Diseño de Maquina Tamizadora de Granos de Cebada (1)

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DISEÑO DE MAQUINA TAMIZADORA DE GRANOS DE CEBADA MEC-340 DISEÑO Y CALCULO DE UNA TAMIZADORA DE GRANOS DE CEBADA

MARCO REFERERNCIAL DEL PROYECTO

La industria de bebidas con contenido alcohólico va en constante crecimiento dentro de esto, la producción, comercialización y elaboración de la cerveza es un asunto que interesa a toda la población por ser un producto de consumo interno y masivo en manera general por la población. la cerveza tiene distintos tipos de preparación y de ahí nacen las clases de cerveza, dentro de las que nacen: Lambic, L ambic, Cervezas de trigo, Ale, Stout, orten, Lager, Cerveza al vapor, Cerveza ahumada, Cerveza de centeno, ilsen. Su elaboración manual resulta di!ícil debido al los instrumentos con los que se realiza y por el di!ícil procedimiento de embotellado para evitar perder la calidad de la cerveza. "entro de la !abricación de la cerveza se tiene que tomar en cuenta el proceso de calidad de la cerveza que viene desde antes de la preparación, en este t#rmino interviene la eliminación de basura de la cebada, como es sabido la cebada cuando se la compra no es totalmente pura , sino que tiene partículas de polvo y piedras que en momento de la cosecha queda dentro de la cebada, por ese motivo, como un control de calidad se tiene que hacer la tamización de todas las

Polo Quiroga Mauricio Hernán 1

DISEÑO DE MAQUINA TAMIZADORA DE GRANOS DE CEBADA MEC-340

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impurezas para así obtener una malta de primera calidad, por ese motivo en este proyecto se realizara el proceso de tamización para los granos de cebada. $l tamizado es un proceso que comprende la introducción de un elemento en este caso la cebada y se la separa de ob%etos que no son &tiles, en este caso peque'as basuras u polvo o impurezas que pueden a!ectar la calidad de la malta.

JUSTIFICACION (iendo la necesidad de tener una materia prima limpia y optima para la elaboración de malta es necesario hacer la tamización de la cebada, aumentando la calidad de cerveza y me%orando las de sanitarias para el cometido $ste proyecto tiene como ob%etivo llevar un proceso manual a un proceso automatizado de la separación de cebada y todas sus impurezas para tener una cebada limpia lista para el proceso de malteado. $l campo de aplicación de este tipo de maquinas est) dada en peque'as !abricas de cerveza artesanal.

OBJETIVOS Obje!"# Ge$e%&' "ise'ar una m)quina para la producción de cerveza.

Obje!"#( E()e*+,!*#( "ise'o del e%e principal giratorio "ise'o del helicoide de entrada "ise'o del helicoide de salida "imensionamiento de las paletas tamizadoras "imensionamiento de la red de tamizado "ise'o de cone*iones empernadas "imensionamiento de la carcasa "ise'o de la estructura de soporte



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impurezas para así obtener una malta de primera calidad, por ese motivo en este proyecto se realizara el proceso de tamización para los granos de cebada. $l tamizado es un proceso que comprende la introducción de un elemento en este caso la cebada y se la separa de ob%etos que no son &tiles, en este caso peque'as basuras u polvo o impurezas que pueden a!ectar la calidad de la malta.

JUSTIFICACION (iendo la necesidad de tener una materia prima limpia y optima para la elaboración de malta es necesario hacer la tamización de la cebada, aumentando la calidad de cerveza y me%orando las de sanitarias para el cometido $ste proyecto tiene como ob%etivo llevar un proceso manual a un proceso automatizado de la separación de cebada y todas sus impurezas para tener una cebada limpia lista para el proceso de malteado. $l campo de aplicación de este tipo de maquinas est) dada en peque'as !abricas de cerveza artesanal.

OBJETIVOS Obje!"# Ge$e%&' "ise'ar una m)quina para la producción de cerveza.

Obje!"#( E()e*+,!*#( "ise'o del e%e principal giratorio "ise'o del helicoide de entrada "ise'o del helicoide de salida "imensionamiento de las paletas tamizadoras "imensionamiento de la red de tamizado "ise'o de cone*iones empernadas "imensionamiento de la carcasa "ise'o de la estructura de soporte



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"imensionamiento de motor, acople y rodamientos. "ibu%o de planos y especi!icación de partes

PARAMETROS DE DISEÑO

P&%.e%#( )%!$*!)&'e( La capacidad de producción ser) de + litros semanales tomando en cuenta que la maquina !uncionara una sola vez a la semana que ser) el día de preparación de malta. $so implica un total de - g de cebada a procesar.

P&%.e%#( Se*/$&%!#( La maquina consta de / motor: el cual se encarga de transportar la cebada por el tamizador hasta la salida sin impurezas .

SISTEMAS S!(e.& e %&$(.!(!1$ e )#e$*!&2- este sistema, el &nico en este proceso transmite potencia a todo el e%e de manera pare%a y constante en todo el proceso de tamización.

SUBSISTEMAS S/b(!(e.& e %&$(.!(!1$ e )#e$*!& e eje )%!$*!)&'2- $ste subsistema comprende de un reductor de velocidad mec)nico.


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DISEÑO Y ESPECIFICACION DE ELEMENTOS Y CONJUNTO CALCULO DE POTENCIA DEL EJE PRINCIPAL GIRATORIO ara este cometido tendremos en cuenta el volumen a transportar y las !uerzas que causa para eso nos basaremos en el libro base ar)metros 0btenemos el torque necesario para mover la cebada de !orma e*perimental atreves de un momento sacado con el peso de un volumen de cebada basado en los -g de producción , tomando en cuenta que el proceso de malteado se lo tiene que hacer / vez a la semana, esto hace que se tenga que realizar el tamizado de -1+g2hr para poder realizarlo en 3 horas y en base a su brazo obtendremos un valor apro*imado al verdadero de nuestra maquina de estudio. $l ensayo consiste en tener un peso inicial de la cebada equivalente a un apro*imado y en base a / metro, calculando el volumen que entra a las paletas y tomando en cuenta el total a transportar de tomara en cuenta que el volumen transportado ser) el que entra en un tubo de / metro esto equivale a / g con las respectivas dimensiones y ver cu)l sería su momento determinado por la distancia tomando en cuenta que la !uerza total ser) equivalente a todo el metro por las paletas que realizan el traba%o, para esto se toma en cuenta las siguientes consideraciones.



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Diseño del helicoide de entrada

F'/j# e %&$()#%e C&'*/'# )&%& e'!*#!e ''e$# 2

Q v =60 ×

D π 4

φ×s×n×k

Q" "#'/.e$ %&$()#%&# D !.e%# e'!*#!e e$ .2 S )&(# e' e'!*#!e e$ .2 $ R2)2. e' e'!*#!e 5 ,&*#% .e!# e' e'!*#!e φ =coheficiente de llenadodel canal

P&%.e%#( Polo Quiroga Mauricio Hernán 5


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CALCULO DEL CAUDAL VOLUMETRICO QV = 3600∗B∗ A∗ K

$n donde:

(olumen 4 ( 4 56A 4 7.1+ $ 8 3 m9 4 / para transportadoras horizontales;

$ntonces tenemos que:

3

4< QV = 0.99 m

D !.e%# e'!*#!e e$ .2 D 0264 .2 S )&(# e' e'!*#!e e$ .2 S0264 .2 $ R2)2. e' e'!*#!e

P&%& e(e *&(# (e #.&%& /$& "e'#*!& e($&% )&%& /$ *#%%e*# ,/$*!#$&.!e$# n= 690 r!"

5 ,&*#% .e!# e' e'!*#!e #n este caso la transortadora no tiene inclinaci$n entonces se to!ara el %alor co!o 1 &= 1 φ =coheficientede llenado del canal

Para esto %a!os a la ta'la 2"6"3 Polo Quiroga Mauricio Hernán 6


(

) nos da co!o resultado φ =0.5 2

Q v =60 ×

0.24 π 4

0.5 × 0.24 × 690 × 1

3

Q v = 936.44 m

γ = γ cebada

:

γ cebada =0.4 Ton / m

3

$ntonces tenemos que: 4< Q=374.94 Ton / h r

*+,*-,. D# P./#*+ D# +**.+M#/. Pa=

Pa=

Q 360

375 360

( L. f  ! " )

( 1 # 0.4)

Polo Quiroga Mauricio Hernán (


 Pa=0.416 k$

P=

0.416 0.6

=0.69 k$

/ene!os ue la otencia es de P=1 h"

T#%7/e $e*e(&%!# #,#** D# M./.7 #,#*/7*. Para seleccionar el !otor adecuado es necesario conocer las eseci8caciones de tra'ao ue este reali:ara co!o la otencia ; el torue reuerido< ade!ás de la %elocidad la recuencia ; la tenci$n de tra'ao" Para nuestro caso la otencia reuerida será la !>ni!a necesaria ara el cargado de'ido a la 'aa otencia de oeraci$n"

Pt=1×1,4 =1,5 HP

%t

Por tanto se usara un !otor de 1<5 H"

Polo Quiroga Mauricio Hernán 

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DISEÑO DE MAQUINA TAMIZADORA DE GRANOS DE CEBADA MEC-340 *+7+*/#7/*+ 7#Q-#7D+ Potencia

P

1<5 H

/orue

t

"04 !"

-tili:ando el catalogo electr$nico de la industria ?#@ ara la selecci$n se tiene el siguiente !otor co!o el !ás adecuado ara este tra'ao" *aracter>sticas

Di!ensiones


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elecci$n del reductor de %elocidad ,a selecci$n del reductor se reali:ará considerando la relaci$n de %elocidad reuerida A7=2"52 ; la otencia de trans!isi$n P=1<5H" De acuerdo a catalogo de reductores de la industria /ransoner el reductor adecuado ara estas condiciones es el siguiente

7#D-*/.7 D# A#,.*D+D Modelo

-P1+ 354(

Aelocidad de entrada

ne

1(40r!

Aelocidad de salida

ns

690 r!


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DISEÑO DE MAQUINA TAMIZADORA DE GRANOS DE CEBADA MEC-340 Potencia

P

1"5H

/orue a la salida

t

Bg!

Diá!etro de ee salida

d

50<4 !!

*alculo de la uer:a aCial



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& a= 9.55

1.1 690

=20.76 'm

M a = 20"(6 ! r = 0.8

0.24 2

=9.6 cm

r = 9"6 c!"

DISEÑO DEL 8ELICOIDE DE SALIDA or el calculo hecho en el anterior inciso se tomara como constante el volumen y el calculo y resultados ser)n los mismos por este motivo los c)lculos ser)n los siguientes

F'/j# e %&$()#%e C&'*/'# )&%& e'!*#!e ''e$# 2

Q v =60 ×

D π 4

φ×s×n×k



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Q" "#'/.e$ %&$()#%&# D !.e%# e'!*#!e e$ .2 S )&(# e' e'!*#!e e$ .2 $ R2)2. e' e'!*#!e 5 ,&*#% .e!# e' e'!*#!e φ =coheficiente de llenadodel canal

P&%.e%#( CALCULO DEL CAUDAL VOLUMETRICO QV = 3600∗B∗ A∗ K

$n donde:

(olumen 4 ( 4 56A 4 7.1+ $ 8 3 m9 4 / para transportadoras horizontales;

$ntonces tenemos que:

3

4< QV = 0.99 m

D !.e%# e'!*#!e e$ .2 D 0264 .2 S )&(# e' e'!*#!e e$ .2 S0264 .2 $ R2)2. e' e'!*#!e

P&%& e(e *&(# (e #.&%& /$& "e'#*!& e($&% )&%& /$ *#%%e*# ,/$*!#$&.!e$# n= 690 r!"

5 ,&*#% .e!# e' e'!*#!e #n este caso la transortadora no tiene inclinaci$n entonces se to!ara el %alor co!o 1 &= 1 φ =coheficiente de llenadodel canal



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Para esto %a!os a la ta'la 2"6"3

) nos da co!o resultado φ =0.5 2

Q v =60 ×

0.24 π 4

0.5 × 0.24 × 690 × 1

3

Q v = 936.44 m

:

γ = γ cebada γ cebada =0.4 Ton / m

$ntonces tenemos que: 4< Q=374.94 Ton / h r

*alculo de la uer:a aCial Polo Quiroga Mauricio Hernán 14

3


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& a= 9.55

1.1 690

=20.76 'm

M a = 20"(6 ! r = 0.8

0.24 2

=9.6 cm

r = 9"6 c!"

DIMENSIONAMIENTO DE LAS PALETAS TAMIZADORAS Para este co!etido se to!ara en cuenta las nor!as resentadas en los catalogos donde se to!a co!o 'ase una laca lana de 5!!" De esesor

DIMENSIONAMIENTO DE LA RED DE TAMIZADO Para este co!etido tene!os ue nor!ali:ar ri!ero la red !ocro!etrica a utili:ar < ara la ce'ada se utili:a una red de


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#l rango granulo!trico utili:ado es

DISEÑO DE CONE9IONES EMPERNADAS Polo Quiroga Mauricio Hernán 16

20 (m −¿

1(


e asu!e ue el !o!ento Eector < estará >ntegra!ente soortado or los ernos ineriores de la laca en coneCi$n a el reductor FdosG"

Mc=Ih =McJh= 5("5 Bg" e usarán 6 ernos ara !antener unido el circulo< 3 or enci!a del ee de los tetones ; dos or de'ao< estos tres ulti!os soortarán la uer:a < or lo

Polo Quiroga Mauricio Hernán 1(

1


tanto cada erno se hallará so!etido a una uer:a de tensi$n igual a =J3 = 19"16 Bg" e usarán tornillos de grado +# 5< ca'e:a allen< cu;as caracter>sticas rinciales son u=43( BgJc!2 ;=646 BgJc!2 = 59(6 BgJc!2 < tensi$n a la cual el tornillo o erno sure deor!aci$n er!anente

ecci$n !>ni!a necesaria

Diá!etro !>ni!o reuerido  Diá!etro asu!ido

0
=5<2 !!" d=6,35 mm (perno de 0.25”)

D!(e:# e *#$e;!#$e( e.)e%$&&( e )&%e ,!$&' e' eje Se tiene que tomar en cuenta que ahí se apoyara los rodamientos de la maquina de la parte !inal del e%e es decir que tambi#n hay que tomar en cuenta una !uerza equivalente al peso del e%e mas la carga del rodamiento y es!uerzos del traba%o de tamización.

Polo Quiroga Mauricio Hernán 1

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e asu!e ue el !o!ento Eector < estará >ntegra!ente soortado or los ernos ineriores de la laca en coneCi$n a el reductor FdosG"

Mc=Ih =McJh= 1(2<5 Bg" e usarán 6 ernos ara !antener unido el circulo< 3 or enci!a del ee de los tetones ; dos or de'ao< estos tres ulti!os soortarán la uer:a < or lo tanto cada erno se hallará so!etido a una uer:a de tensi$n igual a =J3 5("5 Bg" e usarán tornillos de grado +# 5< ca'e:a allen< cu;as caracter>sticas rinciales son u=43( BgJc!2 ;=646 BgJc!2 = 59(6 BgJc!2 < tensi$n a la cual el tornillo o erno sure deor!aci$n er!anente



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ecci$n !>ni!a necesaria

0<4054c!2

Diá!etro !>ni!o reuerido  Diá!etro asu!ido

=(<2 !!" d=10.56 mm (perno de 0.625”)

D!(e:# e '& e(%/*/%& e (#)#%e

*arga!os el siste!a estructural *arga %i%a Para la carga %i%a se to!ara en cuenta el eso de la ce'ada to!ando co!o reerencia el %olu!en or el eso #sto da un total de ,,=1(0 Bg= 0"1( ton


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*arga !uerta Para este co!etido se to!ara en cuenta el eso de toda la estructura< es decir el eso de la carcasa< ee< helicoides< !otor< reductor< aletas< etc" Pesos

acero item

C&%*&(& Eje 8e'!*!#e( M##% Re/*#% P&'e&( )!e>&( .e$#%e(

volum peso por en Kg. 7.850 kg / m3 m3 100 1=.+

9"50 10"35

<24= 32<=

0"3

0263==

*D= 130 Bg" = 0"13 ton


peso por unidad

("5 Bg" ("45 Bg" 3"(5 Bg" 19"( Bg" "5 Bg" 0"2355 Bg"

unid ad

1 1 2

2

total

(5<5 (<45 (<5 19<( <5 0<4(1 10 129<1 21

22


*o!'inacion de cargas


23


Diseño ; oti!i:aci$n de la estructura !etálica



24

L!(& e .&e%!&'e( E'e.e$#

CTDAD N? e )!e>& /

M&(&

V#'/.e$

/ $structura

> g

1,1=+$?> mm@-

/.7

/ otor

/B.1 g

/,+11$?+ mm@-

/.-

/ eductor

=,+ g

/,-++$?+ mm@-

/.3

7 Acople

,/3> g

/,3+1$?+ mm@-


De(*%!)*!1$

25


/.+

/ $%e horizontal

1.3+ g

=,=+$?+ mm@-

/.>

7 helicoide

.-1+ g

,$? mm@-

/.1

/ paleta

.-1+ g.

-,>+7$?> mm@-

/.=

/ chumacera

,-7 g

-,7-$?+ mm@-

/.B

/ tormillos y piezas menores

/ g

-,7-$?+ mm@-

/./

/ carcasa

1=.+ g.

1,1=+$?> mm@-

Diagra!a de M#+ ara ta!i:adora centriuga de granos de ce'ada


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Motor


7eductor de %elocidad

+cole

Aista ; detalles de la !auina co!leta


7oda!ientos de ee

#e horiontal

2(


#nsa!'lado !as helicoide !o%il Polo Quiroga Mauricio Hernán 2(

2


+*-M-,+*. D# .7M+*. -/,

Polo Quiroga Mauricio Hernán 2

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