarrollo:
C 3 =0,95 m otencia nominal de la correa:
0 (om = Dimetro pe"ue>o y R % 0 % ) % + 5uplementode potencia% 0 (om =15,8548 + 2,5892 0 (om =18,444 2< n 51mero de correas:
0∗C 2 29,8279 2< ∗1,2 = = 0 ( ∗C 1∗C 3 18,444 2< ∗1,00∗0,95
=2,04 4e necesitan * correas en el modelo Jraftband "ara "oleas de -/% mm "ara el ventilador *8 mm "ara un e#e de $$. El ancho de la correa es de mm el ancho de las "oleas es de mm "ara un e#e de /% mm.
;. Di-#4o d# la E-$%uc$u%a! 4e tomara en cuenta el "eso del "ersonal con dos técnicos sus"endidos "lataformas de ins"ección. 2as "lacas de cubierta se calcularan Wcomo "lacas em"otradas en sus bordes con car0a uniformemente distribuida. 4e anali@aran las secciones crticas de la cubierta de la ca#a de bolsas.
;.1. Di-#4o d# Placa-! 4e anali@aran como se di#o como "lacas rectan0ulares em"otradas en sus cuatro bordes en base a las tablas de TimoshenSo;Theor of "lates and shells.
Esta tabla son "ara "lacas ba#o fle)ión "ura, "equeDas deformaciones mediante series de 'ourier. 2a notación "ara la inter"retación de la tabla se tiene a continuación además de los valores que se mantienen constantes.
= Fle7i$n " =Carga porunidad de rea perpendicular a la placa% D= Rigide fle7ional de la placa !∗33 D = 2 12∗(1−V ) v =0,3 3 = !spesor de la placa
4e hará uso del acero A8 laminado en caliente con un lmite a la fluencia de *$% Ma un lmite a la tensión de $$% Ma además de un factor de diseDo de . laca -:
/ 0=573,024 mmde- 2 . =5,619 20a rea= a∗b A 1= a∗b a =0,56 m b =0,94 m A 1=0,5264 m2 F 1= / 0∗ A 1 F 1= 5619
( ∗0,5264 m2 2 m
F 1= 2957,8 (
) ∗c 6 m7 = m7 Calculamos el momento má)imo con las tablas de TimoshenSo como se mencionó al "rinci"io del cálculo. a !eterminación de las defle)iones má)imas en la "laca, calculamos la relación de la altura la base, as de esa manera se determinara en la tabla los valores "ara las fle)iones de la "laca:
b 0,94 = =1,7 a 0,56 b Car0a distribuida sobre el área de la "laca:
F 2957,8 ( ( "= = =5619 2 A 0,94 m∗0,56 m m c 6i0ide@ fle)ional de la "laca:
!∗3 3 D= 2 12∗(1− v ) != 207 G0a 0araun espesor : 3= 0,0038 m v =0,3 3
D=
210000000000∗0,0038 12∗(1−0,3
2
)
D =1040,2 ( ∗ m d 'lecha má)ima en la "laca: 4
= ( 4 m ∗( ) 0,56 m2 1040,2 ( ∗m
0,00238∗5619
=
=0,00126 m =1,26 mm
a = 7 e Momento flector cuando 2 : ) =−0,0799∗"∗a 2
0,00238∗"∗ a
D
) =−0,0799∗5619
( 2 m 0,56 ∗( ) m2
) =−140,79 ( ∗m b y = f Momento flector cuando 2 : ) E =−0,0571∗"∗a 2 ) E =−0,0571∗5619
( 2 m 0,56 ∗( ) m2
) E =−100,6 ( ∗m 0 Momento flector cuando 7 =0 :
) = 0,0392∗"∗a 2 ) = 0,0392∗5619
( ∗( 0,56 m)2 2 m
) = 69,075 ( ∗m h Momento flector cuando y =0 :
) = 0,0182∗"∗a 2 ) = 0,0182∗5619
( ∗( 0,56 m)2 2 m
) =32,07 ( ∗m i ara NCO tenemos:
3 0,0038 C = = =1,9 m 2
2
# ara el momento de inercia:
=
b∗33 ( 0ara perfiles rectangulares) 12
3
=
0,94 m∗( 0,0038 m) 12
=4,3∗10−9 m 4 6 m7 =
−140,79 ( ∗m∗1,9 m −9 4 4,3∗10 m
6 m7 =62,2 )0a
S Esfuer@o de diseDo:
6 Dis% = 4∗62.2 )0a 6 Dis% =248.8 )0a < 250 )0a l !efle)ión má)ima "ermitida "ara una maquina industrial:
E )a7 =0,003∗b E )a7 =0,003∗940 mm E )a7 =2,82 mm E )a7 =0,003∗a E )a7 =0,003∗560 mm E )a7 =1,68 mm m 2mite inferior de defle)ión:
E )a7 =0,0005∗b
E )a7 =0,0005∗940 mm E )a7 =0,47 mm E )a7 =0,0005∗a E )a7 =0,0005∗560 mm E )a7 =0,28 mm 2a flecha má)ima no debe su"erar ni ser menor a las defle)iones "ermitidas "ara un ó"timo diseDo:
=1,26 mm 2,81 < > 0,47
1,68 < > 0,28
laca *:
/ 0=573,024 mmde- 2 . =5,619 20a rea= a∗ b A 1= a∗b
a =0,56 m b =2,85 m A 1=1,596 m2 F 1= / 0∗ A 1 F 1= 5619
( 2 1,596 m ∗ m2
F 1= 8967,924 ( ) ∗c 6 m7 = m7 Calculamos el momento má)imo con las tablas de TimoshenSo como se mencionó al "rinci"io del cálculo. a !eterminación de las defle)iones má)imas en la "laca, calculamos la relación de la altura la base, as de esa manera se determinara en la tabla los valores "ara las fle)iones de la "laca:
b 2,85 = =5,1 a 0,56 b Car0a distribuida sobre el área de la "laca:
F 8967,924 ( ( "= = =5619 2 A 2,85 m∗0,56 m m c 6i0ide@ fle)ional de la "laca:
!∗3 3 D= 2 12∗(1− v ) != 207 G0a 0araun espesor : 3= 0,0023 m v =0,3 3
D=
210000000000∗0,0023 12∗(1−0,3
2
)
D=230,6 ( ∗m d 'lecha má)ima en la "laca: 4
= ( ∗(0,56 m ) 4 2 m 230,6 ( ∗m
0,00260∗5619
=
=0,00623 m =6,23 mm
a = 7 e Momento flector cuando 2 : ) =−0,0833∗"∗a 2 ) =−0,0833∗5619
( 2 0,56 m ∗( ) m2
) =−146,78 ( ∗m b y = f Momento flector cuando 2 : ) E =−0,0571∗"∗a 2
0,00260∗"∗ a
D
) E =−0,0571∗5619
( 2 m 0,56 ∗( ) m2
) E =−100,6 ( ∗m 0 Momento flector cuando 7 =0 :
) = 0,0417∗"∗a2 ) = 0,0417∗5619
( ∗(0,56 m )2 2 m
) =73,48 ( ∗m h Momento flector cuando y =0 :
) = 0,0125∗"∗a2 ) = 0,0125∗5619
( ∗(0,56 m)2 2 m
) = 22,03 ( ∗m i ara NCO tenemos:
3 0,0023 C = = = 1,9 m 2
2
# ara el momento de inercia:
b∗33 ( = 0ara perfiles rectangulares) 12
3
=
0,94 m∗( 0,0023 m ) 12
=4,3∗10−9 m 4 6 m7 =
−146,78 ( ∗m∗0.00115 m −9 4 4,3∗10 m
6 m7 =58,4 )0a S Esfuer@o de diseDo:
6 Dis% = 4∗58,4 )0a 6 Dis% =233,6 )0a < 250 )0a l !efle)ión má)ima "ermitida "ara una maquina industrial:
E )a7 =0,003∗b
E )a7 =0,003∗2850 mm E )a7 =8,55 mm E )a7 =0,003∗a E )a7 =0,003∗560 mm E )a7 =1,68 mm m 2mite inferior de defle)ión:
E )a7 =0,0005∗b
E )a7 =0, 0005∗2850 mm E )a7 =1,425 mm E )a7 =0,0005∗a E )a7 =0,0005∗560 mm E )a7 =0,28 mm 2a flecha má)ima no debe su"erar ni ser menor a las defle)iones "ermitidas "ara un ó"timo diseDo:
=6,23 mm 8,55 < > 1,425
1,68 < > 0,28
!e la misma manera se hace el cálculo "ara las demás "lacas, se "uede hacer se0uimiento del cálculo en las tablas de E)cel donde ser reali@o "equeDas funciones de fórmulas: laca :
a =940 mm b =2850 mm 3 =4,5 mm laca :
a =485 mm b =940 3 =2,5 mm
laca $
a =485 mm b =560 mm c = 4 mm
