PROYECTO INTEGRADOR
RESUMEN
Mediante este proyecto mostraremos el diseño, construcción y realización de una zaranda vibratoria, específicamente será utilizada para el carbón en su selección. Desde el inicio de este proyecto mostraremos el procedimiento para su construcción, definiendo antes su funcionamiento y terminando en la realización de una zaranda vibratoria a escala. Hemos obtenido los manuales de construcción por medio de internet y hemos buscado los planos para la construcción, asumiendo que nuestra zaranda fue diseñada de manera única por nosotros mismo, además de la búsqueda de materiales para la ejecución. Gracias a este trabajo podremos mostrar un diseño real de una zaranda vibratoria a escala, con la posibilidad de evaluar su correcto funcionamiento, ver parte por parte todo el mecanismo y observar su rendimiento.
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ABSTRACT
With this Project we show the design, build and execution of a shale shaker. At the begin of this project we show the procedure for the construction, but before we define the performance, and finish in the construction of an all functional shale shaker. We obtained the construction manuals using the internet, we search the blueprints for the construction and we found the material for the execution too. With this work we can show a real design of the shale shaker with the possibility to evaluate the correctly performance of the machine and see the mechanism.
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INDICE: Resumen……………………………………………………………………….………………….01 Abstract…………………………………………….………………………………..…………….02 Índice……………………………………………………..…………………………………….....03
ZARANDA VIBRATORIA:
1.1. Introducción…………………………………………………………………………..04 1.2. Antecedentes……….…..……………………………………………………………..05 1.3. Realidad Problemática...……………………………………………………………...08 1.4. Objetivos………………………………………………………………………….…..08 1.4.1. Objetivos Generales……………………………………………………………08 1.4.2. Objetivos Específicos……………………….……………………………..…...08 1.5. Marco Teórico………………………………………………………………..……….08 1.6. Desarrollo………………………………………………………………….…..……...12 1.7. Cotización………………………………………………………………….………….25 1.8. Discusión de Resultados………………………………………………………………25 1.9. Conclusiones…………………………………………………………………………..26 1.10. Recomendaciones…………………………………………………………………….26 1.11. Referencias Bibliográficas……………………………………………………….…..28 1.12. Anexos………………………………………………………………………………..29
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ZARANDA VIBRATORIA (SHALE SHAKER) 1.1.
INTRODUCCIÓN:
Toda máquina que se construye tiene la finalidad de ejecutar su trabajo con la mejor eficiencia posible, en este caso particularmente nosotros tenemos la meta de construir una máquina que muestre el mejor de su potencial, por lo cual hemos requerido de investigar toda la teoría y manuales para poder construirla, el resultado a mostrar será una zaranda vibratoria a escala, pero funcional. Ampliamente utilizado en el procesamiento de minerales de alta frecuencia, carbón, los productos químicos, ladrillos, alimentos, farmacéutica, álcalis, fertilizantes, papel y otros en una variedad de materiales. El proceso de selección para la detección de material granular bajo un estricto control, para eliminar las partículas gruesas de minerales que ha tenido efectos negativos sobre el grado de concentrado, la pulpa de otras en la superficie de la criba bajo el efecto de las oscilaciones de alta frecuencia de amplitud pequeña, no es de la estratificación de acuerdo a la densidad de partículas pequeñas de acuerdo a la superficie de la criba que ya través de la criba, el material puede mejorar significativamente la calidad en la criba. La intención de la breve introducción anterior es atraer la atención hacia la importancia del proceso de separación en la industria. Muchas de las soluciones a los problemas de separación conciernen al Ingeniero Mecánico, pero existe una gran área de interés común en que el Técnico y el Ingeniero deben trabajar juntos para llegar a obtener soluciones económicas y prácticas. La cooperación entre el técnico en mecánica y el ingeniero mecánico puede ser mucho más efectiva cuando ambas partes reconocen y aprecian la importancia que tiene cada una de las disciplinas en lo referente a las separaciones de muchos sólidos. El Ingeniero Mecánico necesita contar con un conocimiento básico de los principios de la física, dinámica, matemáticas en general, para tener idea del fundamento en que se apoyan la mayoría de los procesos de separación. Por lo que respecta al técnico, éste debe tener comprensión y capacidad de relacionar los fenómenos de laboratorio a los procesos de separación en gran escala con operación económica.
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1.2.
ANTECEDENTES: En esta sección hemos investigado sobre el origen de la zaranda vibratoria, incluyendo su origen en la antigüedad, cuál era su fundamento básico de funcionamiento, su avance y desarrollo a lo largo de los años. Fundamento Básico Una zaranda o también llamada criba es una especie de malla que permite una selección de un material facilitando la forma de obtener este en estado más puro o en un tamaño determinado, dependiendo esto del tamaño de la malla usada.
La zaranda vibratoria es ampliamente usada para la pulverización y tamizado de materiales en campos como los minerales, canteras, materiales de construcción, conserva de agua y energía hidráulica, transporte, industria química, fundición, etc.
Origen en la Antigüedad Antes que ser una máquina de selección de materiales en la antigüedad se usaba en el campo de la agricultura, para la selección del trigo, etc. La zaranda era un utensilio que se empleaba para limpiar el grano, principalmente el trigo, de la paja, del polvo y otros sólidos no deseados con los que se halla mezclado. Cabe resaltar que de la misma antigüedad proviene el sistema que la de la característica vibratoria a la zaranda, la acción se sacudir la malla para
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que el material deseado sea filtrado es el fundamento de la zaranda vibratoria actual.
La Zaranda en la Actualidad Actualmente la zaranda ha avanzado tecnológicamente y a pesar de que aún sigue siendo usada en actividades agricultoras, se ha esparcido también al campo minero, con la selección de mineral y demás. En su avance con respecto a la tecnología, ha dejado de ser un instrumento rustico y ha pasado a tener una estructura metálica multimallas y de funcionamiento mediante un motor que permite hace una tarea más rápida, eficaz y a mayor escala. Además existen 2 tipos de zarandas.
Zaranda Rotativa La zaranda rotativa usa un cilindro en el cual el material da vueltas, un sistema parecido al de un centrifugado y en este movimiento por medio de las mallas separan los materiales deseados de los que son innecesarios.
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Zaranda Vibratoria La zaranda vibratoria usa un mecanismo que le permite ejercer un movimiento oscilatorio con el cual el material se sacude y es pasado por las mallas las cuales se quedan con el material deseado dependiendo de su tamaño.
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1.3.
REALIDAD PROBLEMÁTICA:
Nos enfocamos en la construcción de una zaranda vibratoria a escala que cumpla las mismas funciones que una de tamaño real, construyéndola paso a paso con una estructura idéntica a su semejante de mayor de tamaño.
1.4.
OBJETIVOS:
1.4.1. OBJETIVOS GENERALES: Mostrar la construcción de una zaranda vibratoria y demostrar su correcto funcionamiento, mostrando cada una de sus piezas y un funcionamiento estable. 1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Establecer los pasos para la construcción de una zaranda vibratoria. Mostrar como los contrapesos interactúan con las fuerzas del peso de la zaranda y la resistencia de los resortes para el movimiento vibratorio. Debe presentar la misma estructura que su semejante de mayor tamaño.
1.5.
MARCO TEÓRICO: Aquí hablaremos sobre las definiciones y conceptos básicos tratados en nuestro proyecto.
Zaranda: Podemos definir la zaranda como la máquina que tiene por función principal la selección de materiales, hecha de un conjunto de placas que soportan las mallas de distintos tamaños.
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La zaranda se denomina también criba. En teoría el aspecto de selección de material que cumple esta máquina depende exclusivamente de mallas, pero la maquina depende de un motor el cual produce un movimiento oscilatorio que complementa la tarea de las mallas. La zaranda tiene una unidad vibratoria, montada a una polea a una cierta velocidad para su respectiva rotación, localizado en la zaranda de tal manera que distribuye la vibración uniformemente a toda la estructura. El alojamiento de la polea se sujeta firmemente, atornillados a los laterales dela Zaranda y están unidos por un eje, asegurando el perfecto alineamiento de la polea bajo las condiciones de operación. La vibración es producida por masas excéntricas ubicadas en un volante, girando alrededor del eje excéntrico principal, lubricados con grasa. Esto produce un movimiento de amplitud proporcionada a la cantidad de masas excéntricas. El movimiento del cuerpo de la zaranda y sus mallas forma un círculo en el plano vertical con cada rotación del eje. La vibración es enteramente efectiva en todos los niveles de la zaranda. Esto garantiza una acción de clasificación vigorosa y constante bajo todas las cargas de trabajo.
Mallas: Su función principal dentro de la zaranda es la de seleccionar los materiales, en una zaranda vibratoria el numero promedio de mallas que debe tener como mínimo es de 2 o 3. Al realizar una labor de selección las mallas están diferenciadas por diferentes tamaños, para que de esta manera los materiales sean separados unos de otros según el tamaño deseado. También existen las "mallas sintéticas" termino que viene siendo utilizado con frecuencia para designar las mallas de goma y poliuretano. El uso de estas mallas en la clasificación para la producción de áridos viene creciendo de forma acelerada en los últimos años. En la región metropolitana de San Pablo, por ejemplo, podemos afirmar que más de la mitad de las canteras ya usan total o parcialmente estas mallas en sus zarandas.
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Una de las mayores ventajas de las mallas sintéticas por sobre las mallas de acero es la larga vida útil. Solamente este factor justifica su utilización, a pesar de la alta inversión inicial, en la mayor parte de las veces. La vida útil típica de las mallas de acero se sitúa en el rango de 300h - 600h, la diferencia que en las mallas sintéticas queda en el rango de 2.000h - 5.000h, dependiendo básicamente del tamaño y de la abrasión del material. Además de la calidad del compuesto utilizado en la fabricación de las mallas, un factor que influye decisivamente en la vida útil es el espesor de la malla. Por este motivo, se debe tener mucho cuidado al escoger un espesor mayor, dado que esto afectará negativamente a todos los otros parámetros de desempeño.
Tipos de zaranda:
Zaranda Rotativa: Esta zaranda ejerce un movimiento en forma parecida al centrifugado de una lavadora, este movimiento reemplaza la vibración del otro tipo de zaranda y permite a las mallas trabajar, pero normalmente se usa para la selección de grano y el ámbito de agricultura. La zaranda de movimiento circular, la cual es un tipo de zaranda más antigua en el mercado y produce generalmente la fuerza centrífuga, o fuerza G, más baja. La zaranda de movimiento elíptico, la cual es una versión modificada de la zaranda de movimiento circular, en la cual se levanta el centro de gravedad por encima de la cubierta y se usan contrapesos para producir un movimiento “oviforme” cuya intensidad y desplazamiento vertical varían a medida que los sólidos bajan por la cubierta. Esta zaranda emplea rodillos elípticos que generan un movimiento circular de vaivén para obtener una mejor remoción de sólidos a través de los tamices.
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Zaranda Vibratoria: La zaranda vibratoria tiene un uso específico para la minería o selección de materiales, su sistema de mallas ubicadas una sobre otra tiene la función de separar los materiales según el tamaño de estos, para facilitar esta tarea, el motor ayuda a producir el movimiento oscilatorio que terminara de complementar el trabajo de separación de los materiales. Presenta una larga línea de flujo, muchas especificaciones de cribado, fuerte fuerza de vibración violenta, alta eficiencia de cribado, bajos ruidos de vibración, construcción firme y duradera, mantenimiento conveniente y operación segura.
Funcionamiento de la zaranda: La zaranda tiene una función de separación o selección de materiales, para esta tarea se vale de las múltiples mallas que posee en su interior, pero esto no es basta, así que para complementar el trabajo la zaranda tiene un motor que hace funcionar un eje que atraviesa la zaranda. Este eje tiene una estructura concéntrica deformada, lo cual produce que al girar se genere un movimiento de vibración en toda la estructura de la zaranda y esto propicia la separación de los materiales.
Efecto vibratorio: La vibración es producida por masas excéntricas ubicadas en un volante, girando alrededor del eje excéntrico principal, lubricados con grasa. Esto produce un movimiento de amplitud proporcionada a la cantidad de masas excéntricas. El movimiento del cuerpo de la zaranda y sus mallas forma un círculo en el plano vertical con cada rotación del eje. La vibración es enteramente efectiva en todos los niveles de la zaranda.
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En esta fórmula podemos observar: 1.- La amplitud de vibración no depende de la rotación de los mecanismos vibratorios. 2.- La fuerza de movimiento del equipo es proporcional al cuadrado de la rotación. Esto garantiza una acción de clasificación vigorosa y constante bajo todas las cargas de trabajo.
1.6.
DESARROLLO: En esta sección mostraremos los planos y diseño de la zaranda vibratoria en construcción: PLANOS
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Bastidor:
Base:
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Eje:
Excéntrica:
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Chumacera:
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Zaranda (Prototipo):
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FOTOS
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1.7.
COTIZACIÓN: La cotización está basada a 1000 (mil) nuevos soles. El aporte de cada integrante, era una base de S/. 115 Zapata Agurto, Carlos.................S/.115 Paredes Vargas, José...................S/.115 Dioses León, Christian................S/.115 Saavedra Dávila, Eluard..............S/.115 Revilla Espinoza, Luis.................S/.115 Quiroz Caballero, Luis.................S/.115 Gabriel Tomas, Osmar.................S/.115 Celis Vargas, Rodrigo..................S/.115 Peña Quepque, Nilo.....................S/.115 Linares Paredes, Cesar.................S/.115 Cabrera Calderon, Fernando........S/.70 Moreno Fernandez, Octavio.........S/.70 Total reunido............................................S/.1290 (Integrantes) Gasto Total de Estructura.........................S/.1040 Gasto de Mallas........................................S/.140 Condensador Motor..................................S/.15 Marcos (Madera), Pernos, Tornillos.........S/.25 Movilidad e Información..........................S/.70 Recibos adjuntos en la sección de Anexos*
1.8.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS: Con la realización de la zaranda vibratoria a escala hemos podido comprobar el efecto vibratorio de dicha maquinaria, que es proporcional a la potencia y posición que pueda tener el motor con respecto al eje de la zaranda. Las mallas deben de sufrir de un movimiento vibratorio adecuado para poder ejecutar un trabajo estable y cumplir de manera óptima sus funciones. Una zaranda vibratoria necesita unas bases fijas para evitar que el movimiento vibratorio desestabilice el funcionamiento, debemos dar por conclusión también que los resortes que permiten la vibración deben poder resistir el variante peso del bastidor dada la vibración.
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1.9.
CONCLUSIONES: La potencia del motor siempre debe ser acorde al tamaño de la maquinaria, para el tamaño de una zaranda como la construida y especificada en este proyecto se necesita como mínimo un motor media HP. La zaranda vibratoria construida y descrita en este informe cumple el objetivo deseado de mostrar su construcción y su semejanza tanto física como funcional a una zaranda de tamaño real. Nuestra zaranda vibratoria maneja una potencial limitada, por lo cual es material a ser usado en ella puede ser carbón, y llegando a límites de zarandear gravilla (piedras de tamaño mediano).
1.10.
RECOMENDACIONES: Asegúrarse de no golpear ni dejar caer la Zaranda, pues esto causará gra ves perjuicios. Si el periodo de inactividad es de 30 días o menos, inyecte suficiente grasa en cada rodamiento y cada laberinto y haga girar la unidad varias veces para distribuir la grasa en la unidad. Si la unidad va a ser almacenada por más de 30 días se recomienda cubrir el exterior de los alojamientos, laberintos, eje y polea con una capa aprueba de agua para prevenir la introducción de humedad u otros cuerpos extraños en la unidad. Cada mes, durante el tiempo de almacenamiento, rote la unidad 10 vueltas y adicione grasa como se describió anteriormente. Antes de poner la Zaranda en operación, retire el exceso de grasa en los rodamientos. Cuando descargue la Zaranda se debe tener gran cuidado al izarla y moverla para evitar distorsiones o daños. Se debe manipular con cables o cadenas adecuadas y asegurarlos a las bases del cuerpo de la máquina. Desconecte completamente el motor de la fuente de potencia, antes de intentar cualquier labor de mantenimiento en la Zaranda.
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PROYECTO INTEGRADOR DURANTE LA OPERACIÓN
a) Chequee todos los tornillos después de unas pocas horas de operació n.Después de esto chequee diariamente por la primera semana y lueg o semanalmente. b) Nunca camine, cabalgando o se suba en una zaranda que este en operación, nunca coja una malla. Nunca intente remover algún producto de la zaranda en operación. c) Nunca coloque las manos ni los pies en los resortes de la Zaranda mientras esté operando. Nunca intente realizar un mantenimiento con la zaranda en movimiento. d) Nunca opere la Zaranda mientras no tenga puestos en su lugar los elementos de protección. e) Nunca utilice mallas flojas o largas fibras descubiertas que puedan golpear en su movimiento. DESPUES DE LA OPERACIÓN
Escuche y reporte cualquier ruido anormal, haga un chequeo visual de toda zaranda con el fin de detectar pérdidas de lubricantes, desgastes o partes flojas. No haga chequeos, ni ajustes de ninguna clase mientras la Zaranda esté en operación. Asegúrese de que la Zaranda está parada antes de limpiezas, servicios, chequeos de lubricante, chequeo de tensión de las correas, desmontaje de las guardas, ejecución de reparaciones o intentos por limpiar mallas.
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1.11.
BIBLIOGRAFÍA: - Equipos Vibratorios – Metso Perú S.A. - BEER Y JOHNSTON, Mecánica de materiales. México: Mc-Graw Hill 2004 3ª edición., pág. 747. -DUBBEL, H. Manual del constructor de máquinas. Tomo II. Barcelona Editorial Labor, 1979, pág. 273 a 275. -SHIGLEY, Joseph E. Diseño en ingeniería mecánica. México: Mc-Graw Hill 1990, pág. 449, 451, 755, 761, 762- 762, 825,861. -Tecnología en Clasificación de Materiales – Grupo Tycan S.A. -Tipos de Series, Zarandas Vibratorias – Sanme S.A. -Catálogo de Mallas – Rivet S.A. - Zarandas Vibratorias – Tecmaq S.R.L. -C. Matthews; “Que Saber Sobre los Harneros”, Publicaciones Mc Lean-Hunter, Reimpreso por Rocks Products, 1997. -R. Norton; ”Diseño de Máquinas”, Editorial Pearson, Primera Edición, México, 1999.
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1.12.
ANEXOS:
Recibos:
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