Teoria cribas vibrantes

ESTE PROYECTO CONTIENE LOS SIGUIENTES DOCUMENTOS DOCUMENTO Nº1, MEMORIA 1.1 Memoria Descriptiva 1.2 Memoria de Cálculos 1.3 Anejos

pág. 12 a 159 pág. 160 a 191 pág. 192 a 216

148 páginas 32 páginas 25 páginas

pág. 218 a 219 pág. 220 a 226

2 páginas 7 páginas

pág. 228 a 236 pág. 237 a 249

9 páginas 13 páginas

pág. 251 a 253 pág. 254 a 261 pág. 262 a 263

3 páginas 8 páginas 2 páginas

DOCUMENTO Nº2, PLANOS 2.1 Listado de Planos 2.2 Planos

DOCUMENTO Nº3, PLIEGO DE CONDICIONES 3.1 Condiciones Generales y Económicas 3.2 Condiciones Técnicas y Particulares

DOCUMENTO Nº4, PRESUPUESTO 4.1 Precios Unitarios. Cuadro de Precios 4.2 Presupuestos Parciales 4.3 Presupuesto General

Autorizada la entrega del proyecto del alumno D. JUAN BAUTISTA MARTÍNEZ AMIGUETTI

El DIRECTOR DEL PROYECTO D. EUGENIO FERRERAS HIGUERO

Fdo.:

Fecha: 01/ 09/ 08

Vº Bº del Coordinador de Proyectos D. JOSÉ IGNACIO LINARES HURTADO

Fdo.:

Fecha: 12/ 09/ 08

UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA – I.C.A.I. INGENIERO INDUSTRIAL

PROYECTO FIN CARRERA

MÁQUINA CLASIFICADORA DE GRANELES SÓLIDOS PARA CRIBADO DE ASTILLAS DE MADERA PROCEDENTES DE ASERRADERO

AUTOR: JUAN BAUTISTA MARTÍNEZ AMIGUETTI Madrid, SEPTIEMBRE 2008

DOCUMENTACIÓN PROYECTO Título Proyecto: MÁQUINA CLASIFICADORA DE GRANELES SÓLIDOS PARA CRIBADO DE ASTILLAS DE MADERA PROCEDENTES DE ASERRADERO Autor:

JUAN BAUTISTA MARTÍNEZ AMIGUETTI

Dirección:

EUGENIO FERRERAS HIGUERO

RESUMEN PROYECTO: El proyecto trata del diseño y cálculo modular eminentemente mecánico de una máquina destinada a la clasificación de mezclas a granel, procedentes de una tolva, y su posterior separación a los diversos puntos de empleo de línea de producción y/o rechazo. La máquina destinada a tal fin es una criba vibrante con una inclinación adecuada. La mezcla a cribar se trata de astillas de madera procedentes de un aserradero. De este modo se conseguirá materia prima para un nuevo proceso industrial aislando un producto de desecho. El diseño de la máquina clasificadora de graneles sólidos, se basa en la Directiva de maquinas 98/37/CE. Cumpliendo la normativa vigente, se cumplen a su vez unos requisitos mínimos de seguridad y calidad. También, permite la circulación de compra y venta en toda la comunidad europea. La máquina se ha dividido en diferentes módulos: cuatro bases de apoyo, dos gualderas, dos bandejas vibrantes, dos mallas, un sistema de transmisión, un motor eléctrico, una base pivotante y un tolvín de alimentación. El tolvín de alimentación permite que la mezcla a cribar llegue a una velocidad y dirección controlada y predecible. Las bases de apoyo se encargan principalmente de

absorber las vibraciones producidas por el sistema de transmisión mediante los dos muelles que dispone cada una. Las gualderas forman un todo rígido con las bandejas vibrantes y están unidas con las bases de apoyo formando el armazón principal de la estructura. Las bandejas vibrantes transmiten las vibraciones a las mallas y las mantienen tensas. El motor eléctrico transmite la potencia mediante un chavetero a la polea conductora, la cual se puede apoyar sobre una base pivotante. Mediante una correa abierta con forma trapecial o en V, la polea conductora transmite el movimiento circular a la polea conducida, la cual va solidaria con el eje transmisor. Este eje tiene dos contrapesos idénticos colocados simétricamente que desequilibran el giro consiguiendo una amplitud de vibración adecuada. El eje cuenta con dos conjuntos de rodamientos, uno a cada extremo, que salvaguardan la vida útil del eje y transmiten mediante las gualderas y las bandejas vibrantes la vibración a las mallas superior e inferior. El motor eléctrico deberá suministrarlo el cliente, así como la base pivotante y el tolvín de alimentación si lo deseara. Para la clasificación y escurrido por tamaños de producto a granel de astillas de madera en suspensión de agua procedentes de un aserradero se necesitará el estudio y definición de zonas críticas. La alimentación se hará en continuo por flujo de agua a temperatura variable. El equipo vibrante estará formado por un vibrador accionado por motor con sistema de contrapesos desequilibrados de 7,5 CV, 1040 rpm y un peso vibrante de 2145 kg. La inclinación de la criba será de 20º respecto a la horizontal. El vibrador llevará 2 conjuntos de rodamientos de doble rodillo independientes. Cada rodamiento oscilante será de la denominación 22328 CCJA/W33VA405, y estará montado en un porta-rodamientos estanco al paso de materiales abrasivos corrosivos y los rodamientos se lubricarán directamente desde depósito de aceite.

La amplitud de vibración tendrá ajuste rápido por el sistema de contrapesos y la criba tendrá disposición inclinada apoyada sobre estructura soporte. La criba tendrá una suspensión en cuatro puntos para aislar a la estructura soporte de la transmisión de cargas. Para el diseño se utilizará el programa SolidWorks y para los ensayos se utilizará un complemento de SolidWorks, el CosmosWorks. Se han realizado planos del conjunto general y de varios subconjuntos. Habrá un jefe de fabricación responsable de la construcción, montaje y puesta en marcha del equipo por lo que deberá poseer conocimiento de la normativa 98/37/ CE. Para la seguridad de los operarios, se ha realizado un estudio básico de prevención de riesgos laborales. Se detectan los riesgos que se puedan producir y se intentan evitar mediante medidas técnicas. El mantenimiento de la máquina será básicamente preventivo. La máquina poseerá una garantía de dos años en piezas y mano de obra, después de haber sido confirmado el pedido. El plazo de entrega de la máquina estará establecido en torno a las cuatro semanas. El presupuesto total estimado del proyecto es de 56864 €.

COLLATOR MACHINE OF SOLID BULKS FOR SIEVING OF WOODEN SPLINTERS FROM A SAWMILL The Project is about the modular design and calculus eminently mechanical of a machine aimed at classification of mixtures in bulk, from a chute, and its subsequent division to the different areas of the line of production and/or refusal. The machine aimed at this purpose is a vibrating screen with a suitable slope. The screening mixture is about wooden splinters from a sawmill. This way you will obtain raw material to a new industrial process detaching a waste product. The design of the collator machine of solid bulks is based on the Directive of machines 98/37/CE. Carrying out the current regulations, some minimum essential requirements of safety and quality are fulfilled. It allows the circulation of buying and selling everywhere in European Community. The machine has been divided in different units: four support bases, two frameworks, two vibrating decks, two meshes, a transmission system, an electric engine, a pivot base and a feeding chute. The feeding chute allows the sieving mixture to come to a controlled and forecasting velocity and way. The support bases are in charge of taking up the vibrations produced by transmission system by means of two springs in each one. The frameworks form a rigid solid with the vibrating decks and are joined with the support bases constituting the main structure body. The vibrating decks transmit the vibrations to the meshes and keeping them taut. The electric engine transmits the power by means of a cotter to the first pulley, which can lean on a pivot base. By means of a V-belt, the first pulley transmits the circular motion to the second pulley, which is linked with the main shaft. The main shaft has two identical and symmetrical counterweights which makes an unbalanced spin and an appropriate vibrating amplitude. The shaft has two bearing suites, one in each end, which

safeguard the useful life of the shaft and transmit the vibration to the top mesh and to the bottom mesh through the frameworks and the vibrating decks. The client must supply the electric engine, as well as the pivot base and the feeding chute, if the client would wish. To the draining and wet sizing of wooden splinters from a sawmill, you need a study and definition of critic areas. The feeding will be perpetual flow of water at variable temperature. The vibrating kit will be made up of a vibrator operated by a motor with an unbalanced counterweights system of 7,5 CV, 1040 rpm and a vibrating mass of 2145 kg (4728,92 lb). The slope of the screen will be 20º with regard to the land. The vibrator will have two independent double roller bearing suites. Each bearing suite will be under the designation 22328 CCJA/W33VA405, and will be ride in a bearing carrier tight to abrasive and corrosive materials from an oil tank. The vibrating amplitude will have a fast adjustment by the counterweights system and the screen will have leaning arrangement on support structure. The screen will have a four-points suspension to isolate the support frame of loads transmission. To the design, the program SolidWorks will be used and CosmosWorks, an accessory of SolidWorks will be used to the tests. A general map and some module maps have been carried out. There will be a site manager responsible for the building, assembly and starting of the system. Because of this, the site manager must have some knowledge of 98/37 CE regulations.

For the work safety, a basic study of prevention of occupational hazards has been made. The risks that could occur are detected and by means of technique measures are avoided. The machine maintenance will be basically preventive. There is a guarantee of two years in pieces and manpower, since the order has been confirmed. Delivery time of the machine is about four weeks. The estimated total cost of the project is 56864 €.

ÍNDICE GENERAL 1.

2.

3.

4.

MEMORIA................................................................................ 10 1.1.

MEMORIA DESCRIPTIVA..................................................................... 11

1.2.

MEMORIA DE CÁLCULOS ................................................................. 160

1.3.

ANEJOS .......................................................................................... 192

PLANOS ..................................................................................217 2.1.

LISTADO DE PLANOS ....................................................................... 218

2.2.

PLANOS ..........................................................................................220

PLIEGO DE CONDICIONES.................................................... 227 3.1.

CONDICIONES GENERALES Y ECONÓMICAS ......................................228

3.2.

CONDICIONES TÉCNICAS Y PARTICULARES ....................................... 237

PRESUPUESTO ...................................................................... 250 4.1.

PRECIOS UNITARIOS. CUADRO DE PRECIOS .......................................251

4.2.

PRESUPUESTOS PARCIALES ............................................................. 254

4.3.

PRESUPUESTO GENERAL ................................................................. 262

1. MEMORIA

1.1. Memoria Descriptiva

1. MEMORIA 1.1. Memoria Descriptiva

MARTINEZAMIGUETTI ICAI PFC

Página 13

ÍNDICE MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1.1.

OBJETO DEL PROYECTO...........................................................16

1.1.2.

DISCIPLINAS Y OBJETIVOS DEL PROYECTO ...........................17

1.1.2.1.

DISCIPLINAS ENGLOBADAS DEL PROYECTO ..........................................17

1.1.2.2.

OBJETIVOS TÉCNICOS ........................................................................17

1.1.2.3.

OBJETIVOS HUMANOS ....................................................................... 18

1.1.2.4.

OBJETIVOS EMPRESARIALES .............................................................. 18

1.1.2.5.

OBJETIVO PERSONAL ........................................................................ 18

1.1.3.

CONCEPTOS Y PANORAMA CIRCUNSTANCIAL ........................19

1.1.3.1.

DEFINICIONES ...................................................................................19

1.1.3.2.

PRINCIPALES MATERIALES BÁSICOS ....................................................21

1.1.3.3.

CRIBAS VIBRANTES ........................................................................... 28

1.1.3.3.1.

Introducción histórica ........................................................................28

1.1.3.3.2.

Tipos de cribas vibrantes ................................................................... 33

1.1.3.3.3.

Aplicaciones y ventajas de las cribas vibrantes horizontales .......... 47

1.1.3.4.

CRIBA DE ESTUDIO............................................................................ 49

1.1.3.4.1.

Definición de conjuntos y subconjuntos ............................................ 52

1.1.3.4.2.

Materiales empleados ........................................................................ 52

1.1.3.4.3.

Definición de zonas críticas ............................................................... 53

1.1.3.5.

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS SUBCONJUNTOS ................................. 63

1.1.3.5.1.

Bases de apoyo....................................................................................63

1.1.3.5.2.

Base pivotante ....................................................................................64

1.1.3.5.3.

Bastidores/gualderas.........................................................................64

1.1.3.5.4.

Bandejas vibrantes .............................................................................66

1.1.3.5.5.

Mallas.................................................................................................. 67

1.1.3.5.6.

Motor eléctrico....................................................................................69

1.1.3.5.7.

Sistema de transmisión ......................................................................70

1.1.3.5.8.

Tolvín de alimentación.......................................................................70

1.1.3.6.

TIPOS DE MÁQUINA. BENCHMARKING .................................................71

1.1.3.7.

DESCRIPCIÓN DEL CONJUNTO GENERAL .............................................88


1.1.3.7.1 1.1.3.8.


Página 14

Relaciones entre subconjuntos...........................................................92 ESTUDIOS REALIZADOS CON COSMOSWORKS ..................................... 94

1.1.3.8.1.

Bases de apoyo....................................................................................94

1.1.3.8.2.

Bastidores/gualderas....................................................................... 103

1.1.3.8.3.

Bandejas vibrantes ........................................................................... 108

1.1.3.8.4.

Mallas.................................................................................................113

1.1.3.8.5.

Sistema de transmisión .....................................................................119

1.1.4.

MARCO LEGAL ........................................................................126

1.1.4.1.

MARCO NORMATIVO ESPAÑOL ........................................................ 126

1.1.4.2.

MARCO NORMATIVO EUROPEO: DIRECTIVA 98/37 CE .................... 126

1.1.4.3.

INFORME MARCADO CE ................................................................. 129

1.1.5.

DESCRIPCIÓN PRODUCTOS DE TRABAJO..............................139

1.1.5.1.

MATERIALES .................................................................................. 139

1.1.5.1.1.

Aceros y otros metales...................................................................... 139

1.1.5.1.2.

Poliuretano de las mallas................................................................. 139

1.1.5.2.

AGUA QUE TRANSPORTA LAS ASTILLAS ............................................. 139

1.1.5.3.

ASTILLAS PROVENIENTES DE ASERRADERO ...................................... 139

1.1.6.

DESCRIPCIÓN INSTALACIÓN ................................................ 140

1.1.6.1.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA MÁQUINA ................................ 140

1.1.6.2.

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS SUBCONJUNTOS...................... 141

1.1.7.

FUNCIONAMIENTO DE LA MÁQUINA.....................................142

1.1.8.

MANTENIMIENTO ..................................................................145

1.1.9.

ESTRUCTURA DE LA MÁQUINA.............................................. 152

1.1.9.1.

UNIONES SOLDADAS ........................................................................152

1.1.9.2.

ELEMENTOS ESTRUCTURALES ..........................................................152

1.1.9.2.1.

Bases de apoyo.................................................................................. 152

1.1.9.2.2.

Bastidores/Gualderas ...................................................................... 152

1.1.9.2.3.

Bandejas Vibrantes ...........................................................................155



Página 15

1.1.10.

RESUMEN DEL PRESUPUESTO GENERAL...........................156

1.1.11.

BIBLIOGRAFÍA Y DOCUMENTACIÓN .....................................158

1.1.11.1.

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................ 158

1.1.11.2.

PAQUETES DE SOFTWARE EMPLEADOS ..............................................159


1.1.1.


Página 16

OBJETO DEL PROYECTO

El proyecto consta de la realización del diseño y cálculo de los elementos, simulando el comportamiento de algunos, de una máquina clasificadora de graneles sólidos con inclinación regulable. Este estudio será eminentemente mecánico. En concreto, para la clasificación y escurrido por tamaños de producto a granel de astillas de madera en suspensión de agua procedentes de un aserradero. Para ello se necesitará el estudio y definición de zonas críticas. La alimentación se hará en continuo por flujo de agua a temperatura variable. El equipo vibrante estará formado por un vibrador accionado por motor con sistema de contrapesos desequilibrados de 7,5 CV, 1040 rpm y el peso vibrante de 2145 kg. El vibrador llevará 2 conjuntos de rodamientos de doble rodillo independientes. Cada rodamiento oscilante estará montado en un porta-rodamientos estanco al paso de materiales abrasivos corrosivos y los rodamientos se lubricarán directamente desde depósito de aceite. La amplitud de vibración tendrá ajuste rápido por el sistema de contrapesos y la criba tendrá disposición inclinada apoyada sobre estructura soporte. La criba tendrá una suspensión en cuatro puntos para aislar a la estructura soporte de la transmisión de cargas.

.


1.1.2. 1.1.2.1.


Página 17

DISCIPLINAS Y OBJETIVOS DEL PROYECTO Disciplinas englobadas del proyecto

Para realizar el proyecto será necesario la utilización de herramientas de software, en concreto del SolidWorks, un programa de diseño mecánico y del Cosmos que consta de unos módulos de análisis cinemático y dinámico entre otros y que están integrados dentro del propio SolidWorks. También se utilizará el Microsoft Project para ver la evolución de las actividades del proyecto y como se van cumpliendo.

1.1.2.2.

Objetivos técnicos

Diseño modular de la criba: Se diseñará la criba mediante diferentes subconjuntos. Dicho diseño deberá realizarse adecuadamente para no incurrir en restricciones redundantes u opuestas entre las diferentes partes de la criba al realizar el montaje final. Simulación de esfuerzos estáticos y dinámicos, validando tablas de cálculo: Siguiendo unos ábacos o tablas de cálculo se realizarán los cálculos de las partes más importantes de la criba, y se determinarán cuales son las más críticas. Una vez esté encauzado el proyecto se incluirá la inclinación adecuada en las bandejas específicamente para el cribado de astillas. Se simularán unos ensayos en las condiciones más desfavorables con los materiales más usuales. Aplicación de la normativa según el Marcado CE.


1.1.2.3.


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Objetivos humanos

Adquisición de un concepto global del proyecto, tanto en el diseño como en la visión o utilidad que cumple. Aplicación de los conocimientos adquiridos en la Universidad para el desarrollo del proyecto.

1.1.2.4.

Objetivos empresariales

Se realizará la validación de un diseño factible para el mercado, donde unos subconjuntos serán elementos comerciales y otros serán fabricados parcial o íntegramente. Se conseguirá un nuevo proceso industrial aislando la materia prima de un producto de desecho. Variando la luz de las bandejas vibrantes se puede conseguir una alta flexibilidad ya que podemos obtener una materia prima para productos diferentes como cerillas, palillos, etc. Se conseguirá un alto rendimiento por realizarse 3 turnos de 8 horas todos los días hábiles del año.

1.1.2.5.

Objetivo personal

Mejorar el manejo con programas de diseño gráfico y conocer el funcionamiento de un proyecto.


1.1.3. 1.1.3.1.


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CONCEPTOS Y PANORAMA CIRCUNSTANCIAL Definiciones

A continuación se muestran una serie de definiciones que pueden resultar útiles, ordenadas por orden alfabético. Aserradero: Según la RAE, “lugar donde se asierra la madera u otra cosa”. Según el McGraw-Hill Dictionary of Engineering, un aserradero (sawmill) es “una planta que alberga máquinas para serrar madera”. Bastidor: Según la RAE, un bastidor, entre otras cosas es: “una armazón metálica que soporta la caja de un vagón, de una automóvil, etc., o bien el conjunto de dicha armazón con el motor y las ruedas”. Criba: Según la RAE, una criba, entre otras cosas es “cada uno de los aparatos mecánicos que se emplean en agricultura para cribar semillas, o en minería, para lavar o limpiar los materiales”. Según el McGraw-Hill Dictionary of Engineering, una criba (sieve) es “una lámina perforada con aberturas de tamaño uniforme usada para clasificado dimensional de materiales generalmente granulares” Cribado: Según la RAE, “acción y efecto de cribar”. Según el McGraw-Hill Dictionaru of Engineering, el cribado (screening) es “la separación de una mezcla de granos de diversos tamaños en dos o más luces de diferentes tamaños por medio de mallas porosas o tejidas. Además es la eliminación de trozos defectuosos de una gran cantidad mediante una inspección de defectos específicos”. Granel: Según la RAE, “dicho de cosas menudas como trigo, centeno, etc. Sin orden, ni número, ni medida”. Gualdera: Según la RAE, una gualdera, entre otras cosas es “cada uno de los tablones o planchas laterales que son parte principal de algunas armazones, y sobre los cuales


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20

se aseguran otras que las completan, como sucede en las cureñas, escaleras, cajas, carros, etc.”. Según el McGraw-Hill Dictionary of Engineering, una gualdera o bastidor (framework) es “el armazón de una estructura destinado a sostener la carga, puede ser de madera, acero u hormigón”. Luz: Según la RAE, luz entre otras cosas es: “la distancia horizontal entre los apoyos de un arco, viga, etc.”. Según el McGraw-Hill Dictionary of Engineering, una luz (span) es “una dimensión de una estructura medida entre puntos concretos”. Malla: Según la RAE, una malla, entre otras cosas es “un tejido de pequeños anillos o eslabones de hierro o de otro metal, enlazados entre sí”. Según el McGraw-Hill Dictionary of Engineering, una malla (mesh) es “la parte de la criba por donde las partículas de luz menor deben pasar mediante un número de aberturas homogéneas medidas por unidad de longitud en cada dirección”. Rodamiento: Según la RAE, “cojinete formado por dos cilindros concéntricos, entre los que se intercala una corona de bolas o rodillos que pueden girar libremente”. Según el McGraw-Hill Dictionary of Engineering, un rodamiento (ball-bearing) es “un tipo de cojinete antifricción que permite libre movimiento entre partes fijas y partes móviles mediante esferas de metal confinadas entre anillos interiores y exteriores”. Vibrador: Según la RAE, “aparato que transmite las vibraciones”. Según el McGrawHill

Dictionary

of

Engineering,

un

vibrador

(vibrator)

es

“un

artefacto

electromecánico usado principalmente para convertir corriente continua en corriente alterna pero también se usa como rectificador síncrono. Contiene una lengüeta vibratoria que dispone de una serie de contactos que alternativamente impactan sobre contactos fijos sujetos al armazón, cambiando el sentido de la corriente eléctrica. En energía mecánica, es un instrumento que produce oscilaciones mecánicas”.



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Vibrar: Según la RAE, “dicho de un cuerpo elástico, oscilar alternativamente en torno a su posición de equilibrio”.

1.1.3.2.

Principales materiales básicos

Según la norma UNE-36010 los aceros al carbono pertenecen a los de serie 1 y grupo 1 y los aceros inoxidables pertenecen a la serie 3 y el grupo 1. Las mallas serán de poliuretano. Características mecánicas y tecnológicas del acero Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genéricas: •

Su densidad media es de 7850 kg/m3.

•

Su módulo de Poisson es de 0,3

•

En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.

•

El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1510 ºC, sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusión de alrededor de 1375 ºC (2500 ºF). Por otra parte el acero rápido funde a 1650ºC

•

Su punto de ebullición es de alrededor de 3000 ºC (5400ºF).

•

Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas.

•

Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres.

•

Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lamina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electrolítica, por estaño.


•


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Permite una buena mecanización en máquinas herramientas antes de recibir un tratamiento térmico.

•

Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria, y se deforman al sobrepasar su límite elástico.

•

La dureza de los aceros varía entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleación u otros procedimientos térmicos o químicos entre los cuales quizá el más conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un núcleo tenaz en la pieza que evite fracturas frágiles. Aceros típicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado, denominados aceros rápidos que contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos tecnológicos para medir la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros.

•

Se puede soldar con facilidad.

•

La corrosión es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida con suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas superficiales que posibilitan el progreso de la oxidación hasta que se consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venido protegiendo mediante tratamientos superficiales diversos. Si bien existen aleaciones con resistencia a la corrosión mejorada como los aceros de construcción «corten» aptos para intemperie (en ciertos ambientes) o los aceros inoxidables.

•

Posee una alta conductividad eléctrica. Aunque depende de su composición es aproximadamente de 3*106 S*m-1. En las líneas aéreas de alta tensión se utilizan con frecuencia conductores de aluminio con alma de acero proporcionando éste último la resistencia mecánica necesaria para incrementar los vanos entre la torres y optimizar el coste de la instalación.

•

Se utiliza para la fabricación de imanes permanentes artificiales, ya que una pieza de acero imantada no pierde su imantación si no se la calienta hasta cierta temperatura. La magnetización artificial se hace por contacto,



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inducción o mediante procedimientos eléctricos. En lo que respecta al acero inoxidable, al acero inoxidable ferrítico sí se le pega el imán, pero al acero inoxidable austenítico no se le pega el imán debido a que en su composición hay un alto porcentaje de cromo y níquel. •

Un aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumento en la longitud del mismo. Este aumento en la longitud puede valorarse por la expresión: δL = α δ t° L, siendo alfa el coeficiente de dilatación, que para el acero vale aproximadamente 1,2 • 10-5 (es decir α = 0,000012). Si existe libertad de dilatación no se plantean grandes problemas subsidiarios, pero si esta dilatación está impedida en mayor o menor grado por el resto de los componentes de la estructura, aparecen esfuerzos complementarios que hay que tener en cuenta.El acero se dilata y se contrae según un coeficiente de dilatación similar al coeficiente de dilatación del hormigón, por lo que resulta muy útil su uso simultáneo en la construcción, formando un material compuesto que se denomina hormigón armado. El acero da una falsa sensación de seguridad al ser incombustible, pero sus propiedades mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas por las altas temperaturas que pueden alcanzar los perfiles en el transcurso de un incendio.

Aceros al carbono Son aceros al carbono y por tanto no aleados. Cuanto más carbono tienen sus respectivos grupos son más duros y menos soldables, pero también son más resistentes a los choques. Son aceros aptos para tratamientos térmicos que aumentan su resistencia, tenacidad y dureza. Son los aceros que cubren las necesidades generales de la Ingeniería de construcción tanto industrial como civil y comunicaciones. El acero al carbono, constituye el principal producto de los aceros que se producen, estimando que un 90% de la producción total producida mundialmente corresponde a aceros al carbono y el 10% restante son aceros aleados. Estos aceros son también conocidos como aceros de construcción, La composición química de los



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aceros al carbono es compleja, además del hierro y el carbono que generalmente no supera el 1%, hay en la aleación otros elementos necesarios para su producción, tales como silicio y manganeso, y hay otros que se consideran impurezas por la dificultad de excluirlos totalmente –azufre, fósforo, oxígeno, hidrógeno. El aumento del contenido de carbono en el acero eleva su resistencia a la tracción, incrementa el índice de fragilidad en frío y hace que disminuya la tenacidad y la ductilidad. En general los aceros al carbono ordinarios contienen: C<1%, Mn < 0.90%, Si < 0.50%, P < 0.10%, S < 0.10% Tratamientos térmicos de los aceros al carbono: •

Recocido: El objeto de este tratamiento es ablandar el acero, homogenizar su estructura y composición química y aumentar su ductilidad. Se aplican varios tipos de recocido.

•

Temple y revenido: Al dar a los aceros al carbono un temple y revenido se consiguen muy buenas características cuando el perfil es delgado. En un acero al carbono bien templado o revenido, el valor del limite elástico suele llegar a ser un 75% de la carga de rotura. Cuando interesa fabricar piezas con resistencia de 38 a 55 Kg/mm2 es, en

general, muy poco ventajoso el tratamiento térmico (temple y revenido) por tratarse de aceros de bajo contenido de carbono (0.15 a 0.30%). Cuando quieren fabricarse piezas con esas resistencias conviene, en general, utilizar aceros en bruto de forja, laminados o normalizados. Sin embargo, en casos excepcionales, cuando se desea conseguir la mejor combinación de características (resistencia, alargamiento y alto limite elástico), se pueden templar y revenir los aceros de 0.15 a 0.30% de C, obteniéndose resistencias variables de 38 a 55 Kg/mm2, alargamientos y limites de elasticidad ligeramente superiores a los que corresponden al estado normalizado. Cuando se trata de piezas de gran espesor el tratamiento es casi inútil, porque se presenta el problema de poca penetración de temple o templabilidad.



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Los aceros al carbono templados y revenidos con porcentajes de carbono variables de 0.25 a 0.55%, se suelen emplear generalmente con resistencias comprendidas entre 55 y 90 Kg/mm2 y a veces, en casos excepcionales como en la fabricación de muelles, se usan hasta resistencias de 150 a 200 Kg/mm2. El empleo de los aceros al carbono templados y revenidos para la fabricación de piezas con esas resistencias tiene varias ventajas. Una muy importante es que el límite de elasticidad es más elevado que en los aceros normalizados o recocidos, y otra que la combinación de características (resistencia y alargamiento) también se mejora. En cambio, si esa resistencia se consigue templando y reviniendo la pieza después de mecanizada, el trabajo de torno o fresa se podrá hacer previamente en estado recocido mucho más fácil. En el caso de que por mecanizado haya que quitar material, es preferible, como hemos dicho, mecanizar en estado de recocido y luego templar y revenir, dejando generalmente en el mecanizado un exceso de medidas para eliminar luego las deformaciones que se producen en el temple y revenido. Cuando la cantidad de material a eliminar por mecanizado es pequeña, puede convenir templar y revenir el material y luego mecanizar las piezas, pudiéndolas dejar así a las medidas definidas. Aceros inoxidables El acero inoxidable es un material sólido y no un revestimiento especial aplicado al acero común para darle características “inoxidables”. Aceros comunes, e incluso otros metales, son a menudo cubiertos o “bañados” con metales blancos como el cromo, níquel o zinc para proteger sus superficies o darles otras características superficiales. Mientras que estos baños tienen sus propias ventajas y son muy utilizados, el peligro radica en que la capa puede ser dañada o deteriorarse de algún modo, lo que anularía su efecto protector. La apariencia del acero inoxidable puede, sin embargo, variar y dependerá en la manera que esté fabricado y en su acabado superficial.



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Las aleaciones de acero inoxidable se comercializan en las siguientes familias: •

Acero inoxidable extrasuave: contiene un 13% de Cr y un 0,15% de C. Se utiliza en la fabricación de: elementos de máquinas, álabes de turbinas, válvulas, etc. Tiene una resistencia mecánica de 80 kg/mm² y una dureza de 175-205 HB.

•

Acero inoxidable 16Cr-2Ni: tiene de 0,20% de C, 16% de Cr y 2% de Ni; resistencia mecánica de 95 kg/mm² y una dureza de 275-300 HB. Se suelda con dificultad, y se utiliza para la construcción de álabes de turbinas, ejes de bombas, utensilios de cocina, cuchillería, etc.

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Acero inoxidable al cromo níquel 18-8: tiene un 0,18 de C, un 18% de Cr y un 8% de Ni Tiene una resistencia mecánica de 60 kg/mm² y una dureza de 175200Hb, Es un acero inoxidable muy utilizado porque resiste bien el calor hasta 400 ºC.

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Acero inoxidable al Cr-Mn: tiene un 0,14% de C, un 11% de Cr y un 18% de Mn. Alcanza una resistencia mecánica de 65 kg/mm² y una dureza de 175200HB. Es soldable y resiste bien altas temperaturas. Es amagnético. Se utiliza en colectores de escape.

La forma original del acero inoxidable todavía es muy utilizada, los ingenieros tienen ahora muchas opciones en cuanto a los diferentes tipos. Están clasificados en diferentes familias metalúrgicas. Cada tipo de acero inoxidable tiene sus características mecánicas y físicas y será fabricado de acuerdo con la normativa nacional o internacional establecida. Poliuretano El poliuretano es una resina sintética que se obtiene mediante condensación de poliésteres; se caracteriza por su baja densidad y son muy utilizados como aislantes térmicos y espumas resilientes, elástómeros durables, adhesivos y selladores de alto



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rendimiento, pinturas, fibras, sellos, empaques, juntas, preservativos, partes automotrices, en la industria de la construcción, del mueble y múltiples aplicaciones más. Tiene una densidad de 35 kg/m3. La resiliencia es la "capacidad de memoria" de un poliuretano flexible, es decir, a la resistencia a la deformación por impacto. Se pueden mezclar con pigmentos tales como el negro de humo u otro pigmento para aplicaciones en automóviles y muebles modernos. Su formulación se basa en poliuretanos de bajo número de hidróxilo combinados con isocianatos de bajo contenido en funciones NCO, unido a propelentes especiales y una elevada relación de agua, toda la fórmula está estequiométricamente diseñada para lograr una espuma de curado rápido y con una densidad entre 18 y 80 kg/m³. Algunas aplicaciones de poliuretanos flexibles abarca la industria del packing en que se usan poliuretanos anti-impacto para embalajes de piezas delicadas, su principal característica es que son de celdas abiertas y baja densidad (12-15 kg/m³). También existen los poliuretanos rígidos o RIM (de Rigid Inyection Molding), son rígidos y de densidad más elevada (30-50 kg/m³) que las anteriores, pero tienen características muy parecidas. La capacidad térmica de aislamiento del poliuretano se debe al gas aprisionado en las celdillas cerradas del entramado del polímero. Un poliuretano de 25 mm de espesor puede aislar térmicamente un ambiente interno que permanecerá a 20 °C por una cara, mientras que por el lado exterior de la cara pueden fluctuar -5 °C. Una variedad de los poliuretanos rígidos son los poliuretanos Spray que son formulaciones de alta velocidad de reacción y son usados en revestimientos sujetos a



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la fuerza de gravedad, tales como aislantes de edificios, estanques de almacenamiento e incluso Tubos o cañerías. Otra variedad de rígidos son los poliuretanos PIR que son usados en el revestimientos de cañerías en zonas extremadamente húmedas y además conducen fluidos a alta temperatura, su principal característica es la naturaleza ureica del polímero. Poliuretanos rígidos de densidad más elevada (60-200 kg/m³) son usados para elaborar partes de automóviles, yates, muebles y decorados.

1.1.3.3. 1.1.3.3.1.

Cribas vibrantes INTRODUCCIÓN HISTÓRICA

La historia del cribado y sus técnicas preceden a la historia documentada y probablemente se originaron en la capacidad del hombre para extraer arcillas y minerales de las materias primas de la tierra. Las primeras referencias datan del 150 a. C. en descripciones de los métodos de los griegos y los romanos que usaban tamices con tejidos realizados a partir de pelos de equinos, juncos, tablones y pieles a los cuales les llenaban de agujeros y eran primeramente usados para la separación de las partículas por tamaño. El primer uso de cribas de tamices metálicos fue en el siglo XV y se le atribuye a los germanos. La primera mención donde es posible encontrar cribas agitadas mecánicamente es en la obra “John Smeaton’s Diary of his Journey to the Low Country”, en 1775. (John Smeaton fue el ingeniero civil inglés que construyó la famosa Casa de la Luz de Eddystone y fue el primer hombre inglés en descubrir el secreto de la hidráulica del cemento). En Rotterdam, en los Países Bajos, halló una forma de cribar áridos en un circuito cerrado y los llamó tamices (sieves en inglés). La criba estaba inclinada con un ángulo determinado. El material a cribar provenía de una tolva situada a la



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entrada del primer tamiz y la fracción que no conseguía superar la luz era retirada con una pala y se devolvía al origen del ciclo. Vale la pena recordar este pedacito de historia porque muestra la idea fundamental de una criba vibrante así como las ventajas de un circuito cerrado para la molienda, que ya eran conocidos en Europa desde hacía 200 años. Los primeros intentos de construcción de cribas vibrantes se produjeron en EEUU y consistieron en varios artefactos que conseguían el agitado o vibrado de bandejas vibrantes mediante martillos, levas y otros mecanismos. Algunas cribas de este tipo fueron puestas en marcha entre finales de 1890 y principios de 1900. Desde comienzos del siglo XX, se experimentó con multitud de métodos de cribado. Cribas de toneles o tambores rotativos y cribas de velocidad de agitación baja se encontraban entre las unidades de mayor popularidad. Sobre 1910, las primeras cribas vibrantes realmente modernas (500 rpm o más) hicieron aparición. El primer diseño era muy grosero y fue tomando diversas formas. La primera y más simple de las cribas vibrantes vibraba simplemente por la excentricidad de un eje que no era perfectamente redondo, o bien con un eje con cargas descentradas. Cuando el eje giraba rápidamente, la criba temblaba o vibraba de forma solidaria a él. Por consiguiente, cuando estaba unido rígidamente a las gualderas de la criba, las cargas la hacían vibrar. La primera y la más simple era una caja de madera abierta por un lado en la zona inferior con una carcasa. Alrededor de la mitad de la caja había un tablón con un eje macizo de acero y descentrado con conjuntos de rodamientos conducidos por una correa y una polea. El aparato entero estaba fijado por una gran cantidad de muelles tanto en la parte superior como en la inferior. El siguiente tipo de criba con principio de funcionamiento por vibración mecánica que fue desarrollada era una máquina de desplazamiento positivo. En ese tipo de criba, el cuerpo de la criba en sí reemplazaba a las cargas desequilibradas. Se montaba arriba, abajo o alrededor de un círculo de contrapesos excéntricos. El principio que subyacía es que la criba en su totalidad tenía una órbita o movimiento



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vibratorio con una amplitud igual a la excentricidad del eje o anillos que llevaban los rodamientos en los que se montaba el cuerpo de la máquina. Los contrapesos eran empleados o bien como parte del árbol motor, o como pequeños pesos desequilibrados situados al final del eje para absorber la vibración de la criba. El tercer tipo de criba vibrante se experimentó a principios del siglo XX y eran de vibración eléctrica. Esta unidad dependía de intensidades electromagnéticas y desplazaba la armadura generando la vibración. La carcasa de la criba se sostenía por la tensión de la parte superior de un tambor y recíprocamente la armadura se amarraba a la superficie de la criba no muy lejos de su centro, flexionándose en cada vuelta. Durante los años 20 y los 30, se realizaron mejoras en el diseño de los tres tipos de criba mencionados previamente. El diseño externo fue mejorado, el diseño del vibrador se simplificó y se permitió el uso de mejores métodos de lubricación y mejores rodamientos. A principios de los 40, las cribas vibrantes inclinadas habían llegado a ser una parte extremadamente importante de la mayoría de las plantas de procesamiento, reemplazando los viejos e ineficientes métodos de cribado, tales como, cribas por agitación y las de tambor. A principios de los años 30, la experimentación comenzó con el desarrollo de una criba que clasificara por tamaño o eliminara agua de la mezcla pero operando sobre la horizontal en lugar de depender de la gravedad para el transporte del material. Estas cribas tuvieron un gran espaldarazo en su origen por la gran ventaja del ahorro en una actividad previa. El desarrollo de este tipo de máquina fue realizado en una base de continuación, de tal modo que se llegó a un punto en los primeros años de la década de los 40, que las cribas vibrantes horizontales llegaron a ser una parte de equipamiento aceptada para eliminar el agua y la humedad en la preparación del carbón y otras plantas de preparación de minerales. Desde los 40 hasta el presente, los tipos básicos de cribas vibrantes que se han mencionado arriba continuaron su mejora hasta que ha llegado a un punto donde es posible construir un criba vibrante mecánica en tamaños comerciales ordinarios de hasta 8x24 pies cuadrados



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(2,44x7,31 m2) con algunos tamaños especiales disponibles de hasta 10x30 pies cuadrados (3,05x9,14 m2). Mientras que ha habido mejoras en los sistemas de lubricación, la vida de los rodamientos de acero, los procedimientos y de construcción y elaboración, el diseño básico de las cribas vibrantes mecánicas se mantiene bastante fiel al modo en que se concebía en los inicios del cribado (screening). A finales de los 50 y a principios de los 60, el tipo de criba de libre resonancia (Free Resonance) fue introducido en Europa y rápidamente salió a la luz en América. Su gran atractivo era que se requería una potencia muy reducida porque se generaba la mayoría de su acción por la interacción de dos masas elásticamente conectadas y accionadas. Debido al gran mantenimiento, alta inversión inicial, y los precisos ajustes requeridos, que la criba presenta, al menos temporalmente, perdió su popularidad. Puede emerger de nuevo si la energía eléctrica llega a presentar un coste de operación mayor. Los fabricantes de cribas vibrantes continúan buscando formas de separar mejor el producto a través de métodos como el aumento de las velocidades, de la eficiencia o mediante combinaciones de amplitud y frecuencia.



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Traducción de términos: Swing discharge hopper: Rampa de descarga Spiral spring: Muelle de espiral Screen stretching bolts: Tornillos de union bastidor-bandeja Unbalanced pulley: Polea desequilibrada Canvas dust cover: Lona de protección contra el polvo Feed Hopper: Tolvín de alimentación Esta imagen corresponde a una Criba vibrante de varias bandejas y con correas en el sistema de transmisión. Se diseñó para tratar mezclas en cuatro bandejas o paneles de cribado. El vibrador se realizó con poleas excéntricas, estaba lubricado y dirigido por una correa plana. La bandeja original fue construida en 1923 con unas



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dimensiones de 3x8 pies cuadrados (0,91x2,44 m2). Versiones posteriores de este tipo fueron construidos con un ancho de 8 pies (2,44 m) y un largo de 6 pies (1,83 m) para el cribado de coque (derivado del carbón). 1.1.3.3.2. TIPO DE CLASIFICACIÓN

Por movimiento

Por movimiento

TIPOS DE CRIBAS VIBRANTES

TIPO DE CRIBA

2 conjuntos rodamientos doble rodillo

4 conjuntos rodamientos

USO

de Clasificación de dimensional

Clasificación de dimensional Cribado de finos

Por inclinación

2 ejes horizontales

Clasificación dimensional Cribado de finos

CARACTERÍSTICAS La más simple y extendida La inclinación difiere en seco y en húmedo Excentricidad mecanizada Arranque y parada suaves Amplitud en línea recta Vibradores no situados en el centro

Por inclinación

Horizontales de 1 Clasificación eje excéntrico dimensional

Similar a la de 4 rodamientos

Por inclinación

Horizontales de 2 masas Clasificación desequilibradas y 1 dimensional eje excéntrico

Movimiento limitado

Por velocidad

De alta velocidad

Amplitud mayor

Ángulos Específicas para pronunciados cribado de finos Altas velocidades



Vibratorias en el Clasificación plano horizontal dimensional

Por inclinación

Por movimiento

Tamices

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Ligera inclinación Gran tamaño

Movimiento horizontal y vertical Específicos para secundario cribado de finos Múltiples bandejas Se evita el cegado

De Bandejas Clasificación Flexibles dimensional

Por movimiento

Por movimiento

De centrifugado

Cribado de finos

Una bandeja movimiento alternativo Uso de centrífuga

con

fuerza

Forma cónica Múltiples bandejas Por teoría cribado

de

De probabilidad

Clasificación dimensional

Grandes pendientes Rápida estratificación

La razón básica de una criba vibrante es llevar a cabo una separación de un producto granular en varios tamaños. Para efectuar esta separación, los diferentes tamaños de las partículas deben tener tantas oportunidades como sea posible de pasar a través del medio de cribado. Las partículas que se adhieren a otras hay que hacer que se caigan y la estratificación o tamizado de los finos tanto hacia abajo como a través de los medios de cribado deben ser acelerados.



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Las mejores maneras de llevar a cabo esto es por el movimiento (vibrado) del tamiz bajo el producto con la mayor frecuencia posible para permitir al producto múltiples oportunidades de ser ordenado por tamaño. Cribas inclinadas de dos conjuntos de rodamientos de doble rodillo (polea desequilibrada)

Traducción de términos: Screenbox or Live Frame: Peso vibrante Counterweight: Contrapeso Es el tipo de máquina utilizado. Una de las máquinas más tempranas y más simples desarrolladas fue la de doble conjunto de rodamientos de doble rodillo. Estas máquinas aprovechan la gravedad para seleccionar un ritmo de desplazamiento del material sobre la superficie de la malla, por lo tanto están inclinadas entre 15 y 30 grados de la horizontal para separaciones de material seco y un tanto más planas para separación en húmedo. La superficie de cribado está generalmente apoyada firmemente sobre una estructura y sostenido por gualderas verticales con partes tirantes para permitirle estar fuertemente estirado. Sujetado a las gualderas, (cerca del centro de gravedad), hay un eje apoyado en las gualderas por dos conjuntos de rodamientos. Una polea está sujeta a uno de los extremos del eje y unida a un sistema



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de transmisión (generalmente un motor eléctrico a través de una correa en forma de V). La estructura está soportada por muelles en cada una de las esquinas permitiéndole moverse libremente en un círculo vertical. Por esta razón, a menudo se refieren a este tipo de máquina como “de libre flotación”. La estructura de la criba vibra por la acción de cargas iguales y excéntricas sujetas a cada extremo del eje (generalmente llamadas contrapesos). Como el eje (con los contrapesos solidarios a él) rota alrededor de sí mismo, realiza una fuerza sobre la estructura de sentido opuesto al de los contrapesos. Ya que la dirección cambia constantemente a través de un arco de 360 grados, el efecto sobre el armazón de la estructura es una trayectoria circular o amplitud. La magnitud de dicha amplitud puede ser variada incrementando o decrementando el valor de los contrapesos. Los contrapesos generalmente se introducen en un eje excéntrico al eje de los rodamientos o se fijan con láminas al eje, o bien una combinación de un motor externo y/o enganchado externamente al centro de los contrapesos. Es un tipo versátil de criba. Las variaciones en la amplitud, velocidad, pendiente y dirección de la rotación pueden ser usadas para obtener la mejor combinación en la clasificación dimensional de un producto. Una característica común a todas las cribas de este tipo es que rebota elásticamente de forma libre durante el período de arranque y de parada cuando la frecuencia de la vibración se iguala a la frecuencia natural de los muelles. Tipos de cribas con poleas desequilibradas: 1. Cribas con un vibrador montado en el centro como el descrito arriba constituye la mayoría de las máquinas de polea desequilibrada. 2. Vibradores excéntricos ofrecen diferentes patrones de amplitud a la criba desde una localización a otra sobre la cubierta, lo cual puede beneficiar al cribado de un producto en particular.



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3. Algunas unidades usan dos vibradores. Estos se sincronizan y proporcionan un movimiento circular si se localizan adyacentes y rotan en el mismo sentido. Si los vibradores tienen diferentes contrapesos y se localizan en extremos opuestos de la estructura, se obtendrán varias amplitudes en esas localizaciones y una variedad entre medio de cada una. 4. Algunos fabricantes incorporan el motor y los contrapesos en un conjunto único unido que se fija directamente al armazón de la estructura. Vibradores de múltiples motores a cada extremo de la criba darán una variedad de patrones de amplitud, pero su uso no está muy extendido. Cribas inclinadas de cuatro conjuntos de rodamientos y de trayectoria circular con amplitud positiva

Traducción de términos: Stationary Base: Base fija



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Counterweight: Contrapeso Eccentricity: Excentricidad Screen Box or Live Frame or Vibrated Weight: Peso vibrante Main Bearing: Rodamiento principal Este tipo de armazón es similar al que se usa en las cribas del tipo anterior. El eje, sin embargo, está excéntricamente mecanizado en los extremos y soportado por dos rodamientos externos adicionales localizados en una base fija de la estructura o sobre una protuberancia elástica fijada a la estructura base. El eje conducido está instalado en un extremo del eje junto a los rodamientos externos. Ya que los dos rodamientos situados en la criba y los dos situados sobre la cubierta fija están situados en planos diferentes, la rotación del eje provoca que la máquina describa un círculo alrededor del eje de los rodamientos externos. Se puede equiparar a la acción de una manivela. Para contrarrestar la vibración, un contrapeso o un lastre para desequilibrar se instala entre los rodamientos sobre la línea central del eje externo o bien estas masas pueden ser parte del eje situado entre los rodamientos interiores. Este contrapeso no actúa como uno del tipo anterior, pero se usa para contrarrestar el peso y la fuerza centrífuga del armazón de la estructura sobre el eje en la zona de los rodamientos interiores, y así reduce o elimina la vibración. Este contrapeso está situado a 180 grados de la dirección de la amplitud de la criba en todo momento. Este tipo de criba de amplitud positiva a menudo se refiere como una criba de cuatro rodamientos, que arranca y se para muy suavemente. El rendimiento de este tipo de criba se puede variar cambiando la velocidad, la dirección de la rotación y la inclinación. La amplitud se puede cambiar modificando la excentricidad del eje ya que es la fuente de dicha amplitud.



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Aunque las protuberancias elásticas no son absolutamente necesarias para este tipo de criba, algunos de los fabricantes las proporcionan para reducir el impacto de grandes bultos o aislar la vibración si la criba no presenta perfecto equilibrio. Un fabricante emplea protuberancias elásticas para ambos juegos de rodamientos, de este modo el eje es libre de rotar alrededor de su propio centro de gravedad que se encuentra entre el eje geométrico y los dos juegos de rodamientos. Cribas de dos ejes horizontales

Traducción de términos: Resultant Impulses from Vibrator: Impulso resultante del vibrador Resulting in Normal Straight Line Motion: Resultante en dirección normal al movimiento Aunque las razones por las que las cribas horizontales han perdurado era para no depender de la gravedad y porque era había necesidad de un mejor control de los



materiales como el carbón húmedo, se han hecho bastante populares para estas aplicaciones así como en las operaciones de dimensionado por tamaño. La diferencia principal de la mayoría de las cribas horizontales es la habilidad de transportar el producto ya que la gravedad no supone una fuerza para mover el material sobre la superficie de la criba. Otra característica de la mayoría de las cribas horizontales es que incorporan dos ejes que producen una amplitud esencialmente en línea recta con un ángulo respecto a al horizontal en la dirección del flujo de material. Esto arroja la parte de material más gruesa fuera de las aberturas y la transporta a lo largo de la criba. La acción es necesaria ya que las cribas horizontales no tienen la ventaja de estar instaladas con una inclinación de descenso. Debido al mayor tamaño de los vibradores, rara vez se encuentran en el centro del armazón de la estructura, salvo que estén montados encima o debajo del armazón. En cualquier caso, la línea de acción se encuentra generalmente a unos 45 grados con la horizontal. El conjunto vibrador consiste en dos ejes con contrapesos excéntricos solidarios a él, y soportados a cada lado por rodamientos de bolas. Los ejes son conducidos así que operan en direcciones opuestas. Las fuerzas de los contrapesos son aditivas cuando están alineadas y se contrarrestan cuando se oponen. El vibrador generalmente se localiza en la línea de acción que está aproximadamente a 45 grados del centro de masa del armazón de la estructura. Ya que las reacciones de los contrapesos se contrarrestan una a la otra en todos los puntos excepto en dos durante un ciclo el resultado es una línea recta nominal o movimiento elíptico. Tipos de cribas horizontales Debido a la característica del transporte horizontal, las cribas horizontales pueden operar ligeramente cuesta arriba hasta unos 5 grados. Esto es beneficioso en algunas aplicaciones en húmedo.

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1. Cribas horizontales de marcha conducida: Muchos fabricantes usan marchas para controlar la relación entre los ejes de sus cribas horizontales. Los cambios entre la línea de acción nominal de 45 grados pueden ser realizados recalculando las velocidades para dar a cada uno o un ángulo más horizontal para una tasa de trayecto más rápida, o un ángulo más pronunciado para una mayor retención del material en la superficie para un posible dimensionado por tamaño más fino (si el lecho proporcionado no es demasiado profundo con esta tasa de trayecto más lenta). 2. Cribas horizontales de cadena conducida: En lugar de relacionar entre sí las velocidades de los ejes excéntricos, una cadena y una rueda de acuerdo se pueden usar para realizar el mismo que el uso de marchas. Hay algunas unidades que usan tres ejes que producen diversas configuraciones de amplitud las cuales son básicamente algo más ovaladas que las de línea recta o ligeramente elípticas. 3. Cribas horizontales de múltiples ejes excéntricos: Unidades más grandes requieren una mayor fuerza de impulsión de la que se produce. Esto se efectúa por relación de velocidades entre más de dos ejes, o añadiendo más vibradores. 4. Cribas

horizontales

de

ejes

sincronizados:

Las

cribas

horizontales se producen donde los ejes no están ni relacionados por marchas o vinculados con una cadena. En vez de eso, cada eje está conducido independientemente por un motor separado. Se sincronizarán y producirán el mismo movimiento como los que están físicamente conectados por mecanismos o cadenas.



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Cribas horizontales de un solo eje excéntrico

El principio de generación de la vibración en este tipo de criba es similar a la inclinada de cuatro rodamientos excepto en que la bandeja vibrante está situada en una posición horizontal por el uso de muelles abatibles de espiral. El movimiento de propulsión se produce porque el “cigüeñal” empuja a la bandeja hacia delante y hacia arriba. Se guía en su movimiento por los muelles. Las espiras de los muelles también empujan hacia arriba y hacia delante de la bandeja. Cribas horizontales de dos masas equilibradas y un solo eje excéntrico

Traducción de términos: Feedbox: Caja de alimentación



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Top of Screen Frame Stroke: Parte superior de la estructura Bottom of Screen Frame Stroke: Parte inferior de la estructura Line of Stroke: Dirección de la vibración Otra variación de la última criba descrita es una unidad compuesta por dos masas, una consistente en una estructura montada sobre muelles y otra solidaria a la “manivela” o porción excéntrica de la conducción, y otro contrapeso sujeto a la porción concéntrica del eje. El movimiento de la estructura de la criba se limita en la dirección del ángulo del eje de los muelles “de hoja”. La amplitud es de un arco mayor sobre el montaje fijo de los muelles. Cribas de libre resonancia

Traducción de términos: Flexible Crank Assembly: Montaje del eje flexible



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Battery Assembly: Montaje en serie Exciter Assembly: Montaje del excitador Guidance Leaf Spring: Guía de muelle “de hoja” Top Deck: Parte superior de la bandeja vibrante Bottom Deck: Parte inferior de la bandeja vibrante Rubber Snubbers: Bandas de goma de amortiguación de la vibración Deck Support Spring: Muelle de soporte de la bandeja vibrante La operación de una criba de resonancia depende de la interacción de dos masas oscilatorias o bastidores que están unidas entre ellas y su movimiento restringido en la dirección de los muelles “de hoja”. La fuente de potencia es cada uno de los dos rodamientos de poleas desequilibrados o una manivela de cuatro rodamientos amarrada a uno de los bastidores. Si se excita uno de los bastidores, reacciona a través de amortiguadores de caucho o baterías las cuales limitan la amplitud y la energía almacenada para la amplitud de rebote. Ya que las dos masas están puestas a punto para accionar y reaccionar en direcciones opuestas, la cantidad de vibración es mínima y la potencia requerida sólo es la que necesita para trasladar el material y superar las pérdidas de fricción. Las cribas resonantes tienen dos características: bajos requerimientos de potencia y vibración mínima transmitida a la estructura soporte. Cribas de alta velocidad



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Aunque se ha descrito previamente las cribas inclinadas, en tamaños pequeños, algunas veces se opera a velocidades relativamente altas, un grupo de cribas está diseñado específicamente para alta velocidad y separación fina. Estas Cribas de alta velocidad operan comúnmente a 1800 rpm o más con amplitudes cortas (del orden de 1/8 de pulgada (3,175 mm) o menores). En algunos casos la estructura se supone que no vibra, sólo la tela. Esto se lleva a cabo por el acople de un mecanismo vibrante al centro de una panel de tela que se sostiene ceñido a los lados o a los extremos. Aquí otra vez, la velocidad de estas unidades es alta, la amplitud generalmente es baja. Los alambres o paneles de tela se refuerzan generalmente con un movimiento uniforme para guardar la superficie libre del cegado y del taponado. Vibradores motorizados son populares para aplicaciones con altas velocidades además de los vibradores electromagnéticos. Una unidad de este tipo usa una leva o empujaválvula mecánica que produce una amplitud diferente. Las cribas electromagnéticas no se consideran mecánicas por eso no se cubren en este documento. Los vibradores sónicos han sido usados para el vibrado de tela. Todas estas unidades de alta velocidad mencionadas normalmente operan con ángulos pronunciados, generalmente entre 27 y 40 grados para separaciones de material seco. Ángulos menores se usan a menudo para separación de material húmedo. Cribas vibratorias en el plano horizontal Estas son unidades relativamente grandes (alguna veces también se las llama tamices) que actúan por medio de una excentricidad vertical o “cigüeñal” en la descarga de material y gira sobre los muelles al final de la alimentación. Además tienen bolas elásticas bajo la cubierta. Las bolas son arrojadas contra deflectores que causan el rebote hacia arriba y golpea la bandeja. Las unidades generalmente operan relativamente en llano (sobre 5 o 10 grados cuesta abajo). Tamices



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Aunque pueda dar lugar a confusión, los tamices son un tipo específico de cribas con numerosas bandejas y dos movimientos. Una larga variedad de dispositivos de cribado se clasifican como tamices (sifters). Generalmente son redondos o cuadrados con múltiples bandejas, casi horizontales. El movimiento está normalmente a lo largo del plano horizontal con un movimiento vertical secundario. La vibración se lleva a cabo por muchos medios incluidos poleas desequilibradas,

vibradores

electromagnéticos,

pulsación

de

aire,

sónicas,

movimientos de manivela y combinaciones de estos. La mayoría de los tamices se usan para separaciones finas, húmedas o secas. Cribas de bandejas flexibles Las cribas con bandejas de goma están tensionadas entre amarres a través de una bandeja que se mueve alternativamente en direcciones opuestas para flexionar la bandeja de goma y llevar a cabo la separación. Las combinaciones de bandejas de goma y acción flexible tienden a combatir el cegado. El motor tiene un eje cuya acción mueve ambas masas para que la bandeja esté amarrada en direcciones alternas. Cribas vibrantes de centrifugado Algunas cribas utilizan la fuerza centrífuga para efectuar separaciones finas. El material es alimentado por una planche rotativa en lo alto de la superficie cilíndrica de la criba que también rota. Una combinación de rotación y acción de giro del tambor realiza la separación fina mientras el material discurre por la criba cilíndrica de forma cónica. Cribas de probabilidad



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Este tipo de máquina vibrante usa múltiples bandejas colocadas sobre grandes pendientes que progresivamente tienen menores aberturas. La teoría que subyace se aprovecha del hecho de que una partícula basta pasará por una abertura de malla dada con más dificultad que una partícula más pequeña. El uso de múltiples bandejas, con mallas mayores que la separación deseada, efectúa una rápida estratificación, ya que la obertura que la partícula “ve” disminuye por el incremento de la pendiente. 1.1.3.3.3.

APLICACIONES Y VENTAJAS DE LAS CRIBAS VIBRANTES HORIZONTALES

Las aplicaciones de las cribas están explicadas principalmente mediante algunos ejemplos actuales en el apartado dedicado al benchmarking. Una de las principales ventajas de las cribas vibrantes tanto horizontales como las que trabajan con una cierta pendiente es el repertorio de mallas que hay, que permiten cribar con uso industrial prácticamente cualquier material si la alimentación y el régimen de funcionamiento es el adecuado. Hay cinco funcionamientos básicos en las cribas vibrantes: “Scalping”, “Sizing dry/wet”, “Washing”, “Dewatering” y “Rescreen dry/wet”. En el apartado de benchmarking se explican en detalle. La velocidad de rotación del eje motriz, la amplitud (distancia entre extremidades atravesadas, a saber, el diámetro de un movimiento circular) y la pendiente con la horizontal son las tres características principales que deben ser combinadas para que la criba obtenga resultados óptimos. Cada una de estas variables tiene su propio efecto en el funcionamiento y el rendimiento de la criba. La velocidad a la que la máquina opera debería ser suficiente para producir una capa que permita la estratificación suceda antes de que el material se descargue. La



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velocidad, sin embargo, no debería ser tan alta de modo que la vida de los rodamientos se redujera tal que no resultara rentable. La amplitud debe ser suficientemente grande para arrojar las partículas de tamaño similar fuera de la obertura y evitar el taponado. Sin embargo, no puede ser tan grande como para interferir en la estratificación y tienda a arrojar las partículas de tamaño similar fuera de la abertura antes de que tengan alguna oportunidad de ajustarse y pasar a través de la malla. Una amplitud excesiva tenderá a incrementar la distancia a la que la partícula es lanzada y como resultado, reducirá al vida útil de la criba. Una brazada” demasiado grande también tiene una tendencia a afectar la vida de las superficies de la criba así como las partes del cuerpo de la criba y el mecanismo. La pendiente de las cribas inclinadas debe ser suficiente para permitir que el material se mueva de un lado a otro de la bandeja, y no tan pronunciada de modo que escorce la obertura demasiado e interfiera con el paso de material a través de la bandeja. En la mayoría de los casos, la pendiente de la criba debería ser más pronunciada para rotar en contra del flujo que para rotar a favor del flujo. En general, una pendiente menor incrementará la capa de material sobre la bandeja. Este incremento de carga sobre la bandeja aumentará el desgaste y también producirá más taponado. En casos extremos, la carga puede llegar a ser tan grande que la criba se quede atascada. Por otra parte, una pendiente mayor tendrá el mismo efecto que una amplitud demasiado grande. Esto incrementará la distancia entre los impactos sobre una bandeja para una partícula dada y reducirá la longitud efectiva de la criba. Esto requerirá una criba más larga para una eficiencia dada. Todas estas variables estas interrelacionadas entre sí y dependen unas de otras- Cada fabricante tiene sus propios estándares de combinaciones entre estas variables que deberían ser usados para situaciones dadas. Mientras estas combinaciones varían en algunos grados, pueden ser agrupadas en rangos, diferenciando entre cribas horizontales e inclinadas, respectivamente.



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Generalmente los fabricantes están de acuerdo en que amplitudes pequeñas y velocidades altas son más adecuadas para oberturas pequeñas, mientras que grandes oberturas requieren grandes amplitudes y velocidades relativamente bajas para una operación óptima. En nuestro caso, el material a cribar son astillas procedentes de un aserradero, generalmente de forma alargada (lascas) y es un cribado basto de material húmedo . De aquí que la velocidad de rotación del eje más adecuada sea media-baja (1040 rpm) según recomienda el fabricantes español Tarnos. Esto requerirá amplitudes relativamente grandes. Hay, sin embargo, condiciones especiales como arcillas u otros materiales o sustancias pegajosas que reducen la “cribabilidad”. Esto requiere un cambio en el lanzamiento y la velocidad que incremente la intensidad de vibración y, con un poco de suerte, obtenga un buen cribado. Las cribas que normalmente operan en horizontal pueden tener una pendiente de hasta 10 grados para ayudar a vencer problemas de taponado. Esto puede permitirle operar con amplitudes menores.

1.1.3.4.

Criba de estudio



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FICHA TÉCNICA DE LA CRIBA TIPO DE MATERIAL

Astillas de madera

FUNCIÓN REQUERIDA

Clasificación dimensional en húmedo Densidad: 500 kg m3

CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL

Condiciones

del

material

a

cribar:

Húmedo, >2% de humedad superficial Forma de las partículas: lascas

HORARIO DE OPERACIÓN

Ininterrumpido. 24 h día 365 días año

TASA DE ALIMENTACIÓN

60 m 3 h

TAMAÑO MÁXIMO DE PARTÍCULA

100 mm

TAMAÑOS DE PRODUCTO

60-30 mm x 20-10 mm

MEDIO DE CRIBADO

Poliuretano rígido perforado

TIPO PREFERIDO DE CRIBA

Inclinada. 10º - 25º. Nominal de 20º

TIPO DE INSTALACIÓN

Planta estacionaria

TIPO DE MONTAJE PREFERIDO

Al suelo

EFICIENCIA DE CRIBADO DESEADA

Bandejas superior e inferior: 95%



Peso vibrante: 2145 kg. Velocidad de accionamiento: 1040 rpm. Potencia requerida: 7,5 CV. PARÁMETROS TÉCNICOS Amplitud de vibración: 11 mm. Aceleración: 6,65 Capa: 7 cm

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1.1.3.4.1.


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DEFINICIÓN DE CONJUNTOS Y SUBCONJUNTOS

Se ha clasificado el conjunto general de la criba vibrante en varios subconjuntos que se describirán posteriormente: Bases de apoyo, base pivotante, bastidores o gualderas, bandejas vibrantes, mallas, motor eléctrico, sistema de transmisión y tolvín de alimentación. El material de diseño incluye una carpeta destinada a la tornillería, con todos los elementos normalizados necesarios, y otra destinada a comercial, con aquellos subconjuntos que se van a adquirir, no a fabricar. 1.1.3.4.2.

MATERIALES EMPLEADOS

Básicamente se va a usar acero inoxidable para todas aquellas zonas de la criba que vayan a tener contacto con el agua procedente del aserradero o con la alimentación en



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general para evitar la corrosión. También se usará acero al carbono para el resto de elementos de la criba salvo para las mallas, que serán de poliuretano. 1.1.3.4.3.

DEFINICIÓN DE ZONAS CRÍTICAS

El sistema de transmisión es básico que tenga un diseño preciso ya que de ello depende principalmente la vida de los rodamientos y también la vida útil de la criba ya que este subconjunto, sobre todo los rodamientos, necesita una buena lubricación, que en nuestro caso será por depósito de aceite. El elemento crítico mecánicamente son las gualderas o bastidores por los esfuerzos que va a sufrir continuamente y los numerosos orificios y transformaciones de mecanizado que deben sufrir en su fabricación. Vida de los rodamientos Los rodamientos a utilizar son del siguiente tipo:

Los fabricantes de los rodamientos saben desde hace mucho que las aplicaciones con cribas vibrantes están entre las condiciones de trabajo más severas que pueden encontrarse en la maquinaria de construcción. Los rodamientos usados en las cribas vibrantes se exponen a muchas adversidades que hacen su trabajo realmente difícil. Entre estas adversidades que se va a encontrar en la criba de estudio están: cargas de gran impacto (no consideradas), altas aceleraciones (a evitar a toda costa), altas velocidades (presumiblemente no se alcanzarán), grandes rangos de temperatura (al trabajar a la intemperie 24 horas al día se supone que habrá considerables gradientes



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de temperatura), riesgos de contaminación (no considerados), desalineación (a evitar a toda costa), inaccesibilidad (al ser de dimensiones considerables y de una inclinación de 20º, habrá zonas más accesibles que otras). Los progresos en diseño y materiales desarrollados dentro de la experiencia real de campo, combinado con las modernas técnicas de fabricación han producido rodamientos que resisten estas condiciones severas descritas anteriormente. Hay dos tipos de rodamientos que se usan en las cribas vibrantes, cilíndricos y esféricos de rodillos. Estos últimos son más sensibles a la desalineación y se usan de forma más extendida en las cribas vibrantes. Además, los fabricantes de rodamientos, han dedicado los mayores esfuerzos en perfeccionar este tipo de rodamiento. Por ello, han desarrollado un rodamiento que proporciona fiabilidad y una larga vida en aplicaciones extremadamente complejas en las cribas vibrantes. En este caso, el vibrador llevará 2 conjuntos de rodamientos de doble rodillo independientes. Los fabricantes de rodamientos expresan la vida de un rodamiento en el número de horas que el rodamiento estará en operación a la velocidad y carga dada hasta presentar alguna evidencia de fatiga en el material. La vida puede variar de un rodamiento a otro pero se llega a un patrón predecible y estable cuando se considera un gran grupo del mismo tamaño y tipo. La Vida Mínima Esperada (Minimum Expected Life) de un grupo de rodamientos se define como el número de horas a velocidad y carga constante que el 90% de los rodamientos examinados excederán antes de la primera evidencia de desarrollo de fatiga del material. Los fabricantes también han determinado que la vida media de un grupo de rodamientos es aproximadamente cinco veces la Vida Mínima Esperada. El cálculo de la vida de los rodamientos se verá en el apartado de cálculos. Lubricación La operación satisfactoria de las cribas vibrantes depende de una adecuada vida de los rodamientos (en las condiciones de nuestra criba de estudio, no podemos



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conformarnos con una vida media de menos de 35.000 horas, que son aproximadamente 4 años de servicio ininterrumpido). Las altas velocidades y las altas cargas específicas de los rodamientos imponen requerimientos especiales en los lubricantes usados. Muchos rodamientos instalados en cribas no alcanzan su potencial diseñado durante su vida debido a severos problemas con la lubricación y el desgaste por la abrasión. En la criba de estudio cada rodamiento oscilante estará montado en un porta-rodamientos estanco al paso de materiales abrasivos corrosivos y los rodamientos se lubricarán directamente desde depósito de aceite. La necesidad principal que debe proporcionar un lubricante es soportar la carga excéntrica rotativa mientras manteniendo que las superficies del rodamiento o rodamientos vayan a toda velocidad y rueden sin tocarse unas a otras. Los requerimientos secundarios son el prevenir la corrosión y servir de blindaje contra la contaminación. Los dos tipos de lubricantes de los rodamientos de cribas vibrantes son la grasa y el aceite mineral. Vamos a explicar brevemente las propiedades de la lubricación por aceite ya que es la que vamos a usar en nuestra criba de estudio. La ventaja principal de la lubricación por aceite es la habilidad para operar a velocidades y temperaturas altas. La viscosidad es una de las consideraciones clave a considerar en la selección del aceite apropiado. Los fabricantes de rodamientos como guía práctica dan los rangos de viscosidad en la base de una horquilla de temperaturas de 70 y 90ºF (20-30ºC aproximadamente) sobre la temperatura ambiente, o bien 30ºF (16,6ºC) sobre la temperatura del porta-rodamientos y/o la temperatura del aceite. Un número de aditivos o combinaciones de aditivos se han desarrollado para modificar varias propiedades del aceite. Generalmente estos aditivos son beneficiosos y se usan en lubricantes de alto grado. Los aceites usados pueden mantenerse en estado líquido incluso 50ºF (27,7ºC) por debajo de su punto de fusión usual.



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Los agentes antiespuma pueden reducir la formación de espuma y/o ayudar al aire a escapar del aceite si hubiera entrado. En un mecanismo el aceite es desparramado y al aire debe salir rápidamente. La espuma no fluye fácilmente por lo que el flujo de aceite está restringido y las superficies del rodamiento pueden recibir aceite insuficiente. Los agentes anticorrosión se dividen en varios grupos. Ácidos grasos, componentes orgánicos y ésteres fosfatados actúan reduciendo el coeficiente de fricción entre las superficies y se denominan agentes anticorrosión de nivel medio. Aditivos para presiones extremas se usan allí donde la presión se espera que ascienda hasta 100.000 PSI (689 MPa). Estos aditivos, que se suelen componer de sulfuros y fosfatos actúan para prevenir el contacto metal contra metal formando una película lubricante antisoldadura por una reacción entre el agente de presión extrema y la superficie del metal. Estas películas tienen efecto cuando la película de aceite normal se rompe por la formación química de una nueva película para separar las superficies del metal. El índice de viscosidad muestra el grado de cambio en la viscosidad o fluidez del aceite así como sus cambios de temperatura. Un índice de viscosidad alto muestra un cambio menor y es, por lo tanto, más deseable. Los índices de viscosidad indican de este modo un aceite útil sobre un rango de temperaturas mayor. El método más común de lubricación por aceite es por salpicadura. Es una forma conveniente si hay mecanismos así como en las cribas horizontales. También se le denomina lubricación directa desde depósito de aceite, y es la usada en nuestra criba de estudio. Otro tipo de lubricación por aceite es por sistema de circulación de aceite. Aquí el aceite se bombea y se filtra a través de los rodamientos. Este método es usado generalmente para retirar el calor y quitar por filtración las partículas abrasivas, en vez de simplemente lubricar los rodamientos. Los rodamientos en la zona de la carga de la criba pueden llegar a temperaturas 25ºF mayores que la temperatura de salida.



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Los sistemas de circulación por aceite se prestan a la añadido de dispositivos de refrigeración por aceite (aire, agua o refrigerantes), y protege los indicadores de fluidez, los indicadores de nivel de aceite, etc… Un tercer tipo de lubricación es el método de gota donde cantidades de aceite se introducen en los rodamientos a intervalos prescritos. Un cuarto tipo es la nube de aceite donde aceite atomizado se introduce en los rodamientos a presión. Este planteamiento elimina la entrada de contaminantes y estimula la refrigeración. Los mecanismos de lubricación por aceite generalmente incorporan una combinación de cierres. Un laberinto de grasa para sellar puede ser usado para no dejar entrar a los contaminantes y un tipo de borde de sello de aceite puede retener dicho aceite. Otro planteamiento es el uso de anillos en lugar de sellos laberínticos. Es extremadamente importante mantener el cierre de aceite ya que incluso una pequeña fuga con el tiempo vaciará de aceite el porta-rodamientos y causará un suspenso de la actividad por avería en los rodamientos. Los cierres son los primero a comprobar ante una indicación de pérdida de aceite. El depósito lubricante del rodamiento debería ser purgado a la atmósfera para prevenir el fallo del sello. Sistemas de transmisión Hay una gran variedad de fuentes de potencia para propulsar un equipo de vibración. Los más extendidos para las cribas vibrantes son los motores eléctricos, los motores hidráulicos y los motores de combustión interna alternativos. En la criba se utilizará un motor eléctrico de corriente alterna de jaula de ardilla (máquina asíncrona, de inducción). El motor eléctrico es el más común en la transmisión de potencia para las cribas vibrantes. Las razones son que el motor eléctrico es fácil de instalar y de mantener y



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está disponible comercialmente en la mayoría de las localizaciones. Es también el más fiable y el más eficiente en coste. El motor puede ser tanto de corriente alterna como de corriente continua, dependiendo de la aplicación. Los de corriente alterna son los usados normalmente por su velocidad constante de operación. Cuando se desea una velocidad variable de operación, los motores de corriente alterna se usan frecuentemente para 10 CV o menos potencia, mientras que los motores de corriente continua se usan generalmente para potencias de más de 10 CV. La razón de esta diferencia es principalmente el mayor coste inicial presente en los motores de corriente alterna. El motor de corriente alterna generalmente es un motor de inducción con velocidad síncrona de 1800 o 1200 rpm. Dependiendo de la aplicación, el motor generalmente está cerrado totalmente, refrigerado por ventiladores, con rodamientos de bolas. Cuando la potencia hidráulica se usa en otros equipos relacionados, se puede considerar un motor hidráulico en lugar de uno eléctrico. Una ventaja del motor hidráulico es su capacidad de variar la velocidad. Los motores de combustión están disponibles en gasolina y diésel. A menudo se usan en localizaciones remotas donde la energía eléctrica no es fácilmente accesible, y en plantas de cribado portátiles donde una planta completamente autónoma es preferible o deseable. A menudo, bajo estas circunstancias, el motor se usa para generar potencia para un generador eléctrico o bien una bomba hidráulica, y la criba está propulsada por un motor eléctrico o hidráulico. La razón principal para este segundo enfoque es que es difícil colocar el motor cerca de la criba. El motor más pequeño puede ser montado sobre una base pivotante (como es nuestro caso) o en la misma criba, resultado una transmisión menos complicada. Después de seleccionar la fuente de energía, la siguiente consideración es el método de transmisión de la fuerza tractora al mecanismo de la criba vibrante. La



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forma más común consiste en correas en forma de uve y poleas con surcos. Otros tipos de transmisión incluyen acoplamientos flexibles, correas de distribución, ejes flexibles, reductores de velocidad y un eje hembra. Las correas y poleas con surcos son la forma de transmisión más económica para operar a diferente velocidad. Es la forma más fácil de mantener y si es necesario, de cambiar. Algunos fabricantes de cribas contrapesan los extremos del eje motor y usan el motor como vibrador, eliminando el uso de transmisión. Los acoplamientos flexibles son la forma de transmisión menos cara pero no permite la regulación de velocidad. Un eje flexible puede ser de la misma manera pero, igualmente, no permite la regulación de velocidad. Las correas de distribución se usan normalmente sólo donde se desee escalonar el excitador de los ejes. Los reductores de velocidad permiten operar la criba a una velocidad diferente que la fuente de energía pero son caros, ocupan mucho más espacio que una transmisión por poleas y correas y todavía requieren un accesorio para el excitador del eje. Por estas razones no se usan frecuentemente. Un eje hembra permite realizar cada operación de la criba a una velocidad diferente de la fuente de energía, o de decremento o eliminación de la transferencia de vibraciones de la criba a la fuente de energía. El eje hembra debe conectarse a través de un mecanismo con la criba y la fuente de energía. Está normalmente acompañado por una combinación de conexión flexible y transmisión de correa y poleas. El método de montaje de la fuente de energía es otra consideración. Cuando un motor se usa como fuente de energía, puede montarse sobre la criba con una base



corrediza de motor para la correa, o separarla de la criba con abastecimiento para el tensionado de la correa. En el eje de las cribas de cuatro rodamientos, el motor puede montarse sobre la base estacionaria (armazón principal) de la criba en el caso de que se use una base corrediza para el motor. Cuando se monta externamente a la criba horizontal, el motor normalmente se monta sobre una base pivotante. Cuando la amplitud es pequeña o el sistema de transmisión correa-poleas es perpendicular a la acción de la criba, el motor puede montarse sobre una base corrediza. En las cribas de dos rodamientos, los motores se montan de forma separada a la criba, generalmente sobre una base pivotante. Una base corredera puede usarse si la amplitud es de 5/16 de pulgada o menos. La localización del motor es importante para minimizar la carga del eje del motor y del sistema de transmisión polea-correas. El ángulo de transmisión para las cribas horizontales debería ser preferiblemente perpendicular a la línea de acción de la criba. En una criba inclinada de cuatro rodamientos, el motor puede ser localizado en cualquier lugar alrededor de toda la circunferencia de 360º. En una criba de dos rodamientos, el motor generalmente se localiza bajo la línea central del eje en un ángulo de 15-45º. Cuando se usan acoplamientos flexibles o ejes flexibles, el eje motor debe estar en línea con el eje de excitación. Aislamiento de la vibración producida por las cribas vibrantes Todas las cribas vibrantes tienen una tendencia a transmitir algo de la vibración que producen a sus estructuras de soporte. Algunos tipos transmiten mucho más que otros. Debería tenerse en cuenta que cualquier vibración transmtida desde la criba a las estructuras de soporte (definido como carga dinámica) crea problemas potenciales, tales como fatiga en los miembros estructurales constructivos,

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interpretación errónea de la escala, cortocircuitos en arranques, cables, etc. Todos los fabricantes de cribas equipan sus unidades con un sistema de aislamiento utilizando algún tipo de componente elástico con la excepción de las cribas de cuatro rodamientos. Algunos van tan lejos que producen cribas que pueden ser equilibradas con tal precisión que no se percibe casi vibración alguna. Sin embargo, este sistema ideal de equilibrado es delicado y fácilmente alterado por fluctuaciones en las cargas de la criba, cambios en las bandejas, etc. Debería resaltarse que, como regla general, las cribas de amplitud positiva de cuatro rodamientos, cuando están apropiadamente equilibradas, no necesitan un sistema suplementario de aislamiento. A la inversa, algunas cribas, que producen todo su movimiento a partir de cargas rodantes desequilibradas, nunca pueden tener su movimiento totalmente aislado aunque en alguna parte entre el 90 y el 98% pueden normalmente ser aisladas por el uso de muelles de compresión tipo bobina, tipo “hoja”, tipo “colmena”, bolsas de aire, gomas de compresión, etc. El tema del aislamiento de la vibración, o la ausencia de ella, es un asunto serio, o debería serlo, para el diseñador de la estación de cribado. Por tanto, el fabricante de la criba seleccionada debería ser consultado para las cargas estáticas y dinámicas que se esperan en cada localización de cada grupo de muelles, normalmente en cada una de las cuatro esquinas de la criba. La carga estática en cada esquina es de interés sólo para saber si la estructura es adecuada para soportar la carga completa de la criba cuando no está vibrando. A la carga estática, el diseñador de la estructura debe añadir la inversión o cargas dinámicas que producen que la criba ascienda y descienda sobre sus muelles. La carga dinámica está usualmente expresada como más o menos un número dado de libras (o kgs), dependiendo de la velocidad de los muelles o del dispositivo o medio de aislamiento.



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1.1.3.5.


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Descripción general de los subconjuntos

A continuación se va a realizar una somera descripción de cada uno de lo subconjuntos en los que se ha dividido la criba. 1.1.3.5.1.

BASES DE APOYO

Es el elemento estructural destinado a absorber las vibraciones mecánicas a las que se somete la criba durante su proceso además de proporcionar el único punto de apoyo de la máquina con el firme. Son cuatro, cada una situada en una esquina de la máquina. Están formadas por una base fija, que forma 20º con la horizontal y está anclada al suelo. Sobre ellas se levanta el soporte de los resortes, y sobre estos, dos muelles que



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son los que realizan el mayor esfuerzo de absorción de las vibraciones y se adquieren del exterior. Encima de los muelles hay unas chapas atornilladas con la gualdera correspondiente. Se encuentran reforzadas con dos pletinas. Todas las piezas están fabricadas con acero al carbono no aleado excepto los dos muelles, que están realizados con acero inoxidable al cromo.

1.1.3.5.2.

BASE PIVOTANTE

Es donde se apoya la polea menor del sistema de transmisión. Su uso es opcional. Se encarga de evitar que haya un desajuste en el sistema de transmisión de modo que reduzca su vida útil y por tanto la de los rodamientos y la de la criba. 1.1.3.5.3.

BASTIDORES/GUALDERAS

Son la parte más importante del armazón de la estructura y son las piezas que sufren más mecanizados ya que están repletas de orificios tanto para la tornillería como el destinado para el eje principal transmisor de la vibración y por tanto sufre una gran acumulación de tensiones por lo que debe tener buenas propiedades mecánicas.



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La dimensión mayor es paralela a la inclinación de cribado, 20º en nuestro caso. Puesto que son muy finas y están situadas de forma perpendicular a las bandejas vibrantes y a las mallas apenas sienten la vibración transmitida por el sistema de transmisión mediante poleas, correa y eje con contrapesos. En la siguiente figura vemos la orientación que tendrá cada una de las gualderas, en consonancia con lo descrito anteriormente.

Deben aguantar todos los esfuerzos permanentes principalmente con las bandejas vibrantes y las bases de apoyo, con los que deben ser solidarios. Las oquedades correspondientes a la instalación del eje transmisor de la vibración deberán ser muy precisas para evitar un contacto físico que desgaste al propio eje sin evitar que la criba vibre continuamente de forma predecible y estable.


1.1.3.5.4.


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BANDEJAS VIBRANTES

Son las encargadas de sostener las mallas y mantenerlas firmes y tensas de modo que puedan realizar el proceso de cribado sin sufrir un desajuste en la amplitud, una vibración anómala, una pérdida de simetría, cegado por acumulación de material, etc. Están formadas por tubos que sostienen las láminas longitudinales que están repartidas a lo ancho de cada bandeja. Toda la estructura está sostenida por perfiles laminados en cada uno de los cuatro extremos del prisma. Están sometidas continuamente a la vibración producida por el desequilibrio entre el eje transmisor y los contrapesos. La superior y la inferior son iguales aunque la inferior, en la parte más elevada (donde la cae la carga proveniente de la bandeja superior) apenas va a sufrir desgaste puesto que la carga para ser cribada generalmente deberá pasar por algún tramo de la bandeja superior, que es la que sufrirá mayores tensiones debido a la mayor carga puntual que deberá soportar por la llegada del material a través de la tolva o rampa de alimentación.


1.1.3.5.5.


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MALLAS

Son las encargadas de realizar el cribado en sí. Cada una está sostenida sobre su correspondiente bandeja que la mantiene tensa y en condiciones para realizar su cometido. Las mallas será de poliuretano, que es un material muy flexible, con una utilización muy extendida y que es capaz de soportar temperaturas extremas, tanto muy bajas como muy altas. El patrón que se utilizará para cribar las astillas de madera es el “Slots Side Stagger”, algo así como “Ranuras escalonadas de lado”. Es el patrón de obertura más adecuado para las astillas, que en su mayoría llegarán a la criba en forma de lascas (cuerpos de forma prismática con una dimensión al menos tres veces superior a la de las otras dos dimensiones).



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Este es un ejemplo del patrón de mallado de la malla superior. Las cotas están en milímetros.

Este es un ejemplo del patrón de mallado de la malla inferior. Las cotas están en milímetros.


1.1.3.5.6.


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MOTOR ELÉCTRICO

El motor eléctrico es de inducción, concretamente de jaula de ardilla, de 7,5 CV, de tamaño bastante reducido y bastante robusto. Se adquiere del exterior. Se encarga de transformar la energía eléctrica que se produce en su interior en energía mecánica rotativa que es transmitida por su eje a la polea pequeña del sistema de transmisión.


1.1.3.5.7.


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SISTEMA DE TRANSMISIÓN

El sistema de transmisión está formado por las poleas (la pequeña, solidaria con el eje del motor eléctrico, y la grande, solidaria con el eje transmisor de la vibración), la correa (que comunica ambas poleas), y el equipo formado por el eje y los contrapesos. La polea pequeña, que recibe la rotación generada por el motor eléctrico, se encarga mediante la correa de transmitir la energía a la polea grande que está conectada mecánicamente con el eje, el cual lleva acoplado los contrapesos que provocan que el centro de gravedad del subconjunto formado por el eje y los dos contrapesos (los cuales van solidarios a él) no esté situado en el eje geométrico del árbol motor, sino que está a una cierta distancia que determina la amplitud de la vibración y se denomina excentricidad. Este desequilibrio es el que produce una rotación mediante amplitudes, las cuales permiten el cribado del material. 1.1.3.5.8.

TOLVÍN DE ALIMENTACIÓN



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Su uso es opcional y se obtendrá del exterior. La rampa por la que discurren los materiales previamente a su entrada en la criba (a la bandeja superior) está a la misma pendiente que dichas bandejas, 20º y a la misma altura, evitando que se acumule el material o llegue con más energía cinética. Consigue que el usuario pueda controlar el flujo de entrada de material a cribar además de impedir que llega de forma excesivamente brusca, lo cual pueda poner en peligro la integridad de la máquina y por tanto su vida útil.

1.1.3.6.

Tipos de máquina. Benchmarking

Las aplicaciones más comunes de las cribas vibrantes según la VSMA (Vibrating Screen Manufacturer Association) son: •

“Scalping Screen”: Aquellas usadas para eliminar una cantidad pequeña de material extra del alimentado, el cual es predominantemente más fino sin preocuparse de las luces de los productos finales.

•

“Sizing Screen (Dry or Wet)”: Aquellas destinadas principalmente a clasificar el material en diferentes luces que guardan especificaciones en un rango particular de dimensiones. Normalmente se usa para producir a una eficiencia elevada y constante ya sea con material en seco o con cierta humedad. La criba objeto de estudio pertenece a este tipo.

•

“Washing Screen”: Aquellas equipadas para que el agua pueda ser rociada sobre el material. Normalmente el agua se usa para limpiar el material y/o para ayudar al cribado.

•

“Dewatering Screen”: Aquellas destinadas a eliminar los líquidos y la humedad de un material.


•


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“Rescreen screen (Dry or Wet)”: La usada para eliminar las partículas contaminantes y las más finas de un material antes del clasificado dimensional en sí. A menudo se las denomina “dedusting screen (dry)”, “desliming screen (wet)”, o “polishing screen”.

A continuación se va a describir someramente otro tipo de cribas y algunos fabricantes. Algunas utilizan otro sistema de cribado en lugar de la vibración, son de formas muy dispares y para usos diferentes. Hay cribas que se adaptan a las necesidades de procesamiento de diferentes materiales. Hay cribas muy fáciles de transportar porque se construyen sobre un estable marco elevador de gancho. La puesta en servicio de la criba se puede realizar con un solo operario, ahorrando en costes de personal. Se puede cribar hasta en cuatro fracciones y las cubiertas pueden ser cerradas. Este tipo de cribas trituradoras pueden tratar madera, biomasa, basura, etc… Pueden ser diesel o eléctricas. Hay cribas muy limpias y muy versátiles. Dependiendo del material a procesar se elige la criba, se planifica, se construye y se pone en servicio. Fracciones clásicas para madera: 0-10 mm, 0-30 mm, 0-120 mm Hasta que una astilla alcanza un nivel de aprovechamiento, son necesarios muchos pasos de preparación. El método de la técnica de cribado para variantes estacionaria es cada vez mas demandado. Un sistema de construcción inteligente posibilita una cubierta con un ancho de 1,50 o 2 m. EL largo de la criba se puede adquirir en las diferentes variedades que van desde 3 a 4,5 o 6 m. En cada segmento de la criba hay instalado un sistema de limpieza o auto-limpieza, así trapos o plásticos no se enredan. Las cribas de ruedas son adecuadas para la basura mixta, RSI y deshechos mixtos de construcción. Las Trommel son adecuadas para el cribado de tierra, piedras, RSI, basura mixta, RSU y voluminosos.



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Las cribas de discos son adecuadas para el procesamiento de madera de desecho, mantillo, cribado fino de partes minerales como arena, polvo, etc… Dentro de las de discos, la de estrella-acero son adecuadas para madera, biomasa y verdes, la de discos octagonales es adecuada para el cribado de RSI, RSU, voluminosos y basura mixta, y la de discos de plástico es adecuada para la preparación fina de madera, biomasa y deshecho.

Metso Minerals es la líder mundial en el procesamiento de rocas y minerales. Tiene modelos sobre orugas para trabajos que requieren una alta capacidad de producción y un área de cribado de gran tamaño para cribado fino. Se pueden conseguir fracciones de dos o tres tamaños mediante una parrilla opcional. La tecnología SmartScreen permite un controlo totalmente automatizado de todas las funciones de la máquina durante el proceso de cribado. Se monitorizan y ajustan constantemente parámetros como la velocidad y amplitud de la criba para mejorar la precisión y las tasas de producción en el producto final. La ST358 es de construcción sólida y posee mayor vida útil al resistir los esfuerzos de las aplicaciones más duras. Se construye sobre dos orugas de alta resistencia accionadas hidráulicamente que le proporciona una máxima movilidad de exploración pero con una presión reducida sobre el suelo Toda la unidad puede retirarse fácilmente a través de la puerta de tolva trasera, permitiendo un acceso completo a la cinta transportadora y a todos los componentes de transporte. Es una criba de gran tamaño y doble apoyo, se consigue un montaje rápido de los materiales difíciles. No son necesarias las cintas transportadoras de apilado externas a la planta. El diseño modular proporciona un servicio técnico sencillo y rápido DATOS TÉCNICOS: •

Características de serie:



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Caja de criba, tolva, rejilla de alta resistencia basculante, patas de apoyo hidráulicas en la tolva, sistema de parada de emergencia, cintas transportadoras de velocidad variable, control remoto, etc… • Opciones: Parrilla de barras, desmenuzador de impacto, parrilla vibrante, cubiertas antipolvo, revestimientos para conductos, sistema de supresión de polvo, etc… Gamas en los equipos de trituración: Trituradoras, equipos móviles y plantas completas. Fundamentos del vibrado: Membrana de cribas con bandejas vibrantes: Estas máquinas difieren de otras cribas en que de hecho la propia bandeja vibra en sí misma mientras que la malla permanece inmóvil. Se ha estudiado sobre todo la dinámica de la bandeja y la amplitud de la distribución. La construcción de la criba permite la implementación de vibradores rotatorios como el vibrador electromagnético, así la criba puede ser usada en un amplio rango de aplicaciones industriales. La criba ensayada se construye a escala industrial y es diseñada para materiales de grano fino.

Una característica de las cribas con bandejas auto-vibrantes es que la bandeja vibra y el material que pasa por la criba se mueve a lo largo de las bandejas. En las cribas clásicas, la bandeja vibra y se transmite por el soporte cuya masa es a menudo mayor que el de la bandeja. Esto está relacionado con el uso de vibradores grandes que proporcionan fuerzas suficientemente altas, y se relaciona a su vez con una potencia alta de demanda necesaria para inducir vibraciones y



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fuerzas de inercia elevadas que actúan en el bastidor. Estos problemas no ocurren en las cribas con una excitación directa de la bandeja porque las mallas están fijas en estas máquinas Otra cosa importante de las cribas con bandejas vibrantes es una posibilidad casi ilimitada de construir diferentes modelos de esas máquinas. Dependiendo de la demanda, pueden haber diferentes configuraciones de las cribas en particular. Adicionalmente estas máquinas tienen una construcción relativamente simple, pueden ser realizadas con materiales típicos de construcción y contienen elementos normalizados (módulos que son tomados de otras máquinas ya existentes). Las bandejas son diseñadas primero para todo tipo de cribado: materiales de grano fino y muy fino. Tienen factores dinámicos relativamente altos. En la criba aquí descrita, el máximo valor del factor dinámico es K=15. Por otra parte, estas máquinas se caracterizan por una buena segregación de una capa en la bandeja (proceso de estratificación) y alta eficiencia de cribado. En la práctica se alcanza una eficiencia de entre el 0,9 hasta el 1,0. Todo lo comentado antes provoca que estas bandejas puedan llegar a ser muy útiles en el cribado de material de grano fino. Su desventaja es una reducida durabilidad y un montaje en criba complicado, en comparación con las bandejas de mallas móviles. Sin embargo, teniendo en cuenta el hecho de que las modernas bandejas de poliuretano son muy rápidas, estas desventajas se hacen menos problemáticas. El principio de operación de las cribas vibrantes se muestra aquí. Las vibraciones de la bandeja se inducen por husillos (pushing rods). Dependiendo del método de excitación, bandejas de uno y dos caras se distinguen. Una característica propia de las del primer tipo es que los husillos (pushing rods) inducen vibraciones a través de una presión constante o temporal en una cara. La criba vuelve a su estado de equilibrio debido a su resiliencia.



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Las bandejas de dos caras imparten vibraciones por toda la criba porque están conectadas como un sólido rígido. Una importante función en ambos tipos de bandeja está en la tensión de malla, en dirección axial y transversal. Hay que poner especial atención en que debido a las vibraciones continuas en la criba, el efecto de partículas en la bandeja que pueden bloquear la malla de la superficie de la criba puede darse. La auto-limpieza es un fenómeno muy beneficioso que no ocurre, u ocurre en muy pocas ocasiones, en las cribas clásicas donde las bandejas se mantienen inmóviles. Se conocen dos diseños básicos de cribas. En el primero, la bandeja es dirigida mediante vibradores electromagnéticos, conectados separadamente a la bandeja por husillos (pushing rods). La otra solución básica de diseño es una bandeja con una estructura dirigida. Husillos (pushing rods) están conectados con dicha estructura y se induce mediante un vibrador electromagnético. Es mucho más ventajoso que el anterior porque hay una distribución uniforme de amplitudes para todos los husillos (pushing rods) y adicionalmente, sólo un electrovibrador puede ser usado. También se puede reemplazas por vibradores rotativos. Esta

solución

también

permite

la

aplicación

de

muchos

vibradores

electromagnéticos a la estructura soporte dirigida. Este sistema parece el más apropiado. Una característica de los vibradores electromagnéticos es que ellos pueden ser fácilmente sincronizados en una cinemática de vibración. Hay una sincronización simultánea que asegura movimiento de traslación por toda la estructura soporte y, consecuentemente, el movimiento de toda la bandeja. Cuando un vibrador electromagnético se coloca en el eje de simetría más usado en la criba, el riesgo de vibraciones torsionales en el soporte alrededor del centro de gravedad puede aparecer. Esto no conviene porque el centro de la criba se moverá a una amplitud pequeña, y como resultado, el material a cribar se amontonará en la parte central de la bandeja.



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Bandejas de cribas vibrantes se caracterizan por la alta frecuencia de vibraciones y amplitudes pequeñas. La frecuencia puede ser de 50 Hz y la máxima amplitud es del orden de 1,5 mm. El ángulos de inclinación de la criba varía entre 0º y 45º, la inclinación era dos veces más grande en el caso de cribas fijas. Valores así de grandes de ángulos y aceleraciones elevadas significan velocidades de material en la criba de entre 0,5 y 1,0 m/s. Una característica forma de clasificación de las bandejas con cribas vibrantes es una fina capa de material en la criba. Su espesor es igual o dos veces más grande que el tamaño de partícula. Esto provee unas condiciones de estratificación muy buenas. Se puede alcanzar hasta el 100% de eficiencia, que resulta imposible en bandejas clásicas. Las capacidades del proceso son mucho mayores que las que se obtienen en otras bandejas. Cribas con bandejas vibrantes son capaces de auto-limpiar las bandejas. Las vibraciones de la superficie de la bandeja provoca el que algunas partículas se bloqueen y no abandonen la malla. Esto puede ser una razón de por qué los procesos de capacidad mayor se consiguen y provocan que esas cribas sean especialmente adecuadas para el cribado de materiales de grano fino o muy fino. Dichas cribas, con bandejas excitadas directamente, y en particular las que tienen estructura soporte deben a su específica construcción el ser muy adecuadas para el cribado de materiales húmedos. En las cribas clásicas, la capa en la criba es cambiada a veces. En las cribas con bandejas auto-excitadas, debido a la excitación específica de las vibraciones, la colocación del material en la superficie de la bandeja es diferente. Es obvio que las bandejas de las cribas estudiadas se mueven sólo en el plano perpendicular a la superficie de la bandeja. Sin embargo, la amplitud de las vibraciones no es la misma en cada punto. Porque la bandeja está montada en un



soporte fijo y la superficie de la bandeja no

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toma parte en el movimiento

trasnacional en su totalidad. Para reflejar este fenómeno en un modelo de cálculo es necesario introducir algún coeficiente de cálculo. Este comportamiento se puede representar mediando un módulo mp. Denota la parque de la bandeja que se comporta translacionalmente, en dirección lineal a la vibración. Este valor es una relación de la superficie sujeta a la excitación completa al resto de la superficie de la bandeja.

Mp =

Fd

Fs

Fd = superficie en vibración Fs = superficie total

m p = ml ⋅ mb ml = módulo longitudinal mb = módulo transversal

ml = (nl − 1) ⋅ l2

L

mb = (nb − 1) ⋅ b2

B

nl = número de husillos en dirección longitudinal nb = número de husillos en dirección transversal En conclusión, el modelo de superficie de la criba con una bandeja vibrante tiene la forma:



m p = (nb − 1) ⋅ b2 ⋅ (nl − 1) ⋅

l2

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(B ⋅ L )

Los valores de b2 y l2 en la fórmula de arriba dependen de los parámetros de proceso y en particular del tamaño y espesor de la malla o de la capa de la bandeja. En las cribas con bandejas vibrantes hay unas amplitudes llamadas de membrana Am en las distancias entre los husillos. Esto se sigue del hecho de que la bandeja es flexible y vibra como una membrana. Además, porque las bandejas se montan en raíles inmóviles, la amplitud se incrementa desde cero al valor de la vibración de amplitud en los husillos. Esto se refleja por el módulo de superficie ya hallado. El comportamiento de la bandeja está propuesto para ser descrito por una ecuación de membrana, aunque no lo tomamos aquí. Se ve la descripción de la dinámica de una criba con bandeja vibrante en un modelo dinámico. Consta de una masa inmóvil unida a la masa de estructura soporte por un muelle de la flexibilidad de la suspensión de la estructura soporte y otro muelle de la elasticidad de la malla, ambos en paralelo. La masa de estructura soporte va a su vez conectada con la masa vibrante por un muelle que representa la elasticidad de los elementos internos del vibrador. Entre las dos últimas masas aparece una fuerza inducida por el bobinado de la máquina vibrante (rótor). El sistema se caracteriza por la flexibilidad y variabilidad de la constante flexibilidad de malla. Durante la operación de cribado, la bandeja sufre una elongación (se deforma) lo que conlleva inevitablemente a cambios en la elasticidad de la bandeja. Así que, realizar cálculos dinámicos típicos del sistema vibrante es difícil porque:

•

La rigidez de la bandeja montada en el soporte no se puede determinar –a cada momento se puede esperar una tensión diferente.

•

La

bandeja

durante

la

operación

significantemente la elasticidad de malla.

se

deforma

y

puede

cambiar



Ahora, la búsqueda está en la distribución de la amplitud de la superficie de criba vibrante. Los dispositivos de medida incluyen sensores piezoeléctricos, un circuito integrado y un ordenador con un convertidor alterna/continua PCL-818 HD. Bajo la influencia de la aceleración los sensores se produce una señal de voltaje que es luego transmitida al circuito integrado. Los parámetros del sensor son como siguen:

•

Aceleración 10 mV/m/s2

•

Velocidad 10 mV/mm/s

•

Desvío, deflexión 10 mV/μm.

Después de las medidas de la distribución de amplitud en toda la superficie de la bandeja vibrante, los autores intentan describir el fenómeno matemáticamente y relacionarlo con la geometría de la bandeja vibrante, para desarrollar una correlación adecuada para un modelo de cálculos de cribas con excitación instantánea de bandeja. En un futuro cercano también los procesos de investigación de las cribas con bandejas vibrantes serán realizados. La estructura soporte es el bastidor. Las bandejas inclinadas en diferentes ángulos que deja de ser fijo durante la operación se monta en el bastidor. La bandeja se monta en las guías. Unas guías que van a los largo de la longitud de la bandeja también se montan. El vibrador electromagnético se instala en la estructura soporte. También se puede usar un vibrador inercial. El bastidor va unido con la criba mediando husillos rígidos. La alimentación se realiza mediante un tanque o tolva con una válvula de entrada que controla el tamaño del agujero de descarga. El material no cribado (tamaño mayor) se recoge en una vasija mientras que el material cribado (tamaño menor) va a un contenedor. Se realizaron muchos ensayos para conseguir un patrón de comportamiento.

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80



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Los materiales usados estaban secos, desprovistos de humedad. Arena y aglomerados fueron cribados, separados de sus impurezas y fraccionados en una amplia gama de tamaño de partículas. Las conclusiones son las siguientes: Cribas con bandejas guiadas tienen las siguientes características:

•

Altas capacidades en el proceso de cribado

•

Posibilidad

de

elegir

el

número

de

variantes

de

construcción,

especialmente en el caso de que se usen diferentes bandejas inclinadas en diferentes ángulos.

•

Auto-limpieza de la malla eliminando partículas que la bloquean.

•

Servicio sencillo en el caso de que esté guiado por un vibrador electromagnético.

•

Baja energía de demanda de la criba, por necesitar masas mucho mayores (en relación a las cribas con soporte móvil). Esto está relacionado con una ventaja dinámica de la máquina.

Debido a una construcción simple del bastidor de la criba puede ser usado en todas las condiciones industriales. Puede ser hecho generalmente de productos disponibles intermedios. En este caso no hay problemas con elevadas fuerzas de inercia transferidas a la dirección y la suspensión. No hay un impacto en la dinámica de masas vibrantes en la base en la que la máquina se sitúa. Las cribas con bandejas vibrantes se diseñan para cribado fino en una amplia gama que va desde los 20-40 micrómetros hasta aproximadamente los 10 milímetros y como tal pueden encontrarse aplicaciones en muchos ramas de la industria.



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WBM provee servicios de ingeniería para operadores y fabricantes de cribas vibrantes y suministradores a través de un campo completo de ingeniería mecánica. Estos servicios incluyen:

•

Análisis de tensiones por elementos finitos.

Mallas altamente detalladas incluyendo láminas y rigidizadores, vigas mecanizadas, vigas cruzadas, soporte estructural. Régimen permanente y análisis de frecuencias naturales modales. Soluciones de vibración forzada a través de la actuación en el espectro de velocidades. Análisis de articulaciones localizado.

•

Dinámica estructural

Modos de criba. Bastidor y edificación de excitaciones y transmisibilidad.

•

Análisis de fatiga

Diseño de articulaciones, selección de material y métodos de fabricación.

•

Evaluación de la extensión de la vida útil.

•

Solución de problemas:

Evaluación de ingeniería crítica. Análisis estructural de fallos así como asuntos operacionales

•

Pruebas con galgas extensiométricos:

Instrumentación multicanal y rutinas post-proceso. Par de apriete usando instrumentación y telemetría de radio. Niveles de vibración durante proceso. Vibración monitorizada en dos canales para confirmar sincronismo aceptable.

•

Análisis de dirección:

Vibración lateral y torsional, cojinetes, manivelas. Pruebas de diseño.


•


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Diseño mecánico y estructural de configuraciones completas para todo tipo y todo tipo de componentes.

General Kinematics: Cribas de dos masas: Este diseño de energía eficiente de criba vibratoria de dos masas se prueba en cientos de explotaciones de mineral y aplicaciones minerales. Diseños normales de ingeniería pueden incluir tensionado de parte de las mallas, incluso diseño modular para fácil reemplazamiento con herramientas manuales, motores de explosión y variadores de frecuencia son opciones importantes en el alto comportamiento. La alta variedad de cribas da una actuación mejorada para el proceso que persigue la reducción del tamaño de la materia prima o en bruto.

Cribas de modelos DS y VS: Las bandejas vibrantes del modelo DS y VS proveen una solución simple, económica y efectiva para tu proceso de cribado. Nuestras unidades estándar tienen pocas partes móviles, que se suman al coste efectivo de operación y menores costes de mantenimiento. El amplio rango de tamaño disponible de cribas implica que pueden ser colocadas en varios ángulos y ajustadas con una variedad de recubrimiento de criba para conocer tus requerimientos de proceso. Contacta con General Kinematics para más información en tamaños y opciones.

Tipos de cribas en tratamiento de residuos: El cribado puede ser en seco o en húmedo, y sus objetivos principales son:



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•

Separación de materiales grandes

•

Separación de materiales pequeños.

•

Separación de residuos en combustibles ligeros y combustibles pesados

•

Recuperación de papel, plásticos y otros materiales ligeros de vidrio y metal.

•

Separación de vidrio, arenisca, y arena a partir de materiales combustibles.

•

Separación de vidrio, arenisca, y arena a partir de materiales combustibles.

•

Separación de rocas y escombros grandes a partir de tierra excavada en lugares de instrucción

•

Separación de materiales gruesos que a partir de ceniza de inceración.

Los tipos de cribas más usuales son: Cribas vibratorias: Se utilizan para separar materiales pequeños. Su vibración es vertical y poseen una pequeña inclinación Cribas giratorias: Se utilizan para separar materiales residuales en varias fracciones de tamaño. Su funcionamiento consiste en introducir el material en el fondo delantero. Mientras gira, el material separador cae y contacta con la criba numerosas veces mientras desciende a lo largo de la misma. Las partículas menores a través de los agujeros, mientras el material mayor permanece en el tambor. En ocasiones, el tambor va a equipado con cuchillas en el primer tercio del tambor, que se usan como rompedores de bolsas. Los materiales gruesos que lleguen al final del tambor, sufrirán una separación magnética para los materiales férreos y una separación manual. Cribas de disco (Trómel):



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Su aplicación es la misma que en las cribas giratorias. Consiste en una serie de ejes horizontales paralelos equipando con una serie de discos entrelazados dentados. Al introducirse los residuos, la fracción fina cae entre los ejes mientras la fracción gruesa corre por encima de ellos, como si de una cinta transportadora se tratase.

Las cribas también se utilizan en la recolección de la aceituna: La criba, colocada en la máquina formando un pequeño ángulo con la horizontal, está dotada de un sistema que la hace vibrar, el cual, además de ayudar a mejorar la calidad de la limpieza, obliga a desplazarse más rápidamente sobre ella las aceitunas y las impurezas que, naturalmente, ni pueden ser arrastradas por la corriente de aire ni caben entre los redondos. Una segunda criba se instala a continuación de la primera, construida también de redondos calibrados de acero, pero con una separación tal que permiten el paso entre ellos de las aceitunas y las impurezas de tamaño semejante a ellas e impide el paso de objetos de mayor tamaño que caen fuera de la máquina. Algunas de las aventadoras comerciales están dotadas de un mecanismo alternativo de limpieza de cribas, que evita atascos y detenciones y aumenta la calidad de la limpieza obtenida. Estas máquinas tienen un funcionamiento continuado sin problemas y e puede adquirir en el mercado fabricadas por gran número de casas constructoras, existiendo versiones accionadas por motor alternativo auxiliar, por motor eléctrico y por la toma de fuerza del tractor, si bien, este último modelo, aunque es de menor precio, exige un tractor, por lo que es desaconsejable económicamente.



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Una vez separados del fruto los elementos gruesos, los finos, las hojas y los brotes derribados durante la recolección, las aceitunas con impurezas de tamaño parecido al suyo deben ser sometidas, si es necesario, a un lavado previo a su elaboración. Las tendencias que hoy tiene la fabricación de los vibradores surgen al aplicar razonablemente el conocimiento que aporta la experiencia en el uso de estas máquinas, y entre otras están encaminadas hacia los siguientes objetivos:

•

Mejoras en el equipo hidráulico.

•

Reducción de la potencia motriz necesaria.

•

Mejoras en el sistema de accionamiento de los contrapesos.

•

Mejoras en el sistema de agarre del árbol.

•

Mejoras en las condiciones de trabajo de los rodamientos soporte de los contrapesos.

•

Reducción del peso del conjunto de la cabeza vibradora.

Hoy en día se opta por la solución hidráulica con claros objetivos:

•

Posibilidad de adaptación a cualquier vibrador comercial tanto nuevo, como usado.

•

Economía de costes de producción.

•

Simplicidad

•

Durabilidad

•

Pérdida nula de la potencia motriz.

Las soluciones clásicas adoptadas por los fabricantes, para el accionamiento de los contrapesos, presentan defectos que hacen que los vibradores tengan algunos problemas durante su funcionamiento que serían evitables mediante al utilización de otros sistemas de transmisión.



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Alrededor de un 22% de la aceituna recolectada utiliza la vibración. DIVERSAS FUENTES

Nueva tecnología de cribado de astillas por espesor: El sistema de astillas por espesor que instalado en fábrica de Sunila Oy leva una nueva criba SpiRollTm, una criba de finos DiamondRollTM y un separador por densida, que elimina las piedras y trozos de metal; además lleva dos cortadoras para astillas grandes y toda la instalación de transporte. La criba SpirollTM (patentada) consiste en una serie de ejes paralelos con surcos en espiral, que giran en la misma dirección. Sin embargo, la dirección en la que se han mecanizado los surcos en los rodillos cromados va alternando, para ofrecer una configuración en V. A medida que las astillas salen de la criba, entran en las Vs que se forman entre cada dos rodillos contiguos y, según su grosor, pasan por la criba o de ella a la cortadora, donde son cortadas de nuevo. De este modo, la anchura que queda entre dos rodillos contiguos es la que determina el tamaño de las astillas, para ser aceptadas o deshechas. Las primeras que pasan son, naturalmente, las más finas, seguidas por el resto de tamaños “aceptados”. Las astillas más pequeñas y el serrín pasan después por la criba DiamondRollTM, donde son cribadas de nuevo. El nuevo sistema, como una única línea de cribado capaz de procesar 800 m3 de astillas por hora, se montó durante el verano. La criba DiamondRollTM se compone de rodillos de superficie endurecida, con un dibujo de diamante hecho con precisión. Las partículas finas quedan en los valles de las ranuras de los cilindros y pasan entre ellos a medida que varía su velocidad. El serrín pasa por la criba junto con las astillas “aceptadas”.



Si la criba DiamondRollTM funciona a baja velocidad, puede eliminar hasta más del 95% de los finos. A velocidad media elimina aproximadamente el 90%, con pérdidas de finos (serrín) de sólo el 10-20%. Con un sistema convencional de cribado, se eliminará el 50-70% de los finos con pérdidas del 30-50% de serrín. Las astillas más gruesas pasan, a través de un separador de densidad, a las coradoras Rauma, en las que entran por el entran por el centro para aprovechar toda su anchura. Unas placas de separación distribuye uniformemente las astillas entre el cilindro base y el de la cuchilla. Las astillas más grandes son enviadas contra la superficie interior del cilindro de la cuchilla, que gira en la misma dirección que el otro pero más lentamente. La fuerza centrífuga hace que las astillas, al ser cortadas, se presenten planas, lo que produce un corte a la veta y reduce los finos. Vibrado vertical: Nuevas bandejas vibratorias eliminan contaminantes y polvo orgánico. La criba Dura-Screen 600 utiliza un vibrador eléctrico para reducir el ruido y la potencia consumida durante su uso. EL motor vibrador eléctrico está disponible en varios voltajes y puede acomodarse a ellos. El Dura-Screen 600 se ha diseñado para trabajo silencioso, servicio fácil y máxima capacidad de trabajo. Requiere una limpieza mínima y se adapta mucho a otros productos que hay en el mercado. De Nordson.

1.1.3.7.

Descripción del conjunto general

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El conjunto general, como se ha descrito anteriormente, se ha analizado de forma modular, dividiéndolo en subconjuntos. Los subconjuntos son: 1. Las cuatro bases de apoyo: Están situadas en cada uno de las cuatro esquinas de la estructura. Constituyen el único anclaje fijo con el terreno sobre el que se apoya la criba vibrante. 2. La base pivotante: Está situada bajo la polea pequeña. Su uso en este tipo de máquinas es opcional. 3. Los bastidores o gualderas: Están situadas a ambos lados de la criba vibrante. Constituyen la parte del armazón de la estructura que por su orientación está menos sometida a las vibraciones. 4. Las bandejas vibrantes: Están situadas en la superficie de cribado, perpendiculares a las gualderas y con la inclinación de 20º respecto a la horizontal. Constituyen la zona más crítica a la hora del ajuste del cribado ya que mantienen tensas las mallas.



5. Las mallas: Están situadas sobre las bandejas vibrantes. Constituyen la actividad última del cribado y su elección es crucial que sea adecuada para que la actividad no llegue a ser antieconómica. 6. El motor eléctrico: Está situado solidario con la polea pequeña. Constituye la fuente de energía del sistema de transmisión que genera el vibrado de la criba. 7. El sistema de transmisión: Está situado entre la base pivotante y el orificio de las gualderas en el que se aloja el eje desequilibrado. Transmite la vibración deseada a la criba vibrante. 8. El tolvín de alimentación: Está situado solidario a la bandeja superior en su parte más elevada, como una prolongación de esta. Su uso en este tipo de máquinas es opcional.

Las cribas de dos bandejas de este tipo pueden realizarse por módulos atendiendo a estos parámetros de diseño, para facilitar la fabricación y estandarización. Los valores, sobre todo los dimensionales, son estimativos:

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Motor:

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Se usan de 5,5 CV o 7,5 CV. En nuestro caso es de 7,5 CV.

Peso vibrante: Rpm:


Varía de 1150 a 2730 kg. En nuestro caso es 2145 kg.

Siempre de 1040 rpm.

Dimensión A (ancho de malla):

Varía de 1219 a 1820 mm. En nuestro caso es de

unos 1829 mm.1 Dimensión C (ancho entre cdg bases de apoyo):

Varía de 1471 a 2085 mm. En

nuestro caso es de unos 2085 mm. Dimensión D (distancia entre eje de simetría de poleas y de mallas):

Varía

de

920 a 1225 mm. En nuestro caso es de unos 1225 mm. Dimensión E (distancia según inclinación desde extremo superior de la gualdera hasta cdg polea conducida):


unos 2020 mm. Dimensión F (distancia según inclinación desde cdg polea conducida hasta extremo inferior de la gualdera):

Varía de 1244 a 2466 mm. En nuestro caso es de unos 1857

mm. Dimensión G (distancia perpendicular a la inclinación desde cdg polea conducida hasta extremo superior de la gualdera): Varía de 463 a 502 mm. En nuestro caso es de unos 463 mm. Dimensión H (distancia perpendicular a la inclinación desde el suelo hasta cdg polea conducida): Varía de 535 a 630 mm. En nuestro caso es de unos 610 mm.

El valor de A no puede sobrepasar los 2,3 m porque todo elemento que sobrepase en más de una dimensión los 2,3 m necesita un transporte especial por carretera que resulta mucho más caro que el transporte ordinario.

1



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Dimensión J (distancia horizontal desde cdg base de apoyo superior hasta cdg polea conducida): Varía de 721 a 1850 mm. En nuestro caso es de 1292 mm. Dimensión K (distancia horizontal desde cdg polea conducida hasta base de apoyo inferior):

Varía de 850 a 2006 mm. En nuestro caso es de 1422 mm.

Parámetro N (Número de resortes por apoyo): Puede ser uno o dos resortes por apoyo. En nuestro caso son dos resortes. Dimensión R (distancia perpendicular a la inclinación desde extremo inferior gualdera hasta cdg polea conducida):


unos 452 mm. Dimensión T (distancia desde protección contrapeso hasta eje de simetría de mallas): Varía de 787 a 1092 mm. En nuestro caso es de 1092 mm. Dimensión X (distancia entre cdg de las poleas):

Siempre es de 825 mm.

Dimensión AA (distancia horizontal desde extremo superior gualdera hasta cdg polea conducida): Varía de 1169 a 2298 mm. En nuestro caso es de unos 1740 mm. Dimensión AB (distancia horizontal desde cdg polea conducida hasta extremo inferior gualdera): Varía de 1327 a 2489 mm. En nuestro caso es de 1903 mm. Dimensión AD (distancia vertical desde extremo superior gualdera hasta extremo inferior gualdera): Varía de 1166 a 2709 mm. En nuestro caso es de unos 2226 mm. 1.1.3.7.1

RELACIONES ENTRE SUBCONJUNTOS

La principal función de las bases de apoyo es la absorción de la masa vibrante generada por el sistema de transmisión mediante una serie de muelles (dos por cada una, ocho en total). Además deben ser capaces de soportar todo el peso de la estructura y del material a cribar. Está relacionada principalmente con el sistema de



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transmisión por la absorción de las vibraciones y con las gualderas por estar atornilladas a ellas. La principal función de la base pivotante es evitar que el sistema de transmisión de desalinee o pierda parte de su simetría y por tanto transmita vibraciones no deseables, las cuales disminuirían la vida útil de la máquina. Está relacionada principalmente con el sistema de transmisión, en concreto con la polea pequeña, con la cual es solidaria. La principal función de las gualderas es proporcionar robustez a la criba y conseguir mantenerse solidarias a ellas, que las bandejas vibrantes y las bases de apoyo se mantengan en su posición inicial para conseguir una vida útil lo más prolongada posible. Están relacionadas principalmente con las bases de apoyo, las bandejas vibrantes y el eje transmisor de las vibraciones con sus contrapesos. La principal función de las bandejas vibrantes es mantener tensas las mallas, las cuales están tendidas sobre ellas, evitando en todo momento un cambio en la amplitud de modo que el cribado sea ineficiente. Están relacionadas principalmente con las mallas ya que son su soporte, con la gualderas porque las sostienen y con el sistema de transmisión ya que sufren la vibración continua generada por éste. La principal función de las mallas es mediante sus oberturas homogéneas, conseguir el cribado del material. Si no son adecuadas para el material en particular a cribar, aunque el resto de la criba funcione perfectamente, la máquina no logrará realizar su función, por lo que su buena elección es fundamental. Están relacionadas principalmente con las bandejas vibrantes, sobre las que se tienden y las mantienen sujetas, y con el sistema de transmisión que proporciona la vibración con la velocidad de rotación y amplitud adecuadas para conseguir acercarse a los parámetros básicos de cálculo óptimos (capa, aceleración y amplitud). La principal función del motor eléctrico es de proporcionar de forma continua la energía mecánica necesaria a través de su eje para que esta se transmita hasta



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generar la cadencia de la vibración. Está relacionado principalmente con el sistema de transmisión, en concreto con la polea pequeña que es la conductora, y con la base pivotante, sobre la que está situada dicha polea. El sistema de transmisión se encarga principalmente de proporcionar de forma continua el movimiento vibratorio deseado para el cribado del material. Lo realiza transformando la energía mecánica que le llega del motor eléctrico a la polea conductora hasta un movimiento de rotación en el eje desequilibrado mediante amplitudes. Está relacionado principalmente con la base pivotante, sobre la que se encuentra la polea conductora, con el motor eléctrico, que le proporciona la energía mecánica necesaria a través de su eje, y con las gualderas, que alojan el eje desequilibrado por los contrapesos. La principal función del tolvín de alimentación es la de proporcionar una entrada controlada y segura al material a cribar, consiguiendo un funcionamiento continuo predecible y evitando el desgaste y sufrimiento innecesario de los materiales.

1.1.3.8. 1.1.3.8.1.

Estudios realizados con CosmosWorks BASES DE APOYO

Estudio estático Se ha definido la gravedad normal en la superficie de la Tierra. La base inferior inclinada se ha modelado con la restricción fija, ni se puede mover ni puede girar, es estacionaria. Puesto que no estamos seguro de cuál puede ser el peso que puede llegar a tener la criba en máxima carga, se ha estimado que cada base de apoyo (recordemos que hay cuatro iguales, una en cada esquina) debe soportar en el caso más desfavorable, la cuarta parte del peso neto de la criba más 250 kgf, considerando que la distancia entre el cdg del conjunto y las bases de apoyo es la misma (1000kgf de carga como



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mucho). El peso neto de una criba de estas características ronda los 3250 kg. Es decir, estimamos que la carga total máxima en forma de fuerza distribuida en el caso más desfavorable que puede llegar a tener que soportar cada base de apoyo es de 1062,5 kgf (3250 kgf/4 + 250 kgf). Esta estimación es bastante fiel a la realidad. Suponemos que la carga se reparte entre las dos pletinas horizontales (~531 kgf cada una) de forma uniforme. Los muelles se han modelado como conectores tipo muelle y la gravedad.

1 cara fija (la de contacto con la superficie) y 2 caras con rodillo/desplazamiento (las dos pletinas). 2 cargas con 531 kg de fuerza (sobre parte superior de las pletinas). 1 conector tipo muelle de constante 1218 lb

in

= 213304 N

m

.

Material: Acero al carbono no aleado (excepto muelles) Malla con elementos sólidos tetraédricos de alta calidad. 10310 elementos y 17646 nodos. Solver tipo Direct Sparse. Temperatura de referencia a deformación unitaria cero: 25ºC.


Mayor esfuerzo principal: 45,6 MPa

Tensiones según von Mises: 73,9 MPa


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Mayor deformación unitaria principal: 1,458 ⋅10 −7

Mayor desplazamiento: 2,527 ⋅10 −8 m según el eje Z

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Estudio térmico Como caso más desfavorable en el estudio térmico, vamos a suponer que la gualdera se va a someter a un gradiente de temperatura entre caras de 50º (suponemos 50ºC en la cara externa, en contacto con el ambiente y 0ºC en la cara interna, en contacto con las astillas húmedas). Material: Acero al carbono no aleado Restricciones: 1 cara de contacto gualderas con 0ºC. Caras en contacto con el ambiente con 50ºC. Información de malla: Malla estándar con elementos sólidos tetraédricos. Calidad alta. Número de elementos: 44512. Número de nodos: 89667. Estado de contacto: Caras en contacto – Unido Resultados:



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Distribución de temperaturas:

Como vemos, las piezas más sometidas a cambios de temperatura son las situadas sobre la pletina horizontal superior. El mayor gradiente de temperatura se da en la vertical y corresponde a 5279,91 K/m. Estudio dinámico Se ha definido de nuevo la gravedad normal respecto a la superficie de la Tierra. La base inferior inclinada se ha modelado con la restricción fija, ni se puede mover ni puede girar, es estacionaria. La zona de contacto con la gualdera se ha modelado con la restricción rodillo/deslizamiento, ya que no puede moverse de ese plano. Se ha definido una fuerza normal y otra transversal como cargas de compresión y en sentido contrario a la entrada de material (orientado como en la figura). En el apartado de cálculos veremos que se trata de 121 kgf en horizontal y 195 kgf en vertical por apoyo.



En lugar de utilizar los muelles diseñados, se ha definido un conector tipo muelle con una constante de 1218 lb

in

= 213304 N

que cada uno tiene una constante de 609 lb

in

m

para simular la acción de estos, ya

= 106652 N

m

. Esto se realiza para que el

CosmosWorks considere la acción de los muelles, ya que de otro modo los consideraría piezas tan rígidas como las demás. El material de las piezas es acero al carbono no aleado (salvo los muelles).

Se ha utilizado una malla con sólidos tetraédricos, con 10310 elementos y 17646 nodos y 52014 grados de libertad. El solver utilizado es tipo Direct Sparse (obligado por la presencia de conectores tipo muelle), utilizando muelle tipo blando para estabilizar el modelo. Se han calculado cinco frecuencias (de las 52014 que permite el modelo). Los desplazamientos en la vertical debidos a las tensiones son los que ofrecen resultados más dispares entre la parte superior de la pieza (la sujeta a la gualdera) y la parte inferior (la anclada al suelo), como vemos a continuación.

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El mayor desplazamiento resultante aparece en los extremos de la pletina situada sobre los muelles.

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Modos de vibración:

Forma modal 1 172,46 Hz = 10347,6 rpm


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Forma modal 3

Forma modal 4

880,81 Hz = 52848,6 rpm

1056,1 Hz = 63366 rpm

Forma modal 5 1071,9 Hz = 64314 rpm 1.1.3.8.2.


Estudio estático Como caso más desfavorable en el estudio estático, vamos a suponer que la mitad del peso bruto de la criba (que como hemos considerado antes, puede llegar a los 4250 kg, por tanto, la mitad de dicho peso es de unos 2125 kg) incida de forma uniforme sobre una de las caras de la gualdera, manteniendo sus cuatro extremos fijos, y así provocando una deformación más pronunciada. Material: Acero inoxidable al cromo Restricciones: 20 caras fijas (todo el contorno) Fuerzas: 1 Cara, aplicar fuerza -2125 kgf a lo largo de la axial, con respecto a la referencia seleccionada Cara< 1 > utilizando distribución uniforme.

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Información de malla: Malla estándar con elementos sólidos tetraédricos. Calidad alta. Número de elementos: 44512. Número de nodos: 89667. Opción térmica: Temperatura de referencia a deformación unitaria cero: 25 ºC Estado de contacto: Caras en contacto – Unido Resultados: Mayor de los tres esfuerzos principales:

La escala de deformación es del orden de 246, muy exagerada. El mayor esfuerzo puntual por unidad de superficie es de 820 kg

cm 2

.

Mayor de los desplazamientos:

La mayor deformación se da en la franja roja y resulta ser de 2,183 mm

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Verificación de diseño por tensiones de von Mises:

Hay tres franjas de acumulación de tensiones. El factor de seguridad mínimo es de 2,4. Estudio térmico Como caso más desfavorable en el estudio térmico, vamos a suponer que la gualdera se va a someter a un gradiente de temperatura entre caras de 50º (suponemos 50ºC en la cara externa, en contacto con el ambiente y 0ºC en la cara interna, en contacto con las astillas húmedas). Material: Acero inoxidable al cromo Restricciones: 1 cara con 0ºC. 1 cara con 50ºC. L Información de malla: Malla estándar con elementos sólidos tetraédricos. Calidad alta. Número de elementos: 44512. Número de nodos: 89667. Estado de contacto: Caras en contacto – Unido Resultados: Mayor gradiente de temperatura:

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Se produce en la dirección perpendicular a las superficies. Tiene un valor de 8586,96

K

m

.

Estudio dinámico Como caso más desfavorable en el estudio dinámico, vamos a suponer que la gualdera tiene fijo el orificio destinado a alojar el eje, y éste gira a la velocidad habitual de trabajo (1040 rpm). Despreciamos el transitorio de arranque. Material: Acero inoxidable al cromo Restricciones: 4 caras fijas (las dos superiores, la de contacto con las bandejas vibrantes y la del orificio del eje)

Fuerzas: Centrífuga con respecto a Cara < 1 > con velocidad angular -1040 rpm y sin aceleración angular. Carga secuencial. Frecuencias propias: 5 Información de malla: Malla estándar con elementos sólidos tetraédricos. Calidad alta. Número de elementos: 44512. Número de nodos: 89667. Resultados:

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Mayor de las deformaciones resultantes:

En el eje X. Están íntimamente relacionadas con los modos de las frecuencias propias Formas modales:

Forma modal 1 38,434 Hz = 2306 rpm


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Forma modal 5 49,758 Hz = 2985 rpm Hay que evitar frecuencias mayores de 2000 rpm para no acercarse a las frecuencias naturales. 1.1.3.8.3.

BANDEJAS VIBRANTES

Estudio estático Como caso más desfavorable en el estudio estático, vamos a suponer que la mitad del peso máximo que estimamos puede llegar a alcanzar la carga (500 kg, la mitad de 1000 kg) de forma puntual en la zona más elevada de la bandeja superior, simulando una llegada brusca del material a cribar. También se tendrá en cuenta la acción de la gravedad.

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109

Material: Acero inoxidable al cromo 7 caras fijas. 1 cara con 500 kgf perpendiculares. Gravedad de 9,8 m

s2

20º

respecto a la vertical del ensamblaje. Malla con elementos sólidos tetraédricos de alta calidad. 31796 elementos y 66591 nodos. Solver tipo Direct Sparse de alta calidad con efecto de rigidización por tensión. Temperatura de referencia a deformación unitaria cero: 25ºC. La escala de deformación es bastante considerable. Mayor esfuerzo normal: 69,8 MPa



Mayor esfuerzo cortante: 40,9 MPa


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Tensiones de von Mises: 88,2 MPa

Mayor deformación unitaria principal: 2,5 ⋅10 −4

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Mayor desplazamiento: 0,0286 mm

Verificación de diseño: Según criterio de von Mises, un coeficiente de seguridad al menos de 2.

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No se prevén grandes gradientes de temperatura en las bandejas puesto en todo momento están en contacto con el material a cribar, y al estar este en estado húmedo, las refrigera. A la vista de las mínimas deformaciones producidas por una carga puntual de 500 kg sobre una de los perfiles de la bandeja, los efectos producidos por una carga vibrante de 2145 kg no serán mucho mayores. El estudio a fatiga sería más adecuado. Como el factor clave en este tipo de máquinas son los rodamientos y el deterioro del eje motriz, no se realizará. 1.1.3.8.4.

MALLAS

Análisis estático (1000kg) Se realizará un estudio estático de carga puntual sobre la bandeja superior (la de oberturas de 60x10). Vamos a suponer, como caso más desfavorable, que la malla sólo se apoya en sus extremos, obviando las pletinas de apoyo con las que cuenta la bandeja vibrante

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donde se apoya. También se ha incluido el efecto de la gravedad. La carga, de 1000 kg, se ha acumulado en el extremo de entrada de material de cribado a la malla para maximizar el efecto que pudiera causar.

Aunque en las imágenes de arriba se indica la gravedad, al estar hecha la malla de poliuretano de alta densidad flexible ⎛⎜190 kg 3 ⎞⎟ , despreciamos su efecto ya que m ⎠ ⎝ alcanza apenas los 12 kg de peso. Material: Poliuretano de alta densidad 4 caras y 2 aristas fijas (todo el contorno). 1 cara con 1000 kgf perpendiculares hacia abajo. Malla con elementos sólidos tetraédricos de alta calidad. 52654 elementos y 22830 nodos. La malla es más grosera que otras por las dimensiones de las mallas. Solver tipo Direct Sparse de alta calidad con efecto de rigidización por tensión. Temperatura de referencia a deformación unitaria cero: 25ºC. Mayor esfuerzo: 6 MPa, normal en dirección X

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Tensiones según von Mises: 5,3 MPa

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Mayor deformación unitaria: 0,0198, producida por la tensión cortante en dirección Y en el plano YZ. Es mayor que la mayor de las principales.

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Mayor desplazamiento: 0,63 mm, en dirección X. Como la máxima luz que van a ver las mallas es de 315 mm y hemos hecho el estudio con una luz de 1829 mm (todo el ancho), haciendo una regla de tres, las deformaciones en las condiciones de trabajo

(

ante la carga de estudio deberían ser casi 6 veces menores 1829

Deformada: con escala de deformación de 8,6817

315

)

≈ 5,806 .

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Según el criterio de von Mises, deberá tener un factor de seguridad de al menos 4,2. Las zonas más desfavorables están en las zonas rojas que se corresponden con las zonas centrales de las franjas laterales, en concreto en las zonas de contacto con las ranuras.

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119

No hace falta un análisis térmico ya que el poliuretano aguanta temperaturas desde 37ºC hasta 80ºC sin deformarse. Las astillas llegarán a una temperatura perteneciente a este rango. 1.1.3.8.5.

SISTEMA DE TRANSMISIÓN

Vamos a estudiar los efectos del giro habitual del eje sobre este mismo, por el efecto desequilibrante de los contrapesos. Análisis dinámico Por problemas con el software, se han sustituido los rodamientos específicos por piezas con dimensiones principales idénticas, a saber, diámetro interior de 140 mm, diámetro exterior de 300 mm, ancho de 102 mm, y redondeo en las aristas de 5 mm. Tod0s los componentes del estudio (eje, contrapesos y rodamientos simulados), se ha realizado

con

acero

aleado.

Todo

el

conjunto

en

la

fabricación

estará

convenientemente protegido y estanco por lo que no es necesario que se fabriquen de acero inoxidable. Como caso en el estudio dinámico, vamos a suponer que el eje está girando a las revoluciones deseadas de trabajo, 1040 rpm, sin aceleración angular, en el sentido de avance de la criba, y que todo el conjunto es solidario. Se desprecia el transitorio de arranque. Material: Acero aleado Restricciones: No hay. Todo el conjunto gira solidariamente. Como se ve en la figura, hemos incluido la gravedad y una fuerza oscilante de 2145 kg inclinada 20º con la vertical que representa la masa vibratoria. Visto desde la figura (desde el lado de las poleas), el giro es horario, por lo que la parte superior va de



izquierda a derecha, tal y como viaja el material a cribar, por lo que el giro es el correcto

Fuerzas: Centrífuga con respecto a Cara < 1 > con velocidad angular 1040 rpm en sentido horario y sin aceleración angular. Dos cargas de apoyos en rodamientos (una por cada conjunto de rodamientos) de valores 2145 kg y -2145 kg respectivamente inclinadas 20º con la vertical. Información de malla: Malla con elementos sólidos tetraédricos. Calidad alta. Número de elementos: 57626. Número de nodos: 91681 Solver tipo FFEplus.

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Resultados: Máximo desplazamiento : 63mm en la dirección Y

Máximo desplazamiento resultante: 69 mm

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Para calcular las cinco primeras frecuencias propias, incluimos una restricción de traslación en la zona de contacto con la polea conductora. Nuevos desplazamientos: Máximo desplazamiento: 241 mm en ladirección Z

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Máximo desplazamiento resultante: 230 mm

Formas modales:

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Las dos primeras formas modales se corresponden con 11,166 Hz y con 11,184 Hz; 669,96 rpm y 671,04 rpm respectivamente. Estas velocidades son menores que la de trabajo (1040 rpm), por lo que en el arranque debemos asegurarnos que el sistema de transmisión se encuentra en esas velocidades el menor tiempo posible, reduciendo el transitorio al mínimo. Este es crítico para conseguir una vida útil prolongada.





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125


1.1.4. 1.1.4.1.


MARCO LEGAL Marco Normativo Español

El marco normativo español en esta materia está supeditado al de la Unión Europea.

1.1.4.2.

Marco Normativo Europeo: Directiva 98/37 CE

La Directiva relativa a la aproximación de legislaciones de los Estados miembros de la UE sobre máquinas es la 98/37/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 22 de junio de 1998. Dicha Directiva da una definición específica de máquina y componente de seguridad. Además permite a los estados miembros de la UE ser más restrictivos en estos aspectos si cumple dicha Directiva. Deja claro que en ferias o exposiciones se podrán presentar máquinas o componentes de seguridad que no cumplan la Directiva siempre y cuando lo especifique claramente. El Marcado CE resulta obligatorio. En ningún caso se podrán poner en peligro la seguridad de las personas y en su caso, de animales domésticos o de bienes. El fabricante debe cumplir la Directiva y estar seguro de ello antes de comercializar su producto. El marcado CE se pondrá de manera clara y visible de conformidad, puede haber otro marcado siempre y cuando no reduzca la visibilidad ni la legibilidad del marcado CE y no induzca a error. Da definiciones concretas de zona peligrosa, persona expuesta y operador. Obliga a tomar medidas para suprimir los riesgos de accidente durante la vida útil previsible de la máquina, incluidas las fases de montaje y desmontaje de la misma. Será obligatorio la integración de la seguridad en el diseño y fabricación de la máquina, el establecimiento de unas medidas de protección y la formación especial en un equipo individual si se requiere. Además se deben presentar las

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contraindicaciones del empleo de la máquina y en la medida de lo posible, reducir la molestia, fatiga y tensión psíquica (estrés) del operador. Deberán utilizarse materiales y productos que no entrañen riesgos para la seguridad y la salud, especialmente con la manipulación de los fluidos. El alumbrado deberá ser el necesario pero nunca molesto. También el manejo y la manipulación deberá ser segura y posible y también deberá ser fácilmente desplazable. No pueden producirse situaciones peligrosas en caso de error de lógica de las maniobras. En especial, el desbloqueo de la parada de emergencia no puede volver a poner en marcha la máquina bajo ningún concepto, sólo autorizar que vuelva a arrancar la máquina. Si la estabilidad no está garantizada, hay que disponer de medios de fijación adecuados. Si la herramienta y pieza de trabajo entran en contacto, deben estar en las condiciones normales de trabajo. No debe haber aristas vivas, ni ángulos pronunciados ni superficies rugosas. Deberá haber dispositivos de enclavamiento (resguardos). La máquina debe estar diseñada, fabricada y equipada para prevenir o posibilitar la prevención de todos los riegos de su fuente energética (eléctrica, hidráulica, neumática, térmica, química, mecánica, potencial, cinética, …). Se deberá atender a todo tipo de riesgos (vibraciones, emisiones de polvo y gas, …). La regulación, mantenimiento, reparación y limpieza se realizarán con la máquina parada. Hay que limitar las causas de intervención del operador y las señales de advertencia deberán ser inteligibles para ellos. Como marcado obligatorio encontramos: -

Nombre y dirección del fabricante

-

Marcado CE

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-

Designación de serie o del modelo

-

Número de serie, si existiera

-

Año de fabricación

-

Atmósfera explosiva, si la hubiera

-

Velocidades máximas, diámetros máximos, masa y demás parámetros

esenciales -

Normas usadas

Cuando la máquina tenga grandes dimensiones se puede sustituir la indicación del nivel de potencia acústica por la indicación de los niveles de presión acústica continuos, equivalentes a lugares especificados en torno a la máquina. Deberá indicarse como se puede trasladar la máquina, si se puede hacer en módulos. Deberán incluirse unos principios de ergonomía en la conducción. Los sistemas de extinción y los extintores deben ser accesibles. La máquina debe estar equipada de tal forma que las cargas eléctricas puedan fluir hacia la tierra (riesgos por un rayo), estén o no estén a la intemperie. Las indicaciones como la carga nominal deberán ser perfectamente visibles en las máquinas. El marcado CE deberá ser el siguiente:

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128



Los diferentes elementos de marcado deberán medir como mínimo 5 mm de lado, excepto en máquinas muy pequeñas.

1.1.4.3.

Informe Marcado CE

Máquina Criba Vibrante de dos bandejas. Objeto del informe El presente informe tiene por objeto el establecimiento de la normativa aplicable al diseño, cálculo y fabricación de la máquina de estudio, para la determinación de las posibles carencias y obligaciones detectadas para la conformidad con el MARCADO “CE” y la DECLARACIÓN DE CONFORMIDAD “CE”. Con la conformidad se permitirá la libre circulación y comercialización por todo el territorio comunitario (así como con las exigencias de las diferentes Administraciones (nacionales y comunitarias). Lista de normas propuesta para el Marcado CE Las normas de aplicación que se proponen se estructuran en tres grupos:

•

Normas base

Las normas que regirán el cumplimiento y exigencias básicas aplicables a la máquina.

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129


•


Normas armonizadas

Normas que derivan en la conformidad de las normas base, que están especificadas como tales y que son de obligado cumplimiento en el caso que corresponda. Las Normas Armonizadas son las que complementan la Norma Base. De toda la lista de normas armonizadas en vigor, deberán seleccionarse aquellas de aplicación específica a la máquina.

•

Normas y especificaciones técnicas usadas

Otras normas que se empleen en el diseño, cálculo y construcción, que sin ser normas base y normas armonizadas, regulan los aspectos antes mencionados para los elementos correspondientes y, en su caso, de obligado cumplimiento por la Administración. Normas Base DIRECTIVA 98/37/CE

Aproximación de legislaciones de los Estados

miembros sobre máquinas. Normas Armonizadas según directiva 98/37/CE2 UNE EN 292-1: 1993 Seguridad de las maquinas. Conceptos básicos, principios generales para el diseño. Parte 1: Terminología básica, metodología. (Versión oficial en 292-1:1991).

UNE EN 292-2: 1993

2 La nomenclatura empleada es: Ai = {añadido i a la norma} Ai/ AC = {corrección al añadido i} La norma completa sería la norma + el añadido + la corrección del añadido

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130



UNE EN 292-2/A1: 1996 UNE EN 292-2/A1: 1997 ERRATUM Seguridad de las máquinas. Conceptos básicos, principios generales para el diseño. Parte 2: Principios y especificaciones técnicas. UNE EN 294: 1993 Seguridad de las máquinas. Distancias de seguridad para impedir que se alcancen zonas peligrosas con los miembros superiores. (Versión oficial en 294:1992 y el corrigendum ac:1993). UNE EN 349: 1994

Seguridad de las maquinas. Distancias mínimas para

evitar el aplastamiento de partes del cuerpo humano. (Versión oficial en 349:1993). UNE EN 547-1: 1997 Seguridad de las máquinas. Medidas del cuerpo humano. Parte 1: Principios para la determinación de las dimensiones requeridas para el paso de todo el cuerpo en las máquinas. UNE EN 547-2: 1997 Seguridad de las máquinas. Medidas del cuerpo humano. Parte 2: Principios para la determinación de las dimensiones requeridas para las aberturas de acceso. UNE EN 563: 1996 UNE EN 563/ A1: 2000 Seguridad de las máquinas. Temperaturas de las superficies accesibles. Datos ergonómicos para establecer los valores de las temperaturas límites de las superficies calientes. UNE EN 811: 1997

Seguridad de las máquinas. Distancias de seguridad para

impedir que se alcancen zonas peligrosas con los miembros inferiores.

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131


UNE EN 953: 1998


Seguridad de las máquinas. Protectores. Prescripciones

generales para el diseño y la fabricación de protectores fijos y móviles. UNE EN 981: 1997

Seguridad de las máquinas. Tipos de señales de peligro y

de ausencia de peligro, audibles y luminosas. UNE EN 1299: 1997 Vibraciones y choques mecánicos. Aislamiento de las vibraciones de las máquinas. Información para la aplicación del aislamiento en la fuente. UNE EN ISO 14122-1: 2002 Seguridad de las máquinas. Medios de acceso permanente a máquinas e instalaciones industriales. Parte 1: Selección de medios de acceso fijos entre dos niveles. (ISO 14122-1:2001). 2. UNE EN ISO 14122-2: 2002

Seguridad de las máquinas. Medios de acceso

permanente a máquinas e instalaciones industriales. Parte 2: Plataformas de trabajo y pasarelas. (ISO 14122-2:2001). UNE EN ISO 14122-3: 2002 Seguridad de las máquinas. Medios de acceso permanente a máquinas e instalaciones industriales. Parte 3: Escaleras, escalas de peldaños y guardacuerpos. (ISO 14122-3:2001). UNE EN 60204-1: 19993

Seguridad de las máquinas. Equipo eléctrico de las

máquinas. Parte 1: Requisitos generales. UNE EN 61310-1: 1995 UNE EN 61310-1: 2000 ERRATUM

3

comprobar si el reglamento electrotécnico de baja tensión exime de esta norma

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132


Página


133

Seguridad de las máquinas. Indicación, marcado y maniobra. Parte 1: Especificaciones para las señales visuales, audibles y táctiles. UNE EN 61310-2: 1997

Seguridad de las máquinas. Indicación, marcado y

maniobra. Parte 2: Especificaciones para el marcado. UNE EN 61310-3: 2001

Seguridad de las máquinas. Indicación, marcado y

maniobra. Parte 3: Requisitos para la ubicación y el funcionamiento de los órganos de accionamiento. Normas y Especificaciones Técnicas a usar Instalación eléctrica REBT (Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión). Diseño Ergonómico UNE EN 547-1:97

Seguridad de las máquinas. Medidas del cuerpo humano.

Parte 1: Principios para la determinación de las dimensiones requeridas para el paso de todo el cuerpo en las máquinas. UNE EN 546-2:97 Seguridad de las máquinas. Medidas del cuerpo humano. Parte 2: Principios para la determinación de las dimensiones requeridas para las aberturas de acceso. UNE EN 547-3:97

Seguridad de las máquinas. Medidas del cuerpo humano.

Parte 3: Datos antropométricos. UNE EN614-1:06

Seguridad

de

las

máquinas.

ergonómico. Parte 1: Terminología y principios generales.

Principios

de

diseño


UNE EN 614-2:01

Página


Seguridad

de

las

máquinas.

Principios

134

de

diseño

ergonómico. Parte 2: Interacciones entre el diseño de las máquinas y las tareas de trabajo. UNE EN 894-1:97

Seguridad de las máquinas. Requisitos ergonómicos para

el diseño de dispositivos de información y mandos. Parte 1: Principios generales de la interacción entre el hombre y los dispositivos de información y mandos. UNE NE 894-2:97 Seguridad de las máquinas. Requisitos ergonómicos para el diseño de dispositivos de información y órganos de accionamiento. Parte 2: Dispositivos de información. UNE EN 894-3:97

Seguridad de las máquinas. Requisitos ergonómicos para

el diseño de dispositivos de información y mandos. Parte 3: Mandos. UNE-EN ISO 6385:04

Principios ergonómicos para el diseño de sistemas

de trabajo. UNE-EN ISO 7250:98

Definiciones de las medidas básicas del cuerpo

humano para el diseño tecnológico. UNE-EN ISO 10075-1:01

Principios ergonómicos relativos a la carga de

trabajo mental. Parte 1: Términos y definiciones generales. UNE-EN ISO 10075-2:01

Principios ergonómicos relativos a al carga de

trabajo mental. Parte 2: Principios de diseño. UNE-EN ISO 10075-3:05

Principios ergonómicos relativos a la carga de

trabajo mental. Parte 1: Principios y requisitos referentes a los métodos para la medida y evaluación de la carga de trabajo mental. UNE-EN ISO 14738:03

Seguridad

de

las

máquinas.

Requisitos

antropométricos para el diseño de puestos de trabajo asociados a máquinas.


Página


135

Biomecánica UNE-EN 1005-1:02 Seguridad de las máquinas. Comportamiento físico del ser humano. Parte 1: Términos y definiciones. UNE-EN 1005-3:04 Seguridad de las máquinas. Comportamiento físico del ser humano. Parte 2: Manejo de máquinas y de sus partes componentes. UNE-EN 1005-3:02 Seguridad de las máquinas. Comportamiento físico del ser humano. Parte 3: Límites de fuerza recomendados por la utilización de máquinas. UNE-EN 1005-3:05 Seguridad de las máquinas. Comportamiento físico del ser humano. Parte 4: Evaluación de las posturas y movimientos de trabajo en relación con las máquinas. Señalización UNE-EN 457:93

Seguridad de las máquinas. Señales auditivas de peligro.

Requisitos generales, diseño y ensayos. UNE-EN 842:97

Seguridad de las máquinas. Señales visuales de peligro.

Requisitos generales. Diseño y ensayos. UNE-EN 981:97

Seguridad de las máquinas. Tipos de señales de peligro y

de ausencia de peligro, audibles y luminosas. UNE-EN 61310-1:96 Seguridad de las máquinas. Indicación, marcado y maniobra. Parte 1: Especificaciones para las señales visuales, audibles y táctiles. Ambiente Térmico UNE-EN ISO 7726:02

Ergonomía

de

Instrumentos de medida de las magnitudes físicas.

los

ambientes

térmicos.


Página


UNE-EN ISO 7730:96

136

Ambientes térmicos moderados. Determinación de

los índices PMV y PPD y especificaciones de las condiciones para el bienestar térmico. UNE-EN ISO 8996:05

Ergonomía del ambiente térmico. Determinación

metabólica. UNE-EN ISO 11079:98

Evaluación de ambientes fríos. Determinación del

aislamiento requerido par la vestimenta. UNE-EN 12515:97

Ambientes térmicos calurosos. Determinación analítica e

interpretación del estrés térmico, basados en el cálculo de la tasa de sudoración requerida. UNE-EB 27243:95

Ambientes calurosos. Estimación del estrés térmico del

hombre en el trabajo basado en el Índice WBGT (temperatura húmeda y temperatura del globo). Vibraciones UNE CR 1030-1:1997

Vibraciones

mano-brazo.

Directrices

para

la

reducción de los riesgos por vibraciones. Parte 1: Métodos de ingeniería para el diseño de máquinas. UNE CR 1030-2:1997

Vibraciones

mano-brazo.

Directrices

para

la

reducción de los riesgos por vibraciones. Parte 2: Medidas de gestión en el lugar de trabajo. UNE-EN 1032:1997 Vibraciones mecánicas. Ensayo de maquinaria móvil a fin de determinar valores de emisión de las vibraciones del cuerpo completo. Generalidades.



UNE-EN 1033:1996 Vibraciones mano-brazo. Medida en laboratorio de las vibraciones en la superficie de las empuñaduras de las máquinas guiada manualmente. Generalidades. UNE-EN 1299:1997 Vibraciones y choques mecánicos. Aislamiento de las vibraciones de las máquinas. Información para al aplicación de asilamiento en la fuente. UNE-EN ISO 5349-1:2002 Vibraciones mecánicas. Medición y evaluación de la exposición humana a las vibraciones transmitidas por la mano. Parte 1: Requisitos generales. UNE-EN ISO 5349-2:2002 Vibraciones mecánicas. Medición y evaluación de la exposición humana a las vibraciones transmitidas por la mano. Parte 2: Guía práctica para la medición en el lugar de trabajo. UNE-EN ISO 10819:1996

Vibraciones mecánicas y choques. Vibraciones

mano-brazo. Método para la medida y evaluación de la trasmisibilidad por los guantes a la palma de la mano. UNE CR 12349:1996 Vibraciones mecánicas. Guía relativa a los efectos de las vibraciones sobre la salud del cuerpo humano. UNE-EN ISO 13090-1

Vibraciones mecánicas y choques. Directrices sobre

los aspectos de seguridad en los ensayos y experimentos realizados con personas. Parte 1: Exposición del cuerpo completo a als vibraciones mecánicas y a los choques repetidos. UNE-EN ISO 13753:1999

Vibraciones y choques mecánicos. Método para la

medida de la trasmisibilidad a las vibraciones de los materiales resilientes cargados por el sistema mano-brazo.

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137



UNE ENV 28041:1994

Respuesta

humana

a

las

vibraciones.

Instrumentación de medida. ISO 2631-1:1997

Vibraciones mecánicas. Medición y evaluación de la

exposición humana a las vibraciones transmitida a cuerpo entero.

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138


1.1.5. 1.1.5.1. 1.1.5.1.1.


DESCRIPCIÓN PRODUCTOS DE TRABAJO Materiales ACEROS Y OTROS METALES

Las características de los aceros a emplear se encuentran detalladas en el apartado 1.1.3.2. 1.1.5.1.2.

POLIURETANO DE LAS MALLAS

Las características del poliuretano a emplear se encuentran detalladas en el apartado 1.1.3.2.

1.1.5.2.

Agua que transporta las astillas

Es agua dulce perteneciente al cauce de un río. Presenta una temperatura variable aunque presumiblemente esta será fría. Nunca a más de 80ºC (Tª a la cual el poliuretano empieza a deformarse).

1.1.5.3.

Astillas provenientes de aserradero

Pertenecientes a productos de desecho generalmente en forma de lascas (prismas con una dimensión al menos tres veces superior a cada una de las otras dimensiones) procedentes de un mecanizado básico de la madera. En general serán de una madera de baja calidad y densidad, destinada a productos de uso masivo donde la calidad del material es mucho menos importante que el precio unitario, la abundancia y la maleabilidad (palos de helados, mondadientes, cerillas, etc.).

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139


1.1.6.


DESCRIPCIÓN INSTALACIÓN

1.1.6.1.

Características generales de la máquina

La máquina se instalará al paso de un río en el cual van la astillas procedentes de un aserradero. Antes de llegar a la altura de la máquina se realizará un filtrado para evitar que llegue a la máquina trozos de madera de una dimensión excesiva. Una vez el caudal se introduce en la bandeja superior con la ayuda del tolvín de alimentación (si lo hubiere) o de forma directa se formará una capa de material. Se cribará con una luz de unos 60x20mm (diagonal de aproximadamente 25’’) con una malla con ranuras alargadas como vemos en la figura:

El material no cribado, en el cual se encontrará el material de rechazo (superior a la luz de malla) y los desclasificados (material que no ha podido ser cribado), se devolverá al río. El material que llega a la bandeja inferior se cribará de nuevo, esta vez con una luz de unos 30x10mm (diagonal de aproximadamente 12,5’’) y con el mismo patrón que la superior. Las astillas que superen de nuevo el cribado también serán devueltas al río. Las astillas que no superen el segundo cribado formarán las astillas clasificadas. Podemos afirmar haciendo un símil con el término eléctrico que la máquina clasificadora de graneles sólidos (criba vibrante) actúa como un filtro pasa-banda dimensional.

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140



La instalación consta de unos parámetros básicos:

•

Dos bandejas vibrantes

•

Cribado húmedo de astillas de madera

•

Caudal estimado de agua de entre 40 y 80 m3/h

•

Servicio ininterrumpido (3 turnos de 8 horas, 365 días al año)

•

Rango de temperaturas amplio (ΔTª no despreciable)

1.1.6.2.

Características generales de los subconjuntos

Se han descrito previamente en los apartados 1.1.3.5 y 1.1.3.7.

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141


1.1.7.


FUNCIONAMIENTO DE LA MÁQUINA

Una criba vibrante mecánica instalada, utilizada y mantenida de forma apropiada disfrutará de una vida segura y relativamente larga, con un funcionamiento libre de problemas. Como con cualquier máquina pesada y operada por energía mecánica o eléctrica, las cribas vibrantes deben ser usadas apropiadamente para que el personal trabaje de forma segura. Generalmente, los que están familiarizados con las cribas vibrantes son empleados para el diseño de la estructura soporte y de los conductos de transporte de la carga intrínsecos a la criba. Establecen que la estructura es adecuada y libre de respuestas vibratorias para el mecanismo de cribado, que las bandejas son suficientemente grandes y están a la pendiente correcta y están suficientemente limpias de partes móviles. Se aseguran de que los márgenes geométricos y las plataformas de trabajo son adecuadas y permiten acceso a todas las partes de la máquina generalmente inspeccionadas y sobre las que se realiza trabajos de mantenimiento. Deberían asegurarse de que el espacio permitido es adecuado para el manejo y renovación de los soportes de malla u otras piezas que participan directamente en el cribado. Rampas de caída (bandejas) y tolvas La criba vibrante funcionará si se alimenta correctamente. La provisión debe realizarse para una correcta distribución del material sobre la bandeja vibrante superior. Esto puede efectuarse tanto por una alimentación desde una tolva provista como parte de la criba como por un fabricante o una tolva de alimentación estacionaria diseñada por el ingeniero de planta o una empresa externa (como es nuestro caso). En cualquier caso, debe asegurarse fehacientemente que la tolva apropiada distribuye el material a través de todo el ancho de la criba vibrante. Si la criba vibrante no está equipada con una tolva de alimentación, bajo ninguna circunstancias debería el usuario intentar diseñar y acoplar una tolva de alimentación a la criba vibrante.

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Las cribas vibrantes se diseñan para satisfacer unas condiciones específicas de operación (en nuestro caso, astillas procedentes de aserradero). Normalmente estas condiciones de operación están centradas principalmente en la separación de material (como es nuestro caso). Si es necesario acumular material, ya sea por la descarga final o debajo de la criba vibrante, debería hacerse con bandejas y rampas de caída. Ninguna rampa, bandeja o tolva debería ser soldada a al criba vibrante sin previa consulta con el fabricante. Debería tenerse cuidado en el diseño de tolvas estacionarias, la alimentación y descarga sale a chorros para asegurar los márgenes adecuados provistos entre la parte no vibrante y la parte vibrante de la máquina en concordancia con las recomendaciones del fabricante. El fabricante, o bien una compañía de ingeniería debería ser consultada sobre los márgenes adecuados y el diseño de estas rampas. En ocasiones se provoca un cribado húmedo mediante la instalación de tubos de pulverización sujetos al armazón de la estructura que bañan el material a cribar. Puesto que las astillas provienen de un aserradero y vienen a través de un río en nuestro caso no las utilizaremos. Instalación del sistema de transmisión mediante correa y poleas Una apropiada instalación del sistema de transmisión “V-belt” es esencial para una buena vida de la correa. Las recomendaciones de los fabricantes de cribas deberían seguirse cuando se instale el sistema de transmisión. La instalación adecuada de cualquier sistema de transmisión requiere que la transmisión y la correa estén alineadas no escalonadas, para asegurar que la correa realmente corra sobre los surcos de la polea. Equipos emparejados de múltiples correas deberían usarse para prevenir un excesivo deslizamiento durante el arranque y la parada pero no sobretensionarlos

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causando que la criba vibrante abandone el alineamiento de los muelles de las bases de apoyo o reduciendo la vida del motor y/o de los rodamientos de la criba. Algunos fabricantes usan montaje de muelles pretensados auxiliares tirando en la dirección opuesta a la correa (especialmente en cribas suspendidas por cables) para prevenir que la criba se desalinee en los muelles de las bases de apoyo. Algunos fabricantes facilitan cribas con correas de cinta eliminando la necesidad de asegurarse que las correas casen. Una posición apropiada de la transmisión con respecto a la correa conducida es esencial para un correcto funcionamiento. Las cribas vibrantes deberían operarse con una transmisión por correas adecuada que proteja al operario de cualquier tipo de daño.

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144


1.1.8.


MANTENIMIENTO

Para conseguir un buen mantenimiento hay que conocer los dispositivos de seguridad necesarios para utilizar cribas vibrantes. El mantenimiento que se va a realizar a la máquina en cuestión es básicamente preventivo como se indica en este gráfico:

Primero: Leer cuidadosamente el manual de operación y revisar los planos generales de la instalación. Segundo: Revisar los planos de instalación del ingeniero de planta. Tercero: Seleccionar el alzamiento y aparellaje adecuado de los equipos para la colocación de la criba en la posición de operación. Para la protección preventiva de la maquinaria

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1. Después de que la criba esté colocada en la posición de operación, asegurarse de nivelar todos los elementos de montaje. Permitir tanto espacio para el ajuste del ángulo de inclinación como para que resulte práctico. 2. Revisar la placa del motor para el voltaje apropiado y repetir lo previo para el motor eléctrico. Asegurarse de que el motor está conectado con tierra. Después de arrancar el motor de transmisión, revisar la rotación del motor sin correas, asegurándose de que el motor hará el vibrador en la dirección recomendada por el fabricante. 3. Revisar el alineamiento de la transmisión y de la correa conducida con un borde recto antes de determinar la posición final del motor y la criba. 4. Si la criba está suspendida por cables, instalar y ajustar cargas de inercia para minimizar el azote del cable. También, instalar etiquetas para estar seguro de la tensión producida por los componentes de transmisión no desalinean la criba severamente. Además, instalar cables independientes de seguridad para soportar la criba n caso de que los cables de soporte primarios fallen. 5. Revisar que la inclinación es la correcta, como se recomienda, y que hay suficiente espacio para instalar y retirar las bandejas vibrantes, las mallas, las láminas perforadas, etc., y llevar a cabo el mantenimiento necesario. 6. En este punto, determinar que hay márgenes adecuados entre la criba vibrantes y las estructuras fijas como rampas de alimentación, cierres de descarga y tolvas de recogida, tal y como recomiende el fabricante. NO alterar nada de la criba vibrante de ningún modo sin consultar al fabricante. 7. Revisar la tensión y el apriete de toda la tornillería tal y como indica el par de torsión especificado por el fabricante.

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8. Drenar cualquier aceite o grasa conservante de la máquina, recargar y asegurarse de que los rodamientos están adecuadamente lubricados en concordancia con la lubricación recomendad por el fabricante. 9. Revisar la velocidad instantánea de la criba y la dirección de rotación y compararlas con las recomendaciones del manual. 10. Poner en operación la criba sin material y revisar interferencias estructurales y partes sueltas. 11. Vigilar que no haya una vibración anormal en la estructura. Si la estructura continúa vibrando, solicitar al ingeniero de diseño de planta que añada refuerzos necesarios. 12. Asegurarse de que los ángulos en las tolvas y rampas son suficientes para que el material fluya libremente y no retroceda ni haga contacto con la criba. 13. Después de un período de operación de dos a cuatro horas, retensionar las bandejas vibrantes y revisar las temperaturas de los rodamientos por el sobrecalentamiento. 14. Evitar soldadura en el armazón de la estructura. Cuando no se pueda evitarse, estar seguro de fijar a tierra la armadura para prevenir arqueamientos de los rodamientos. Estar seguro de que la correa de transmisión, los trapos llenos de aceite, madera, goma y cualquier otro material combustible adyacente a herramientas cortantes o soldadas se retiren o cubran para prevenir incendios. Para la protección del personal

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1. Estar provisto de un dispositivo de arranque remoto de alarma y un control de parada de emergencia a la criba. Colocar cierres de seguridad en el panel de control. 2. Estar provisto de un equipo adecuado eléctrico conectado a tierra. Las cribas montadas sobre aisladores de goma requerirán una electricidad estática conectada a tierra. 3. Estar seguro de que todas las partes rotativas tales como poleas, volantes, ejes, acoplamientos y correas están resguardados y que las protecciones están en su lugar y bien sujetas. 4. No llevar a cabo mantenimiento o lubricación en una criba que esté en funcionamiento. 5. Comprobar el material elástico de la criba. Si es necesario, proporcionar cierres de vertido independientes de la criba. 6. Mantener limpia la zona de la criba, retirar vertidos de lubricante, desechar superficies de cribado, tornillos, tuercas y rodamientos de bolas. El mantenimiento correctivo se adapta al problema sufrido por la criba. Hay muchos problemas que pueden tener múltiples causas. Por ejemplo, si la criba no arranca, dentro de las posibles soluciones están el revisar la administración de energía, o cualquier tipo de aparellaje eléctrico. Si el motor es el que no arranca, puede deberse por un voltaje insuficiente o por cables defectuosos. En otro caso lo mejor es sustituir o reajustas el motor. Si el motor se sobrecalienta, puede deberse a una incorrecta lubricación de los rodamientos o a que el motor sea defectuoso o demasiado pequeño. En este caso hay

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que limpiar los rodamientos y lubricarlos apropiadamente o bien reemplazarlos si están dañados. El fabricante debería ser consultado antes de realizar ninguna modificación a al criba vibrante para minimizar cualquier posible daño o fallo prematuro. El sobrecalentamiento del motor o del vibrador puede deberse a una sobrecarga en el circuito, a una cantidad inadecuada de lubricante, a un lubricante inapropiado, a una temperatura ambiente, entorno o material de mayor temperatura a la prevista, a una holgura insuficiente en los sellos de cierre, etc. En este caso lo mejor es cambiar el lubricante, los rodamientos o los sellos, respectivamente, si un chequeo posterior no revela ningún fallo o bien es demasiado cara la reparación. Los fallos de los rodamientos pueden deberse a la fatiga del material, a la sobrecarga, amplitud excesiva o combinación de velocidades, sobrecalentamiento del lubricante, etc. La solución suele ser la sustitución de los rodamientos según las indicaciones del fabricante o restablecer el nivel de lubricante a su valor apropiado. Si la vibración es errática puede deberse a pérdidas de voltaje, piezas rotas en suspensión, estar trabajando cerca de la frecuencia natural de la estructura soporte, estar trabajando cerca de la velocidad crítica, o un desacoplamiento entre los contrapesos. Las soluciones pueden pasar por revisar el suministro eléctrico, reemplazar dichas piezas, instalar refuerzos en los soportes, cambiar la velocidad según

las

recomendaciones

del

fabricante,

o

acoplar

los

contrapesos,

respectivamente. Un cribado insuficiente puede deberse a un cegado o taponado de la criba, a un exceso de alimentación del material respecto a la capacidad de diseño, a una obertura demasiado pequeña para el material a cribar, a un flujo de material demasiado elevado, a una reducción de la amplitud debido a la acumulación de material, etc. Las soluciones pasan por incrementar el ángulo de operación, reducir la tasa de

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alimentación a la criba, usar mallas con un área libre mayor, cambiar la configuración de alimentación y eliminar el material acumulado, respectivamente. Una cantidad excesiva de partículas finas en el material de desecho puede deberse a que el transporte de material es demasiado rápido, a que la máquina está operando desequilibradamente, excesiva humedad previa de los finos, fallo de los rodamientos, aberturas demasiado pequeñas, etc. Las soluciones pasan principalmente por reducir el ángulo de operación, decidir o revisar la alimentación, restaurar el equilibrio, secar el material antes del cribado o bien bañar el material durante este, reemplazar los rodamientos, usar mayores aberturas, etc. El cegado o taponado puede deberse a una inclinación demasiado reducida, a la humedad del material, a una preparación errónea de la bandeja, a partículas en forma de zanahoria que obturan las aberturas (muy a tener en cuenta en nuestra criba de estudio ya que la mayoría de las astillas vendrán en forma de lascas), a una velocidad de operación demasiado baja, a la rotación del eje en una dirección errónea, a que partes de la criba se van soltando o desatornillando, etc. Las soluciones pasan por incrementar el ángulo de operación, cambiar el tipo o tamaño de las bandejas, usar una criba diferente, conseguir mayores amplitudes, aberturas en forma de ranura (como hemos elegido para nuestra criba de estudio, “Slots Side Stagger”), incrementar la velocidad de operación según las recomendaciones del fabricante, rotar el eje al revés, periódicamente revisar la tensión y la robustez de la estructura de la criba, respectivamente. Los fallos por fatiga del cuerpo de la criba pueden deberse a las modificaciones metalúrgicas mediante cortes, soldadura y otros métodos que han concentrado tensiones, por la corrosión y el desgaste, operar la criba fuera de equilibrio, operar cerca de la velocidad crítica, excesiva tasa de alimentación, materiales de gran tamaño, interferencias o acumulación de material, etc. Las soluciones pasan por incluir requerimientos de diseño en las especificaciones iniciales o bien reemplazar los componentes estropeados, reemplazar las partes dañadas, restaurar el equilibrio,

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cambiar la velocidad, reducir la alimentación o eliminar la interferencia o acumulación de material. Otros de los problemas que se pueden encontrar son, por ejemplo, que el motor reaccione pero no arranque, que el vibrador no gire, que haya fugas de lubricante, ruido provocado por los rodamientos, una excesiva vibración en la estructura, una excesiva vibración en la criba, un desequilibrio de la criba, que el material viaje diagonalmente a lo largo de las bandejas, que la máquina se venga abajo, o que el material viaje en el sentido erróneo.

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1.1.9. 1.1.9.1.


ESTRUCTURA DE LA MÁQUINA Uniones soldadas

La principal finalidad de una soldadura es que las piezas soldadas sean solidarias. El principal problema es la elección del tipo de soldadura a emplear y el ZAT (Zona Afectada Térmicamente). La mayoría de las uniones soldadas se encuentran en las bases de apoyo y en las bandejas vibrantes. Las bandejas vibrantes presentan varios perfiles laminados cada una, y se sueldan. Las piezas de las bases de apoyo también suelen ir soldadas. El carbono equivalente y sus efectos sobre la soldadura se explican en el apartado 3.2.2.2.

1.1.9.2. 1.1.9.2.1.

Elementos estructurales BASES DE APOYO

Las bases de apoyo se encargan principalmente de absorber las vibraciones producidas por el sistema de transmisión que hacen vibrar las mallas e impedir que el resto de la máquina las sufra y se vea reducida su vida útil. Presentan una gran mayoría de uniones soldadas. La zona crítica es la de los muelles, ya que todos los muelles de las cuatro bases de apoyo deben sufrir elongaciones o compresiones similares y admisibles. 1.1.9.2.2.


Las gualderas se encargan principalmente de mantener fijas las bandejas vibrantes durante el uso de la máquina.

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Presentan numerosas uniones atornilladas que las unen con las bandejas vibrantes, las bases de apoyo y las mallas. Además están en contacto con la protección de los contrapesos, desde donde se transmiten las vibraciones hasta las mallas. Los tornillos de amarre han sido en la industria del cribado un continuo quebradero de cabeza a pesar de existir numerosos sistemas de amarre. La mayoría de los fallos de ejecución que presentan no han podido ser explicados.

Una sujeción apropiada es importante para asegurar la vida máxima de las mallas. Las dos formas básicas de amarre son tensionando con un medio de soporte a la bandeja vibrante o con pernos. El tensionado debe ser hecho desde ambos lados o bien desde ambos extremos. En cualquier caso, la malla debe acabar en forma de gancho como se ve en la figura.

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La tensión también puede realizarse mediante cuñas. La ventaja de usarlas es que es fácil aflojarlas y pueden tensarse mediante un martillo mientras la criba está operando.

Traducción de términos: Compression Spring: Muelle de compresión Tension Member: Miembro de tensión Screening Media: Medio vibrante Support Frame: Bandeja soporte Wedge: Cuña Slotted Bolt: Tornillo de amarre

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1.1.9.2.3.


BANDEJAS VIBRANTES

En las bandejas vibrantes, los perfiles laminados se unen por soldadura, al igual que los tubos transversales y las láminas intermedias que sirven de apoyo extra a las mallas. Las numerosas uniones atornilladas presentes en los perfiles laminados son para unirse a las gualderas y formar un sólido rígido.

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1.1.10.


RESUMEN DEL PRESUPUESTO GENERAL

El precio total de la máquina clasificadora de graneles sólidos (criba vibrante) se estima sumando las cantidades de cada módulo.

TOTAL COSTE MÓDULO

MÓDULO

MATERIALES

TRATAMIENTOS

MANO DE OBRA

Bases apoyo

4132 €

827 €

427 €

5386 €

Gualderas

5880 €

1176 €

427 €

7483 €

Bandejas vibrantes

6834 €

1367 €

427 €

8628 €

Mallas

300 €

0€

427 €

727 €

Sistema de 17443 € transmisión

3115 €

427 €

20985 €

Tornillería

3751 €

0€

427 €

4178 €

COSTES TOTALES

38340 €

6485 €

2562 €

47387 €

de

El coste total de la máquina clasificadora de graneles sólidos asciende a cuarenta y siete mil trescientos ochenta y siete euros (47387 €). El beneficio que se espera por la venta es del 10% del coste total, asciende a 4739 €. Los gastos generales se estiman en un 10% del coste total, ascienden a 4739 €. La suma de estas cantidades da como resultado 56864 €.

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156



El precio total estimado de venta de la máquina clasificadora de graneles sólidos asciende a cincuenta y seis mil ochocientos sesenta y cuatro euros (56864 €).

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157


1.1.11. 1.1.11.1.


BIBLIOGRAFÍA Y DOCUMENTACIÓN Bibliografía

[MGDE04] McGraw-Hill Dictionary of Engineering Second Edition [VSMA80]

Vibrating Screens Handbook developed by “The Vibrating Screens

Manufacturer’s Association (VSMA)” to manufacturers, distributors, users, operators, and engineering students. http://www.processregister.com/Vibrating_Screen/Suppliers/Page2/pid5486.htm http://www.powderandbulk.com/resources/sieve_chart.htm http://www.zhendongshai.com/english/ProductShow.asp?id=125 http://www.fblehmann.de/frameset_e.htm http://www.vibrowest.it/spa/index.php?gclid=CLuix_z6gZACFSjQXgodUWMlLg http://www.guiadeprensa.com/construccion/maquinaria-herramientas/tarnos.html http://www.metsominerals.com http://www.hammel.de http://www.tarnos.com http://www.generalkinematics.com http://www.nordson.com http://www.millerwireworks.com/millersystems.php

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158



http://www.wovenwire.com/reference/screen.htm http://www.eurogomma.net/polyurethane.htm http://www.filterwiremesh.com/vibrating_screen.htm http://www.mtas.es/insht/legislation/r_n_p_er.htm http://www.aenor.es/desarrollo/inicio/home/home.asp

1.1.11.2.

Paquetes de software empleados

Se ha utilizado el programa de diseño gráfico SolidWorks 2006 SP0.0 para la realización de los conjuntos, subconjuntos, piezas y planos de la máquina clasificadora y su complemento CosmosWorks para el análisis estático y dinámico de las zonas más relevantes o críticas.

Madrid, 1 de septiembre de 2008

Fdo: Juan Bautista Martínez Amiguetti

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1.2. Memoria de Cálculos

1. MEMORIA 1.2. Memoria de Cálculos


ÍNDICE MEMORIA DE CÁLCULOS 1.2.1.

INTRODUCCIÓN......................................................................162

1.2.2.

PARÁMETROS BÁSICOS DE CÁLCULO....................................163

1.2.2.1.

CAPA .............................................................................................. 163

1.2.2.2.

ACELERACIÓN ................................................................................ 164

1.2.2.3.

AMPLITUD...................................................................................... 165

1.2.3.

CÁLCULO ESTIMATIVO........................................................... 167

1.2.3.1.

CÁLCULO DE LA VIDA DE LOS RODAMIENTOS .....................................167

1.2.3.2.

CÁLCULO DE LA POTENCIA DEL MOTOR ............................................ 170

1.2.3.3.

CÁLCULO DE LAS CARGAS DELANTERAS ............................................. 171

1.2.3.4.

CÁLCULO DE LAS CARGAS TRASERAS..................................................175

1.2.3.5.

CÁLCULO DE INERCIAS DE LOS APOYOS DELANTEROS .........................175

1.2.3.6.

CÁLCULO DE INERCIAS DE LOS APOYOS TRASEROS ..............................175

1.2.3.7.

CÁLCULO DE LA SUPERFICIE DE CRIBADO POR EL MÉTODO BOUSO .....175

1.2.4.

ESTUDIO EFECTOS ESTÁTICOS ..............................................185

1.2.5.

ESTUDIO EFECTOS DINÁMICOS ............................................ 188

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161


1.2.1.


INTRODUCCIÓN

A continuación se va a definir una serie de parámetros básicos de cálculo y un cálculo estimativo de: 1. La vida de los rodamientos 2. La potencia del motor 3. Las cargas delanteras y traseras 4. Las inercias de los apoyos delanteros y traseros Para ello, se utilizarán tablas y ábacos utilizados por empresas del sector, combinados con los estudios de CosmosWorks y otras aplicaciones de SolidWorks. Posteriormente se realizará un estudio grosso modo de los efectos dinámicos y estáticos que sufre la criba vibrante y de la estructura de la máquina. En ocasiones, los cálculos estarán realizados en unidades del sistema inglés, y en otros casos en unidades del SI (Sistema Internacional). Todos los cálculos son estimativos.

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1.2.2.


PARÁMETROS BÁSICOS DE CÁLCULO

1.2.2.1.

Capa

La capa es una magnitud relacionada con el caudal másico de producto entrante (Q), la densidad media entre la madera a cribar y el agua entrante (ρ), la velocidad a la que entra (v) y el ancho neto de entrada de material a la bandeja vibrante superior (h). Puede verse como la máxima altura que puede llegar a alcanzar el material a cribar sobre las mallas (especialmente la superior) sin llegar a temer por un cegado o taponado de las oberturas debido a partículas de tamaño y forma similar a la luz de malla. El caudal másico y la velocidad de entrada pueden controlarse mediante un tolvín de alimentación, la pendiente de este y rampas previas a la instalación. La densidad de la madera, sin embargo, es la que es. Al ser madera de poca calidad (y por ende, de baja densidad), la densidad conjunta entre madera y agua entrante la estimamos en unos 900 kg

m3

. El ancho neto de entrada de material a al bandeja

vibrante superior lo estimamos en aproximadamente el ancho de la bandeja menos 10 cm a cada lado.

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163



Como vemos, el ancho de la bandeja es de 1828 mm. Restando 10 cm a cada lado, squeda en 1628 mm. Para redondear siendo conservadores, elegimos una h de 1,6 m. 3 El caudal volumétrico consideramos que de media es de unos 60 m

volumétrico y la densidad de la madera (estimada en 500 kg

m3

h

. Con el caudal

) obtenemos el caudal

másico. Una velocidad de entrada controlable y admisible es de unos 30 cm . s Así, la capa resultante es: 900 kg 1h 60 mh ⋅ 3600 Q s ⋅ 1m3 = Capa = = 0,0625m = 6,25cm → 7cm ρ ⋅ v ⋅ h 500 mkg3 ⋅ 30 cms ⋅ 1001mcm ⋅1,6m 3

1.2.2.2.

Aceleración

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164



La aceleración es una magnitud adimensional íntimamente relacionada con la amplitud y la velocidad del eje. Se mantiene constante entre modelos de criba de la misma gama. Suele expresarse según la siguiente fórmula:

Aceleración =

[

]

Amplitud [ pu lg adas ]⋅ w rpm 2 0,433071' '⋅1040 2 = = 6,65 70400 70400

El factor 70400 viene de diversos factores de conversión de unidades. De hecho, la aceleración se define por esta fórmula empírica: 2

2 ⎛ ⎞ 2π rad rev ⎜⎜ n[rpm]⋅ ⎟⎟ ⋅ Amplitud [in] ⎛⎜1040 ⋅ 2π ⎞⎟ ⋅ 0,433071 s 60 min 60 ⎠ ⎠ Aceleración (k) = ⎝ = 6,65 =⎝ in 2 ⋅ g s2 2 ⋅ 386,22

Con este valor y la amplitud de otra criba de la misma gama, podemos conocer la velocidad de rotación ideal del eje para esta última. Del mismo modo, con este valor y la velocidad dada del eje de otra criba de la misma gama, podemos conocer la amplitud de vibración ideal para esta última.

1.2.2.3.

Amplitud

La amplitud es el parámetro que indica cómo va a ser la vibración. Se corresponde con la mitad de la distancia pico-pico en dicha vibración. Está íntimamente relacionada con la velocidad de rotación deseada del motor en funcionamiento habitual. Según las tablas de cálculo, la amplitud que debemos alcanzar debe ser de unos 11 mm, ya que la velocidad de rotación deseada es de 1040 rpm.

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Amplitud = 11mm = 0,433071' ' La elección de los contrapesos del eje con los que obtenemos la excentricidad, y por lo tanto la vibración no es arbitraria. De hecho, la amplitud se consigue jugando con la relación entre pesos y distancias al centro queda determinada con el peso y la colocación de los contrapesos por la fórmula siguiente:

Amplitud =

Pesocontrapeso ⋅ (d cdg , general − d cdg ,contrapeso ) Pesogeneral

=

55kg ⋅ (825mm ) = 10,68 → 11mm 4250kg

El Peso general del conjunto con carga habitual se estima en unos 4250 kg. El peso de cada contrapeso ronda los 55 kg. La distancia desde el cdg del conjunto general hasta el contrapeso más cercano es de unos 825 mm (la mitad del ancho de las bandejas).

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1.2.3.


CÁLCULO ESTIMATIVO

1.2.3.1.

Cálculo de la vida de los rodamientos

El cálculo de la vida de los rodamientos no es unívoco, existen diversas formas. En las condiciones de nuestra criba de estudio, necesitamos unos conjuntos rodamientos que nos aseguren una vida de al menos 15000 h (algo más de año y medio) para conseguir el servicio continuo deseado. El vibrador llevará 2 conjuntos de rodamientos de doble rodillo independientes. Cada rodamiento oscilante estará montado en un porta-rodamientos estanco al paso de materiales abrasivos corrosivos y los rodamientos se lubricarán directamente desde depósito de aceite. El peso de las partes vibrantes de la criba, que es el que “ven” los rodamientos, se estima en 2145 kg por catálogos de diferentes fabricantes, y será el peso usado en los cálculos.

Posición del centro de gravedad Se dispone de la amplitud calculada y la velocidad de rotación del eje determinada. Se define el apoyo a cálculo como:

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rad 1min ⋅ 60 s ) w2 (1040rpm ⋅ 21πrev = = 30,711inch −1 in g 386,22 s 2 2

Apoyo a cálculo (AC) =

Ahora se va a calcular las tensiones máximas a flexión y a cortante.

La máxima tensión a flexión recomendada por algunos fabricantes es 18000 PSI (lbf/in2)= 124,106 MPa. La máxima tensión a cortante recomendada es 8000 PSI (lbf/in2)= 55,158 MPa. La carga entre rodamientos (CF) se corresponde con el WRmotor porque la masa desequilibrante es de tipo interno.

CF = WRmotor =

WRtotal 11797,5 kg⋅mm mm = = 11797,5kg = 1022lb N º motores 1

La distancia entre rodamientos (b) es aproximadamente la distancia entre cdg’s de las gualderas, es decir, unos 1800 mm (70,866 ’’). Como la masa desequilibrante es de tipo interno, el momento máximo se calcula así:

M max =

CF ⋅ b 1022[lb]⋅ 70,866[in] = = 18106,263lb ⋅ in ≈ 2045,73N ⋅ m 4 4

El diámetro del eje (la parte interna) es de unos 140 mm (5,512 ’’). La zona de contacto con la polea conducida tiene un diámetro de unos 85 mm. Como el eje es macizo, el momento de inercia se calcula como:

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Iy =

π ⋅φ 4 64

=

π ⋅ (5,512in )4 64

= 45,311in 4

La tensión de flexión se define como el producto entre el momento máximo y el radio del eje partido por el momento de inercia. Es una tensión admisible.

σf =

M max ⋅ φ Iy

2 =

18106,263lb ⋅ in ⋅ 5,512in 45,311in

4

2 = 1101,3PSI << σ f ,max (18000 PSI )

Como la carga desequilibrante es de tipo interno, el cortante máximo resulta ser la mitad de la carga entre rodamientos (CF).

T=

CF = 511lb 2

La tensión a cortante se define como el cociente entre el cortante máximo y el área del eje. Es una tensión admisible.

τ=

T T = S eje π ⋅ φ 2

= 4

511lb 2 π ⋅ 5,512

=

511lb = 21,415PSI << τ max (8000 PSI ) 27,386in 2

4

Ahora ya podemos calcular la vida del conjunto de rodamientos: El empuje se calcula como el producto del WRmotor por el apoyo a cálculo:

[ ]

E = WRmotor [lb ⋅ in]⋅ AC in −1 = 1022 ⋅ 30,711 = 31386,342lb = 14236,7kg La carga dinámica del rodamiento (C) se estima en 75000 kg (165347 lb). La carga dinámica del aparato (Ca) se calcula como el cociente entre el empuje y el número de rodamientos del sistema, que en la criba a estudio son veintiocho (catorce por cada fila).

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169


Ca =


E 31386,342lb = = 1120,941lb nº rodamientos 28(2 x14)

Finalmente, la vida de los rodamientos viene dada por esta fórmula empírica:

(

10

)

⎛165347lb ⎞⎟ 3 ⋅ 1000000 C ⋅ 1000000 ⎜⎝ 1120,941lb ⎠ Vida = Ca ≈ 271765273h = n ⋅ 60 1040rpm ⋅ 601min h 10 3

Este valor, aunque es teórico, es bastante mayor de las 15000 horas que nos planteamos como vida mínima. Por alta que sea la vida estimada, se recomienda una revisión de los rodamientos y del sistema de vibración cada 50000 horas de trabajo. La velocidad crítica del eje es un valor que se determina a partir de la longitud del eje, su momento de inercia y su sección mediante la siguiente fórmula empírica:

ncritica =

1.2.3.2.

[ ] [ ]

[ ]

I y in 4 132 132 45,311 ⋅ ⋅ 1000 = ⋅ ⋅1000 = 38,320 in −1 2 2 2 S in 68,898 23,860 l [in]

Cálculo de la potencia del motor

Para calcular la potencia del motor se utiliza la siguiente tabla:

Para ello, se definen cuatro parámetros:

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1. WR total =


Pesovibrante ⋅ Amplitud 2145kg ⋅11mm = = 11797,5kg ⋅ mm = 1022lb ⋅ in 2 2

2. WRmotor =

WRtotal 11797,5kg ⋅ mm = = 11797,5kg ⋅ mm = 1022lb ⋅ in N º motores 1

3. Lr (Par de torsión motor en rótor) = 4,5. Es adimensional y constante. 4. Sf(Factor de servicio) = 1,3. Es adimensional y constante. La potencia del motor eléctrico se calcula a partir de la siguiente fórmula. El factor 63000 proviene del cambio de unidades. .

W motor =

WRmotor [lb ⋅ in] ⋅ Sf [−] ⋅ w[rpm] 1024 ⋅ 1,3 ⋅ 1040 = ≈ 4,883CV → 7,5CV 63000 ⋅ Lr [−] 63000 ⋅ 4,5

Esto nos indica que la potencia del motor eléctrico debe ser al menos de 4,883 CV. Como es un valor tan cercano a los 5 CV, nos vamos al siguiente valor comercial, que resulta ser el de 7,5 CV. Por tanto, elegimos un motor eléctrico de 7,5 CV.

1.2.3.3.

Cálculo de las cargas delanteras

Para el cálculo de las cargas delanteras recurrimos a ábacos y a las siguientes tablas:

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La finalidad es calcular las cargas verticales y horizontales por apoyo. Cada apoyo cuenta con dos resortes o muelles que como ya se ha descrito deben absorber vibraciones en una línea de acción inclinada 20º con la vertical. La velocidad de la operación es de 1040 rpm. La carga vibrante es de 2145 kg (4728,92 lb). La constante k del resorte es de:

609

lb kg N = 108,755 = 106,652 in cm m

La deflexión por resorte se define como el cociente entre el peso vibrante y la constante k del resorte:

Deflexion =

Pesovibrante 4728,92lb = = 7,765' ' = 19,723cm k 609 lbin

Deflexión por resorte =

Deflexion 7,765 = = 3,883' ' = 9,863cm nº resortes 2

Los muelles tienen algo más de 20 cm de alto, la deflexión es admisible.

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La lectura de frecuencia natural, medida en revoluciones por minuto, se calcula en base a una constante de conversión de unidades que tiene el valor de 188 y la deflexión por resorte.

f natural = 188 ⋅

1 1 = 188 ⋅ ≈ 95rpm Deflexion. por.resorte[in] 3,883

El porcentaje de transmitido se define por la siguiente fórmula:

%transmitido =

1 2

⎛ n⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ − 1 ⎝ fn ⎠

=

1 2

⎛ 1040 ⎞ ⎜ ⎟ −1 ⎝ 95 ⎠

= 0,85%

La aceleración (k), como ya se calculó, vale 6,65. La carga dinámica vertical (CDV), se define como el producto del peso vibrante de la criba y la aceleración partido por el número de resortes. Suele expresarse en libras.

CDV=

Pesovibrante ⋅ k 2145 ⋅ 6,65 = = 7132,125kg = 15723,6lb nº resortes 2

La carga dinámica vertical transmitida a cada resorte (CDVT) se define como el producto entre la carga dinámica vertical (CDV) y el porcentaje de transmisión dinámica. CDVT= CDV ⋅ %transmitido = 7132,125 ⋅ 0,85% = 60,623kg = 133,651lb La frecuencia vertical según el número de resortes es el producto del CDVT por el número de resortes. Este valor de 121,246kg (267,302lb). El diámetro (d) del hilo del resorte es de 22mm (0,866’’). La denominada Amplitud total (Sl) es la mitad de la Amplitud, 5,5mm (0,216’’). El número de espiras (n) es de 6,5. El diámetro medio del resorte (Dm) es de unos 112mm, suma del diámetro del

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hilo y del diámetro de la hélice (4,409’’). La altura libre del resorte (L) es de unos 310mm (12,205’’). La altura de los resortes con carga de compresión (Ll) resulta de la diferencia entre la altura libre del resorte y la deflexión por resorte. Altura resortes con carga = 12,205 − 3,883 = 8,332 ’’ (211,633mm). Se define un factor de corrección de chart (A) de 1,2. La carga vertical sobre cada apoyo delantero es la frecuencia vertical según el número de resortes, es decir 121,246 kg (267,302lb). La carga horizontal sobre cada resorte viene dada por la siguiente fórmula:

Qh =

106 ⋅ d 4 ⋅ Sl = 2 A ⋅ n ⋅ Dm ⋅ 0,204 ⋅ (Ll − d ) + 0,265 ⋅ Dm2

Qh =

106 ⋅ 0,866 4 ⋅ 0,216 ≈ 215lb = 97,5kg 2 1,2 ⋅ 6,5 ⋅ 4,409 ⋅ 0,204 ⋅ (8,322 − 0,866) + 0,265 ⋅ 4,409 2

(

)

(

)

Por lo tanto, la carga horizontal sobre cada apoyo delantero será el doble que el valor hallado, es decir, 430lb (195kg).

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Para cargas críticas en arrancadas y paradas, multiplicar los resultados por tres.

1.2.3.4.

Cálculo de las cargas traseras

Los apoyos traseros son exactamente iguales que los delanteros. El estudio es idéntico al arriba descrito y se llegan a las mismas cargas, tanto en la vertical como en la horizontal.

1.2.3.5.

Cálculo de inercias de los apoyos delanteros

Estudiado en el apartado 1.2.4.

1.2.3.6.

Cálculo de inercias de los apoyos traseros

Estudiado en el apartado 1.2.4.

1.2.3.7.

Cálculo de la superficie de cribado por el Método Bouso

Este es un resumen de un interesante método de cálculo de la superficie de cribado desarrollado por el español Juan Luis Bouso.

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176

Cálculo de la superficie de cribado. Método Bouso Los procedimientos para determinar la superficie de cribado necesaria en una clasificación concreta con absolutamente empíricos, basados en experiencias de los fabricantes de cribas, por lo que generalmente son más acertados cuanto mayor experiencia tenga dicho fabricante y por supuesto cuanto mayor sea su conocimiento sobre el tema en cuestión. Según Juan Luis Bouso los mejores métodos de cálculo han sido desarrollados en Francia y en EEUU. Hay muchos métodos de cálculo, pero pueden clasificarse en dos tipos:

•

[ h ⋅ m ] que

Método de alimentación: masa sólida por unidad de tiempo t

2

puede alimentarse a una superficie específica de malla de una determinada luz de paso [mm].

•

[ h ⋅ m ] que pasa por

Método pasante: masa sólida por unidad de tiempo t

2

una superficie específica de malla de una determinada luz de paso [mm]. La masa sólida se conoce como capacidad básica o específica, bien de paso o de alimentación, a una malla de luz determinada. Según el primer método, obtenemos valores mayores de capacidad específica. La capacidad específica la fija la granulometría del producto de alimentación, el porcentaje de partículas superiores al tamaño de clasificación rechazo, que forman la fracción gruesa, el porcentaje de partículas inferiores al valor mitad de dicho tamaño de clasificación, semitamaño. La pasante se define como la masa que pasa por la malla, que constituye la fracción fina. En nuestro caso, tenemos dos mallas y sólo aprovechamos la fracción fina de la primera que es rechazo en la segunda. También suele fijarse en estas experiencias la eficiencia o rendimiento de clasificación alcanzado, es decir, la masa de partículas que realmente atravesó la



malla (se clasificó) frente a la que teóricamente debería hacer pasado (contenido de partículas inferiores al tamaño de clasificación en la alimentación). La masa de partículas finas que no atraviesan la malla, lógicamente se van con la fracción gruesa o rechazo, constituyendo los llamados desclasificados. Están relacionados con la eficiencia, el porcentaje de pasantes, y el rechazo. Al realizar las pruebas para determinar la capacidad específica se prepara un producto de alimentación “sintético” con un porcentaje de rechazo y semitamaño preestablecidos que en la mayoría de los métodos reputadas conocidos oscila entre 25% y 50% para el rechazo, y entre 25% y 40% para el semitamaño, siendo casi unánime el valor de 40% para este último. La eficiencia se establece entre 90% y 95%. Dichos métodos de cálculo incluyen unos factores de corrección para cubrir las diferencias del producto real de alimentación frente al considerado en la prueba del método en cuestión, y lo mismo puede decirse con respecto a la eficiencia de cribado. Esto significa que no pueden mezclarse los factores de corrección de un método con los valores de capacidad específica de otro, y por supuesto muco menos utilizar los valores de capacidad específica de un método pasante cuando se siga un método alimentación. Esta aclaración parece obvia, pero la experiencia indica que no lo es tanto. Además de los factores mencionados anteriormente referidos al rechazo, semitamaño y eficiencia, deben considerarse otros factores de corrección en base a la posición de la bandeja vibrante para cribado (1º o 2º en este caso, siendo la primera la superior, puede haber hasta 4), a la forma de la partícula (en este caso, una dimensión considerablemente mayor con las otras dos, forma de astillas), densidad específica del producto, forma de la abertura de la malla (en este caso será “slots slide stagger”, ranuras alargadas escalonadas e intercaladas, de este modo las astillas tendrán más posibilidades de encontrar una abertura que en otras configuraciones como “slots end stagger” o “slots straight lines”), posición de la criba (en este caso será inclinada unos 20º), área abierta de paso o área libre, condición de cribado

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(húmedo en este caso), factor por riego en cribado vía húmeda (en este caso no hay), y en general cualquier otra condición que pueda afectar al rendimiento del cribado. Generalmente al momento de realizar un cálculo se desconocen muchas de las variables y condiciones mencionadas, por lo que la imaginación y destreza del técnico, junto con la bondad del método elegido conducen a resultados diferentes, por ello entendemos que algunos expertos afirmen que el cribado es un arte. Cualquier método de cálculo podría resumirse en la ecuación siguiente:

S=

T B ⋅ ft

siendo: S: superficie necesaria de cribado, expresada en m2 T: masa de sólidos (de alimentación o que debe pasar por la malla), en t/h B: capacidad específica o básica (de alimentación o pasante), en t/m2.h ft: factor total de corrección de la capacidad básica, sin unidades El método Bouso es un método pasante híbrido, que toma lo más conveniente de cada uno del resto de métodos de cálculo y al mismo tiempo resulta coherente. Los factores de corrección expuestos a continuación permitirán corregir la capacidad básica establecida en unas condiciones específicas que no tienen por qué ajustarse a la condición a estudiar. La capacidad básica multiplicada por todos estos factores de corrección, que se recogen finalmente en un factor total ft, nos dará una capacidad corregida Bc. El tonelaje teórico que debe atravesar la malla, Tp, dividido por la capacidad básica corregida nos dará finalmente la superficie de cribado necesaria, S, para la clasificación estudiada.

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Difícilmente una operación industrial se acerca a la perfección, por lo que resulta conveniente afectar a la superficie de cribado calculada, por un factor de servicio, que usualmente puede ser de 1,2 y que puede llegar a ser de 1,4 si se espera una operación dificultosa. Los valores de la capacidad básica han sido calculados separadamente para productos naturales o de forma redondeada, y para productos triturados o de forma cúbica, por lo cual primeramente hay que definir el tipo de producto, para tomar el valor correcto de las dos opciones posibles. Los valores “empíricos” de la capacidad básica están basados en un producto de densidad específica 500 kg/m3, por lo que cualquier otro producto de distinta densidad tendrá una capacidad proporcional a la misma, es decir, el valor de la capacidad básica deberá ser corregido con un factor fd.

fd =

ρa 0,5

La capacidad básica considera un producto de alimentación con un 25% de rechazo, por lo que cualquier otro porcentaje, significa que debe corregirse la capacidad básica con un factor fr, lógicamente fr = 1 para un valor del rechazo R = 25%. Considerando un 40% de partículas más finas que la mitad de la luz de malla inferior, cualquier desviación debe ser corregida aplicando un factor fs, siendo fs =1 para el valor de semitamaño tomado, 40% en este caso. Los valores de capacidad básica se calculan en base a una eficiencia o rendimiento de cribado, E, que podemos tomar del 94%, es decir, el 6% de las partículas finas que debería haber pasado por la luz de malla, tanto al superior como la inferior, no pasaron, por lo que cualquier divergencia con esta hipótesis debe ser corregida con un factor de eficiencia, fc, que será fc = 1 para una eficiencia E = 94%.

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Al momento de efectuarse el cálculo de cribado interesa principalmente asegurar la calidad de los diferentes productos y en general que el valor de desclasificados, D, en el producto grueso sea lo menor posible. Un valor normal de desclasificados podría considerarse entre 10% y 15%. Este valor de desclasificados condiciona la eficiencia, E, del cribado y con bastante frecuencia combinar una eficiencia y un bajo valor de desclasificados resulta imposible. Es muy frecuente que cuando el producto a cribar tiene un elevado contenido de partículas inferiores al tamaño de corte, aunque con una elevada eficiencia, superior al 90%, se obtengan altos valores de desclasificados, y esto por pura matemática no por deficiencia del equipo de cribado. Recíprocamente alcanzar un bajo valor de desclasificados significaría operar con eficiencias por encima del 98% lo cual es lógicamente imposible. El tema en cuestión requiere una mayor profundidad y será objeto de un próximo artículo, pero para el cálculo de la superficie de cribado nos basta con conocer la relación entre eficiencia y desclasificados en función del porcentaje de partículas finas inferiores al tamaño de corte, lo que conocemos como pasante, P.

D=

P ⋅ (1 − E ) (1 − (P ⋅ E ))

E=

(P − D ) P ⋅ (1 − D )

Expresando D, P y E en decimales. Como ejemplo se podría considerar un cribado a 50mm del producto conteniendo 85% de partículas inferiores a 50mm, es decir, P = 85%. Se desea obtener una eficiencia E = 90% y se quiere conocer el porcentaje de desclasificados D en la fracción gruesa > 50mm, Por otro lado se quiere conocer con qué eficiencia E habría que trabajar para tener menos de 5% de desclasificados. 1. Cálculo de desclasificados, D, con E = 90%

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D=

0,85 ⋅ (1 − 0,9) = 0,36 (1 − (0,85 ⋅ 0,9))

Es decir, se tendría un 36% de desclasificados, valor que puede considerarse alto. 2. Cálculo de eficiencia, E, con D = 5%

E=

(0,85 − 0,05) = 0,99 (0,85 ⋅ (1 − 0,05))

Es decir que una eficiencia del 99% es absolutamente imposible de alcanzar. En numerosas ocasiones las etapas de cribado se realizan en plantas vía húmeda donde a continuación del cribado las fracciones finas son lavadas o enviadas a diferentes procesos en húmedo, en nuestro debido a la humedad del producto al provenir del río no es preciso un cribado con riego de agua. El riego de agua beneficia principalmente al cribado de tamaños intermedios y prácticamente no afecta a tamaños de clasificación superiores a 50mm, alcanzándose las mayores ventajas en el entorno de los 4mm. Así pues el factor positivo de corrección, fa que debe afectar al cálculo de cribado, varía en función de la luz de malla Lm. La mejor alternativa a los tubos perforados es el empleo de difusores expresamente diseñados para estoes menesteres, y en especial los construidos en materiales elastómeros que no se obstruyen ni oxidan (principalmente el poliuretano). Éstos producen una cortina de agua perfecta, de modo que se crea una distribución uniforme del agua en la superficie de la criba, y ello trae por consiguiente un empleo eficiente del agua, consiguiendo un correcto riego con el mínimo consumo.

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El factor de apertura de malla vale uno para secciones redondas. En nuestro caso, son ranuras de una relación de aproximadamente largo/ancho = 5, lo que le corresponde un fm = 1,2. Las partículas consideradas como lajas son aquellas cuya longitud es del orden de 3 veces cualquier de sus otras dos dimensiones, alto o ancho. La presencia de lajas cuya anchura esté entre 1 y 1,5 veces la luz de malla Lm dificultan el cribado, por lo que esto debe ser considerado al momento de corregir al capacidad. En nuestro caso, lo lógico es que nos encontremos con muchas partículas de esta forma al ser astillas procedentes de un aserradero. Si se considera que se tendrá un 50% de graneles de esta forma, el factor de lajas será fl = 0,7. Sin embargo, este factor no debe ser utilizado arbitrariamente si no se conoce la existencia y de lajas (en este caso sabemos que habrá un número considerable) y su contenido, y se cita únicamente como referencia. Las partículas al caer sobre la criba debido a su componente de avance horizontal describen una parábola, lo que significa que las bandejas inferiores no son aprovechadas en toda su longitud, por lo que la superficie efectiva de cribado es menor a medida que la malla está colocada en las posiciones más inferiores. Consecuentemente hay que aplicar un factor corrector en función de la posición de la bandeja de cribado, fp. En nuestro caso, para la bandeja superior, fp = 1 y la bandeja inferior, fp = 0,9. Típicamente puede haber hasta cuatro. Para cribados medios y gruesos se emplean cribas inclinadas, siendo la inclinación normal 20º, aunque en algunas cribas puede ajustarse dicha inclinación disminuyendo esta para cortes más finos y aumentando para cortes más gruesos. Existen cribas para clasificaciones finas con inclinaciones entre 5º y 15º. En este caso, la inclinación más favorable es la normal por ser un cribado grueso de material húmedo y fi = 1. La inclinación puede aumentar para cribados más gruesos y disminuir para cribados más finos.

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Puede establecerse que la capacidad de cribado es directamente proporcional a la superficie libre. Al calcular la superficie de cribado debe tenerse en cuenta la superficie libre considerada en el cálculo y la real a instalar en base al tipo y material de malla empleada, corrigiendo la superficie proporcionalmente a la diferencia entre las áreas libres, la “modelo” y la “real”. La superficie libre con el tipo de malla usado en nuestro caso puede considerarse de un 45%. Las mallas industriales varían entre el 30% y el 75% de superficie libre. El factor fo a considerar sería en nuestro caso de fo = 0,9. Para conocer rigurosamente este valor se debe consultar al fabricante de mallas para conocer los valores exactos del área libre de paso, pues esta varía con la calidad de la malla, diámetro del hilo, espesor de la malla, etc., y el tipo de malla depende del trabajo en particular, tamaño máximo de partícula, número de horas de trabajo, abrasión del producto, etc.. Independientemente del cálculo de la superficie necesaria, la criba debe tener una anchura mínima para la capa de material no tenga un espesor elevado que impida la posibilidad de que las diferentes partículas tengan acceso a la malla. Como una idea, para nuestro caso, la anchura hábil de la criba es de unos 1,6 m y por ello podemos tomar como flujo másico de alimentación máximo de unos 650 t/h. Con los cálculos obtenidos, a un caudal y velocidad de entrada usuales, la capa es de unos 7cm, admisible. También puede calcularse el ancho mínimo de una criba, en base al espesor máximo de capa sobre malla, considerando el rechazo o fracción gruesa, que es el material que forma la capa sobre la malla en el extremo de salida y la velocidad media de avance de las partículas en una criba vibrante convencional.

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El espesor de capa está relacionado con la luz de malla, siendo éste de unos 2 a 4 veces la Lm, aunque conviene cotejar el valor calculado, con el tamaño máximo de partícula, pues el espesor de capa no puede ser nunca inferior al tamaño máximo. (en nuestro caso, la capa es de unos 7cm, algo mayor que la mayor de las luces, 5cm). La velocidad de avance varía dependiendo del tipo de criba, pero suele estar entre 20m/min y 40m/min, en nuestro caso es de unos 20m/min. ⎛ T ⋅R Am = 116 ⋅ ⎜⎜ ⎝ Lm ⋅ f d

⎞ 60 ⋅ 0,1 ⎞ ⎟⎟ = 116 ⋅ ⎛⎜ ⎟ = 14mm 50 1 ⋅ ⎝ ⎠ ⎠

Siendo: Am, anchura mínima de la criba, expresada en mm T, tonelaje de alimentación a la malla, expresado en t/h R, porcentaje de rechazo, expresado en decimal (hemos considerado un 10%) Lm, luz de malla, expresada en mm fd, factor de densidad, sin unidades (hemos considerado 1, sólo hay un producto y las maderas deben ser de densidades muy similares)

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1.2.4.


ESTUDIO EFECTOS ESTÁTICOS

En los estudios de Cosmos ya se han realizado ensayos de estaticidad, especialmente referentes al peso máximo a alcanzar entre la criba y la carga máxima considerada. Las vigas que forman las bandejas vibrantes (especialmente la bandeja superior) deben estar preparadas para aguantar una carga considerable. Hemos considerado el caso más desfavorable de carga repartida estática que debe aguantar cada viga lateral (perfil simétrico en forma de L de 70x70x7) con la mayor distancia (la mayor luz de la viga) entre apoyos (los tubos macizos transversales proporcionan puntos de apoyo para las vigas). Para esto nos hemos ayudado de la calculadora de vigas integrada en SolidWorks. Atendiendo a las tablas de perfiles laminados el momento de inercia respecto del eje principal es de unos 42,3 cm3. El acero inoxidable al cromo presenta un módulo elástico de 2 ⋅1011 Pa . La distancia entre apoyos es de 912 mm. La carga repartida a considerar es de 10000 N (unos 1000 kgf). Esto nos da como resultado una flecha de 1,167 mm, poco más del 10% de la amplitud. Es una flecha admisible.

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Ahora vamos a realizar el mismo estudio pero con un carga puntual en el centro considerada de 10000 N. En este caso obtenemos una flecha de 1,868 más alta que la anterior, aunque también se trata de una situación más improbable.

Hemos realizado otro estudio de carga distribuida sobre la viga situada al final de la criba, que en principio sólo cuenta con dos puntos de apoyo. Hemos considerado el caso más desfavorable de carga repartida estática que debe aguantar cada viga lateral (perfil simétrico en forma de L de 150x150x15) con la mayor distancia (la mayor luz de la viga) entre apoyos. Atendiendo a las tablas de perfiles laminados el momento de inercia respecto del eje principal es de unos 898 cm3. El acero inoxidable al cromo presenta un módulo elástico de 2 ⋅1011 Pa . La distancia entre apoyos es de 1829 mm. La carga repartida a considerar es de 10000 N (unos 1000 kgf). Esto nos da como resultado una flecha de 0,444 mm, casi despreciable. Es una flecha admisible.

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1.2.5.


ESTUDIO EFECTOS DINÁMICOS

El estudio de los efectos dinámicos a considerar se ha desarrollado en el apartado 1.1.3.8. salvo el análisis a fatiga realizado sobre el conjunto formado por el eje, los contrapesos y los rodamientos. Análisis de fatiga Realizado en base a las curvas de acero austenítico ASME contenidas en el CosmosWorks. Basado en un análisis estático de dicho conjunto, donde la cara cilíndrica de los rodamientos tiene impedida la traslación. Estudio de 100000000 ciclos del eje, se corresponde con más de 1602 horas de

⎛ 100000000rev ⎞ 1h trabajo continuo ⎜⎜ ⋅ > 1602h ⎟⎟ . 60 min ⎝ 1040rpm ⎠ Daño acumulado: Los resultados del factor de daño indican que el suceso especificado consume cerca del 0,1% de la vida del modelo.

Factor de seguridad: Los resultados del factor de seguridad indican que el conjunto fallará debido a la fatiga si las cargas se multiplican por 6,777 (el factor de seguridad mínimo). Las zonas que más sufren a fatiga son la parte central del eje y la zona de contacto del eje con la polea conducida.

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Biaxialidad: alcanza casi la unidad en la zona central del eje, la zona de contacto del eje con los rodamientos, la zona de contacto del eje con la polea conducida y la parte inferior de los contrapesos.

Por último, se ha realizado otro análisis de fatiga sobre una base de apoyo a partir del ensayo estático. Análisis de fatiga Realizado en base a las curvas de acero austenítico ASME contenidas en el CosmosWorks. Basado en un análisis estático de dicho conjunto, donde la superficie

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de contacto con la tierra está fija, y las dos pletinas horizontales simulan la presencia de muelles con un conector. Estudio de 100000000 aplicaciones del peso que soporta cada base de apoyo y la acción de la gravedad. Daño acumulado: Los resultados del factor de daño indican que el suceso especificado consume cerca del 0,1% de la vida del modelo.

Factor de seguridad: Los resultados del factor de seguridad indican que el conjunto fallará debido a la fatiga si las cargas se multiplican por 6,777 (el factor de seguridad mínimo). Las zonas que más sufren a fatiga son los orificios de la placa base más elevados.

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Biaxialidad: alcanza casi la unidad en las zonas rojas, que se extienden por algunas zonas de las pletinas horizontales, la placa base y la lámina vertical de contacto con la gualdera.

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1.3. Anejos

1. MEMORIA 1.3. Anejos


ÍNDICE ANEJOS 1.3.1.

TABLAS Y ÁBACOS .......................................................... 194

1.3.2.

NORMAS.......................................................................... 195

1.3.2.1.

NORMATIVA MÁQUINAS CE 98/37 .................................................. 195

1.3.2.2.

NORMATIVA TORNILLERÍA .............................................................. 195

1.3.3.

FABRICACIÓN DE UN BASTIDOR/GUALDERA ............... 196

1.3.3.1.

PROCEDIMIENTOS UTILIZADOS ........................................................ 196

1.3.3.2.

MÁQUINAS UTILIZADAS................................................................... 199

1.3.4.

PLAN BÁSICO DE SEGURIDAD Y SALUD ........................ 201

1.3.5.

PLANIFICACIÓN EN MSPROJECT ....................................215

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1.3.1.


TABLAS Y ÁBACOS

Las tablas y ábacos para el cálculo de la potencia del motor, la vida de los rodamientos, y las cargas delanteras y traseras son las utilizadas por el fabricante español Tarnos. La calculadora de vigas es un complemento de SolidWorks.

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1.3.2. 1.3.2.1.


NORMAS Normativa máquinas CE 98/37

Es la normativa para las máquinas y su marcado CE exigida por la UE desde el año 1998. Puede accederse a esta información desde este vínculo: http://www.ffii.nova.es/puntoinfomcyt/Directivas.asp?directiva=98/37/CE#DatosPr incipales

1.3.2.2.

Normativa Tornillería

La normativa de los elementos de sujeción es la alemana DIN. Principales normas: 1. Para tornillos: DIN 933, tornillo EXG. M12/14/x20/40/60 5D/12K 2. Para tuercas: DIN 934, tuerca EXG. M16 8G 3. Para arandelas: DIN 125/127, arandela plana/grower Ф16/Ф12 pdf norma DIN 933: http://mdmetric.com/fastindx/ua05_07.pdf pdf norma DIN 934: http://mdmetric.com/fastindx/ud02_11.pdf pdf norma DIN 125: http://mdmetric.com/fastindx/uf06_13.pdf pdf norma DIN 127: http://mdmetric.com/fastindx/uf32_39.pdf

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1.3.3.


FABRICACIÓN DE UN BASTIDOR/GUALDERA

Será fabricado en chapa de 10 mm. de espesor. Están reforzados en la zona de unión del mecanismo. Van atornillados con tornillería de alta resistencia a las bandejas vibrantes formando un todo rígido.

1.3.3.1.

Procedimientos utilizados

Para fabricar el acero se suele realizar un proceso en tres etapas: A. Proceso integral: Primeramente se sinteriza el mineral de hierro en una planta de sinterizado. Paralelamente se trata el carbón en baterías de cok. Las mezclas llegan a los altos hornos donde alcanzan temperaturas de 2000ºC. Posteriormente salen como arrabio líquido a unos 1400ºC. Después en un convertidor de soplado de oxígeno se consigue acero líquido bruto. Posteriormente mediante un horno en cuchara (metalurgia secundaria), se consigue acero líquido con composición ajustada. B. Desbastes: Los semi-productos obtenidos por solidificación en colada continua pasan a una colada continua de productos largos o bien de productos planos. C. Laminación de desbastes: Los productos acabados se consiguen en trenes de laminación en caliente con hornos de recalentamiento a temperaturas de entre 800ºC y 1200ºC. Así se consiguen chapas, bobinas y perfiles. El método principal de trabajar el acero se conoce como laminado en caliente. En este proceso, el lingote colado se calienta al rojo vivo en un horno denominado foso de termodifusión y a continuación se hace pasar entre una serie de rodillos metálicos colocados en pares que lo aplastan hasta darle la forma y tamaño deseados. La distancia entre los rodillos va disminuyendo a medida que se reduce el espesor del acero.

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196



El proceso de laminado consiste en calentar previamente los lingotes de acero fundido a una temperatura que permita la deformación del lingote por un proceso de estiramiento y desbaste que se produce en una cadena de cilindros a presión llamado tren de laminación. Estos cilindros van conformando el perfil deseado hasta conseguir las medidas adecuadas. Las dimensiones del acero que se consigue no tienen tolerancias muy ajustadas y por eso muchas veces a los productos laminados hay que someterlos a fases de mecanizado para ajustar su tolerancia. El primer par de rodillos por el que pasa el lingote se conoce como tren de desbaste o de eliminación de asperezas. Después del tren de desbaste, el acero pasa a trenes de laminado en bruto y a los trenes de acabado que lo reducen a láminas con la sección transversal correcta. Los rodillos para producir rieles de ferrocarril o perfiles en H, en T o en L tienen estrías para proporcionar la forma adecuada. Los procesos modernos de fabricación requieren gran cantidad de chapa de acero delgada. Los trenes o rodillos de laminado continuo producen tiras y láminas con anchuras de hasta 2,5 m. esos laminadores procesan con rapidez la chapa de acero antes de que se enfríe y no pueda ser trabajada. Las planchas de acero caliente de más de 10 cm de espesor se pasan por una serie de cilindros que reducen progresivamente su espesor hasta unos 0,1 cm y aumentan su longitud de 4 a 370 metros. Los trenes de laminado continuo están equipados con una serie de accesorios como rodillos de borde, aparatos de decapado o eliminación y dispositivos para enrollar de modo automático la chapa cuando llega al final del tren. Los rodillos de borde son grupos de rodillos verticales situados a ambos lados de la lámina para mantener su anchura. Los aparatos de decapado eliminan la costra que se forma en la superficie de la lámina apartándola mecánicamente, retirándola mediante un chorro de aire o doblando de forma abrupta la chapa en algún punto del recorrido. Las bobinas de chapa terminadas se colocan sobre una cinta transportadora y se llevan a otro lugar para ser recocidas y cortadas en chapas individuales. Una forma más eficiente para producir chapa de acero delgada es hacer pasar por los rodillos planchas de menor espesor. Con los métodos convencionales de fundición sigue siendo necesario pasar los

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lingotes por un tren de desbaste para producir planchas lo bastante delgadas para el tren de laminado continuo. Los procedimientos realizados una vez se suministran las chapas de acero serán de taladro por los numerosos elementos atornillados y de soldadura con los perfiles laminados de las bandejas vibrantes. Las soldaduras se harán con oxicorte. El oxicorte es una técnica auxiliar a la soldadura, que se utiliza para la preparación de los bordes de las piezas a soldar cuando son de espesor considerable, y para realizar el corte de chapas, barras de acero al carbono de baja aleación u otros elementos ferrosos. El oxicorte consta de dos etapas: en la primera, el acero se calienta a alta temperatura (900°C) con la llama producida por el oxígeno y un gas combustible; en la segunda, una corriente de oxígeno corta el metal y remueve los óxidos de hierro producidos. En este proceso se utiliza un gas combustible cualquiera (acetileno, hidrógeno, propano, hulla, tetreno o crileno), cuyo efecto es producir una llama para calentar el material, mientras que como gas comburente siempre ha de utilizarse oxígeno a fin de causar la oxidación necesaria para el proceso de corte. Bien sea en una única cabeza o por separado, todo soplete cortador requiere de dos conductos: uno por el que circule el gas de la llama calefactora (acetileno u otro) y uno para el corte (oxígeno). El soplete de oxicorte calienta el acero con su llama carburante, y a la apertura de la válvula de oxígeno provoca una reacción con el hierro de la zona afectada que lo transforma en óxido férrico (Fe2O3), que se derrite en forma de chispas al ser su temperatura de fusión inferior a la del acero. Los taladros en nuestro caso son pasantes. El taladrado es un término que cubre todos los métodos para producir agujeros cilíndricos en una pieza con herramientas de arranque de viruta. Además del taladrado de agujeros cortos y largos, también cubre el trepanado y los mecanizados posteriores tales como escariado, mandrinado, roscado y brochado. La diferencia entre taladrado corto y taladrado profundo es que

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el taladrado profundo es una técnica específica diferente que se utiliza para mecanizar agujeros donde su longitud es varias veces más larga (8-9) que su diámetro. Con el desarrollo de brocas modernas el proceso de taladrado ha cambiado de manera drástica, porque con las brocas modernas se consigue que un taladro macizo de diámetro grande se pueda realizar en una sola operación, sin necesidad de un agujero previo, ni de agujero guía, y que la calidad del mecanizado y exactitud del agujero evite la operación posterior de escariado. Como todo proceso de mecanizado por arranque de viruta la evacuación de la misma se torna crítica cuando el agujero es bastante profundo, por eso el taladrado está restringido según sean las características del mismo. Cuanto mayor sea su profundidad, más importante es el control del proceso y la evacuación de la viruta. En cabinas diferentes se les aplicará barnices y capas de pintura y se realizará una verificación de ajuste de las dimensiones.

1.3.3.2.

Máquinas utilizadas

Algunas máquinas utilizadas para el oxicorte son las que se presentan a continuación:

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199



Los elementos que se fabrican de chapa suelen llevar tratamientos superficiales contra la oxidación y corrosión, tales como cromados, pinturas, galvanizados, etc. Un factor interesante referente al trabajo con hojas es la memoria del acero, la cual en algunos casos puede ser bastante y notoria al cortar las hojas (particularmente en forma longitudinal), por ejemplo empleando plasma. A grandes rasgos, la memoria del material es la capacidad (en este caso del acero) para regresar a una forma previa o aproximada; con esto en cuenta, es posible divisar el enrollado de la bobina cuando una parte de la hoja (generalmente la más delgada y larga) deja su forma plana para tomar curvatura. En este caso hay que hablar más propiamente de "elasticidad del acero" que también hace que el material tienda a volver a la forma anterior a la deformación, pero que no tiene relación con la "memoria de forma". Las placas de acero pueden ser inicialmente cortadas para crear infinidad de formas de dos dimensiones, con un grosor aproximado constante (como la tercera dimensión, el ancho). Obviamente, estas formas pueden trabajarse en forma posteriormente más avanzada. Existen diversas maneras de crear una forma en la pletina de acero, esto incluye el cortarla, derretirla, o someterla a un proceso abrasivo etc. Es muy común que cuando se planea trabajar con hojas, por su misma geometría, se prepare una mesa que aguante el trabajo al que la hoja será sometida. Hay numerosos tipos de taladradoras. Por necesitar tantos taladros se podría usar alguna de husillos múltiples. Posteriormente se introducirán en una cabina de chorreado, en una cabina de pintura y se realizará un ajuste de las dimensiones.

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200


1.3.4.


PLAN BÁSICO DE SEGURIDAD Y SALUD

En todo Proyecto de ejecución debe incluirse un plan de seguridad y salud Debe tratar de los siguientes conceptos: obra de construcción, promotor, proyectista, coordinador, dirección facultativa, contratista. El Estudio Básico de Seguridad y Salud establece, durante la construcción e instalación, las previsiones respecto a prevención de riesgos de accidentes y enfermedades profesionales, así como los derivados de los trabajos de reparación, conservación, entretenimiento y mantenimiento, y las instalaciones preceptivas de higiene y bienestar de los trabajadores. Servirá para dar unas directrices básicas a la empresa constructora y montadora para llevar a cabo sus obligaciones en el campo de la prevención de riesgos profesionales, facilitando su desarrollo, bajo el control de la Dirección Facultativa. Debe contar con: 1. Plan de seguridad y salud en obra 2. Libro de incidencias 3. Riesgos y prevención en soldaduras y estructuras 4. Medios de protección individual 5. Condiciones de seguridad e higiene Las Disposiciones mínimas en todo Plan de seguridad y salud son: 1. Estabilidad y solidez de materiales y equipos

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2. Servicios higiénicos y sanitarios (jabón, botiquín, etc.) 3. Protección y señalización de elementos cortantes a una altura inferior a 2 metros En España, la Fase de ejecución de obra debe realizarse según las señales y dispositivos de seguridad incluidos en el RD 485/1997 del 14 de abril. TRABAJOS CON HIERRO - ACERO Riesgos detectables 1

Cortes y heridas en manos y pies por manejo de redondos de acero.

2

Aplastamientos durante las operaciones de carga y descarga de piezas de acero.

3

Aplastamiento durante las operaciones desmontaje de soportes.

4

Tropiezos y torceduras al caminar sobre las armaduras.

5

Los derivados de las eventuales roturas de redondos de acero durante el estirado o doblado.

6

Sobreesfuerzo.

7

Caídas al mismo nivel.

8

Caídas a distinto nivel.

9

Golpes por caída o giro descontrolado de la carga suspendida.

Normas preventivas

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202


1,2,3


Se habilitará en obra un espacio dedicado al acopio clasificado de las piezas de acero próximo al lugar de montaje.

2,3

Las piezas, chapas y perfiles se almacenarán en posición horizontal sobre durmientes de madera capa a capa, evitándose las alturas de las pilas superiores a 1´50 m.

9

El transporte aéreo de piezas, chapas y perfiles mediante grúa se ejecutará suspendiendo la carga de dos puntos separados mediante eslingas.

4

Las estructuras o elementos fabricados se almacenará en los lugares designados a tal efecto separado del lugar de montaje.

4

Los desperdicios o recortes de hierro y acero, se recogerán acopiándose en el lugar determinado, para su posterior carga y transporte al vertedero.

4,7

Se efectuará un barrido diario de puntas, alambres y recortes de chapa en torno a la zona de trabajo.

9

Los elementos fabricados se transportarán al punto de ubicación suspendidos del gancho de la grúa mediante eslingas (o balancín) que la sujetarán de dos puntos distantes para evitar deformaciones y desplazamientos no deseados.

9

Las maniobras de ubicación “in situ” de perfiles de gran longitud se guiarán mediante un equipo de tres hombres: dos, guiarán mediante sogas en dos direcciones la pieza a situar, siguiendo las instrucciones del tercero que procederá manualmente a efectuar las correcciones.

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203



Prendas de protección personal. Con marca CE. ·

Guantes de cuero.

·

Botas de seguridad.

·

Botas de goma o de P.V.C. de seguridad

·

Ropa de trabajo.

·

Cinturón porta-herramientas.

·

Cinturón de seguridad.

SOLDADURAS Riesgos detectables 1

Quemaduras provenientes de radiaciones infrarrojas.

2

Radiaciones luminosas.

3

Proyección de gotas metálicas en estados de fusión.

4

Intoxicación por gases.

5

Electrocución.

6

Quemaduras por contacto directo de las piezas soldadas.

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204


7


Explosiones por utilización de gases licuados.

Normas preventivas -

Separación de las zonas de soldaduras, sobre todo en interiores.

-

En caso de incendios, no se echará agua, puede producirse una electrocución.

-

El elemento eléctrico de suministro debe estar completamente cerrado.

-

No se realizarán trabajos a cielo abierto mientras llueva o nieve.

-

Las máscaras a utilizar en caso necesario serán homologadas.

-

La ropa se utilizará sin dobleces hacia arriba y sin bolsillos.

-

Será obligatorio el uso de polainas y mandiles.

-

En soldadura oxiacetilénica se instalarán válvulas antirretorno.

PLATAFORMA DE SOLDADOR EN ALTURA (GUINDOLA O “CESTA” DE SOLDADOR). Riesgos detectables 1

Caída a distinto nivel (maniobras de entrada y salida).

2

Desplome de la plataforma.

3

Corte por rebabas y similares.

4

Los derivados de los trabajos de soldadura.

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205


5


Caída de objetos.

Normas preventivas 2

Las guindolas a prefabricar y utilizar estarán construidas con hierro

dulce, en prevención de los riesgos por cristalización del acero en caso de calentamiento por soldadura. 1, 2, 3

Las guindolas a utilizar serán montadas en el taller cumpliendo las

siguientes características: Estarán construidas con hierro dulce, o en tubo de sección cuadrada y chapa de hierro dulce. El pavimento será de chapa de hierro antideslizante. Las dimensiones mínimas de prima de montaje, medidas al interior, serán de 500 x 500 x 1.000 mm. Los elementos de colgar no permitirán balanceos. Lo “cuelgues” se efectuarán por “enganche doble” de tal forma que quede asegurada la estabilidad de la “ guindola ” en caso de fallo de alguno de éstos. Las soldaduras de unión de los elementos que forman la guindola serán de cordón electrosoldado. Estarán provistas de una barandilla perimetral de 100 cm. de altura formada por barra pasamanos, barra intermedia y rodapié de 15 cm de chapa metálica. 5

Las “guindolas” se izarán a los tajos mediante garruchas o cabrestantes,

nunca directamente “a mano” en prevención de los sobreesfuerzos.

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206


1

Página


207

El acceso al interior de las guindolas se efectuará por las alas de la

perfilería metálica sujeto al fiador del cinturón de seguridad del operario al cable de circulación paralelo a la viga. Prendas de protección personal Con marca CE. -

Ropa de trabajo.

-

Calzado antideslizante de seguridad.

-

Botas de seguridad (según casos).

ESCALERAS DE MANO (MADERA O METAL) Riesgos detectables 1

Caída a distinto nivel.

2

Caída al mismo nivel.

3

Deslizamiento por incorrecto apoyo (falta de zapatas, etc).

4

Vuelco lateral por apoyo irregular.

5

Rotura por defectos ocultos.

6

Los derivados de los usos inadecuados o de los montajes peligrosos (empalmes de

escaleras, formación de plataformas de

escaleras “cortas” para la altura a salvar, etc). 7

Falta de mantenimiento.

trabajo ,



Normas preventivas De aplicación al uso de escaleras metálicas. 1

Los largueros serán de una sola pieza y estarán sin deformaciones o

abolladuras que puedan mermar su seguridad. 7

Las escaleras metálicas estarán pintadas con pinturas antioxidantes

que las preserven de las agresiones de la intemperie. 1, 3, 4

El empalme de escaleras metálicas se realizará mediante la instalación

de los dispositivos industriales fabricados para tal fin. D. Para el uso de escaleras de mano, independientemente de los materiales que las constituyen. 1

Se prohibe la utilización de escaleras de mano en esta obra para salvar

alturas superiores a 5 m. 3

Las escaleras de mano a utilizar estarán dotadas en su extremo inferior

de zapatas antideslizantes de seguridad. 4

Las escaleras de mano a utilizar sobrepasarán en 0´90 m. la altura a

salvar. Esta cota se medirá en vertical desde el plano de desembarco al extremo superior del larguero. 3

Las escaleras de mano a utilizar se instalarán de tal forma que su apoyo

inferior diste de la proyección vertical del superior ¼ de la longitud del larguero entre apoyos. 1

El ascenso y descenso a través de las escaleras de mano a utilizar,

cuando salven alturas superiores a los 3 m., se realizará dotado con cinturón de

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208



seguridad amarrado a un “cable de seguridad” paralelo por el que circulará libremente un “mecanismo paracaídas”. 6

Se prohibe en estos trabajos transportar pesos a mano (o a hombre)

iguales o superiores a 25 kg sobre las escaleras de mano. 7

Se prohibe apoyar la base de las escaleras de mano, sobre lugares y

objetos poco firmes que pueden mermar la estabilidad de este medio auxiliar. 1

El ascenso de operarios, a través de las escaleras de mano, se realizará

de uno en uno. Se prohibe la utilización al unísono de la escalera a dos o más operarios. 1

El ascenso y descenso a través de las escaleras de mano se efectuará

frontalmente, es decir, mirando directamente hacia los peldaños que se están utilizando. Prendas de protección personal Con marca CE. -

Botas de seguridad de goma o P.V.C.

-

Calzado antideslizante de seguridad.

-

Botas de seguridad.

-

Arnés de seguridad.

NORMAS DE SEGURIDAD A CUMPLIR POR LA MAQUINARIA

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209


Página


210

Toda la maquinaria que entre en el recinto de trabajo deberá cumplir con los requisitos de seguridad y salud, exigido en la legislación actual vigente y que a continuación se detalla. -

Para máquinas nuevas (del fabricante al usuario) según: Dispondrá de la marca CE y libro de instrucciones.

-

Para máquinas usadas (alquilada, cedida, etc.), ITC-MSG-SM-1 (orden ministerio 08-04-91).

Esta normativa exige entre otros los siguientes requisitos documentales que deberán presentarse a la Dirección de Obra como condición necesaria para poder trabajar. 1º

Certificado del fabricante que acredite que la máquina cumple con normativa

antes indicada. 2º

Cada máquina dispondrá de las instrucciones de uso, manejo

y

mantenimiento, en castellano. 3º

Las personas que manejan la máquina reconocerán por escrito que conocen

las instrucciones de uso y manejo, y que han sido formados en dichos aspectos. 4º

Acreditación de que las máquinas han pasado las inspecciones reglamentarias.

-

Cabina equipada con estructura de protección para el caso de vuelco (ROPS)

86/295/CEE. El cumplimiento con estas últimas se justificará en base al distintivo CE, que deberán llevar las máquinas de forma clara y visible. Dispondrá también del certificado correspondiente que garantice el cumplimiento de dicha norma. Además de la legislación anterior se deberá cumplir también con la siguiente para máquinas usadas:


-


Orden 08-07-80 sobre limitación de potencia acústica.

SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO (“SOLDADURA ELECTRICA”). Si está fabricada o comercializada a partir del 95, llevará la marca CE. Riesgos detectables -

Caída desde altura (estructuras metálicas, trabajos en el borde de forjados, balcones, aleros y asimilables).

-

Caídas al mismo nivel.

-

Atrapamientos entre objetos.

-

Aplastamiento de manos por objetos pesados.

-

Los derivados de caminar sobre la perfilería en altura.

-

Derrumbe de la estructura.

-

Los derivados de las radiaciones del arco voltaico.

-

Los derivados de la inhalación de vapores metálicos.

-

Quemaduras.

-

Contacto con la energía eléctrica.

-

Proyección de partículas.

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-


Heridas en

los ojos por cuerpos extraños (picado del cordón de

soldadura). -

Pisadas sobre objetos punzantes.

Normas preventivas -

En todo momento la zona de trabajo

estará limpia y ordenada en

prevención de tropiezos y pisadas sobre objetos punzantes. -

El izado de vigas metálicas se realizará eslingadas de dos puntos; de

forma tal, que el ángulo superior a nivel de la argolla de cuelgue que forman las dos hondillas de la eslinga, sea igual o menor de 90º, para evitar los riesgos por fatiga del medio auxiliar. -

El izado de vigas metálicas (perfilería) se guiara mediante sogas hasta

su “presentación” nunca directamente con las manos, para evitar los empujones, cortes y atrapamientos. -

Las vigas y pilares “presentados”, quedaran fijados e inmovilizados

mediante (husillos de inmovilización, codales, eslingas, apuntalamiento, cuelgue del gancho de la grúa, etc.), hasta concluido el “punteo de soldadura” para evitar situaciones inestables. -

No se elevara un nuevo nivel, hasta haber concluido el cordón de

soldadura de la cota punteada, para evitar situaciones inestables de la estructura. -

Los pilares metálicos se izarán en posición vertical siendo guiados

mediante cabos de gobierno, nunca con las manos. -

A cada soldador y ayudante a intervenir, se le entregará una lista de

medidas preventivas: del recibo se dará cuenta a la Dirección Facultativa.

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Prendas de protección personal Con marca CE. -

Gafas de seguridad para protección para radiaciones por arco voltaico (especialmente el ayudante).

-

Ropa de trabajo.

-

Guantes de cuero.

-

Yelmo de soldador.

-

Botas de seguridad.

-

Pantalla de soldadura de sustentación manual.

-

Guantes aislantes (maniobras en el grupo bajo tensión).

-

Manguitos de cuero.

-

Cinturón de seguridad (maniobras en el grupo bajo tensión, trabajos estáticos, trabajos en posición de suspensión

aérea, trabajos y

desplazamientos en riesgo de caída desde altura). Protecciones individuales Las anteriormente definidas en función de las características de cada actividad. Protecciones colectivas Las anteriormente definidas. Formación

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213



Todo el personal debe recibir una exposición de los métodos de trabajo y los riesgos que éstos pudieran entrañar, juntamente con las medidas de seguridad que deberá emplear. Medicina preventiva y primeros auxilios -

Botiquines. Se dispondrá de un botiquín conteniendo el material

especificado en la Ordenanza General de Seguridad y Salud en el Trabajo. -

Asistencia a accidentados. Se deberá informar a la obra del

emplazamiento de los diferentes Centros Médicos (Servicios propios, Mutuas Patronales, Mutualidades Laborales, Ambulatorios, etc) donde debe trasladarse a los accidentados para su más rápido y efectivo tratamiento. -

Reconocimiento Médico. Todo el personal que empiece a trabajar con la

máquina, deberá pasar un reconocimiento médico previo al trabajo, y que será repetido en el período de un año. Previsión de riesgos a terceros Se señalizará, las zonas de acceso al área de trabajo, tomándose las adecuadas medidas de seguridad que cada caso requiera. Al estar en la intemperie, se señalizarán los accesos naturales, prohibiéndose el paso a toda persona ajena, colocándose en su caso los cerramientos necesarios.

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214


1.3.5.


PLANIFICACIÓN EN MSPROJECT

Planificación del Proyecto Fin de Carrera.

Planificación de fabricación de la criba vibrante:

•

Preparación del firme de las bases de apoyo con inclinación de 20º a la altura y distancia correcta. Verificación de simetría.

•

Instalación de las bases de apoyo tras montaje. Verificación de simetría.

•

Instalación de las gualderas tras mecanizado y tratamiento superficial. Atornillar a las bases.

•

Soldadura de las bandejas vibrantes. Atornillar a las gualderas.

•

Instalación de la base pivotante (si la proporciona el cliente).

•

Instalación del motor eléctrico (proporcionado por el cliente) y de su bancada.

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•


Instalación del eje de transmisión, los rodamientos y los contrapesos. Atornillar la protección de los contrapesos y los portarrodamientos a las gualderas.

•

Acople del sistema de poleas y de la correa al motor y al eje. Instalación de la protección de las poleas y el sistema de lubricación. Verificación de distancias.

•

Atornillar los perfiles tensadores de mallas a las gualderas.

•

Instalación de las mallas y verificación de tensión.

•

Instalación de tolvín de alimentación (si lo proporciona el cliente).

•

Puesta en marcha en vacío a velocidad nominal. Verificación de vibración, amplitud, ruido. Identificación de problemas si hubiere.

•

Puesta en marcha en carga normal y comprobación de ausencia de problemas.

•

Entrega de la máquina.

Todo el proceso lleva 4 semanas.

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2. PLANOS

2.1. Listado de Planos

2. PLANOS 2.1. Listado de Planos


Para simplificar la representación, en los planos no se ha representado los elementos de tornillería. CRH-CGE-0000-00

Conjunto general

CRH-BA4-0130-01

Base de apoyo 4

CRH-BS1-0600-01

Bastidor 1 (Chapa acero de 6)

CRH-BV2-0700-00

Bandeja vibrante 2

CRH-ML1-0800-00

Malla superior

CRH-STR-0400-00

Sistema de transmisión

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2.2. Planos

3. PLIEGO DE CONDICIONES

3.1. Condiciones Generales y Económicas

3. PLIEGO DE CONDICIONES 3.1. Condiciones Generales y Económicas


ÍNDICE CONDICIONES GENERALES Y ECONÓMICAS 3.1.1.

OBJETO ........................................................................... 230

3.1.2.

RELACIÓN DE NORMAS.................................................. 231

3.1.2.1. 3.1.3.

NORMAS DE CARÁCTER GENERAL ................................................... 231

CONDICIONES DE ÍNDOLE FACULTATIVA ..................... 232

3.1.3.1.

DIRECCIÓN TÉCNICA ....................................................................... 232

3.1.3.2.

JEFE DE FABRICACIÓN..................................................................... 232

3.1.3.3.

CONTROL DE OPERACIONES ............................................................. 233

3.1.3.4.

COMPRA/VENTA DE LA CRIBA VIBRANTE .......................................... 233

3.1.4.

CONDICIONES DE ÍNDOLE ECONÓMICA........................ 234

3.1.4.1.

CONDICIONES GENERALES DE VENTA .............................................. 234

3.1.4.2.

PRECIO DE LA CRIBA VIBRANTE ........................................................ 234

3.1.4.3.

GARANTÍA ...................................................................................... 234

3.1.4.4.

CONDICIONES DE PAGO ................................................................... 236

3.1.4.5.

PLAZO DE ENTREGA ........................................................................ 236

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3.1.1.


OBJETO

El Pliego de Condiciones del proyecto es el documento más importante del proyecto a la hora de su ejecución material. El Pliego de Condiciones regula las relaciones entre el propietario, promotor del proyecto, y los contratistas que lo van a ejecutar y deberá contener toda la información necesaria para que esas relaciones sean lo mas fructíferas posibles y sobre todo teniendo en cuenta el aspecto económico. El Pliego de Condiciones debe describir las condiciones generales del trabajo, la descripción del mismo, los planos que lo definen, la localización y emplazamiento. Asimismo, señala los derechos, obligaciones y responsabilidades mutuas entre la Propiedad y la Contrata y constituye el anejo fundamental del contrato que ambas suscriben. Favorece el desarrollo de los trabajos y colabora a evitar discusiones costosas e innecesarias, ayudando a tomas decisiones con rapidez y eficacia.

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3.1.2.


RELACIÓN DE NORMAS

3.1.2.1.

Normas de Carácter General

Todos los aspectos de diseño y operaciones de trabajo se encuentran bajo la influencia de las siguientes normas: •

Directiva 98/37/CE

•

Reales Decretos

•

Estudio básico de seguridad y salud (Ley de prevención de riesgos laborales)

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231


3.1.3.


CONDICIONES DE ÍNDOLE FACULTATIVA

Para el control y seguridad de la máquina clasificadora de graneles se procederá a un control exhaustivo de la misma por parte del fabricante. A continuación se especifican los grupos que entran a formar parte en el proceso de uso de la instalación y las actividades que se les atribuyen a cada uno de ellos.

3.1.3.1.

Dirección técnica

Persona o personas encargadas del correcto uso, organización y aplicaciones para los que está destinada la máquina clasificadora de graneles sólidos. También soportará aspectos relacionados con el diseño de la máquina, haciéndose responsable de cualquier modificación propia, nunca ajena. Establecerán un manual de instrucciones, de mantenimiento y desmontaje para traslado de piezas de recambio, en lengua española e inglesa, entregado al cliente.

3.1.3.2.

Jefe de fabricación

Es el responsable de la construcción y montaje de la instalación por lo que deberá poseer conocimiento de la normativa 98/37/CE para mantener la calidad y seguridad necesarias y permitir su circulación por toda la comunidad europea. En el caso de situaciones de montaje dudosas deberán transmitirlo a la dirección técnica. El jefe de fabricación no deberá tomar decisiones propias sin antes consultar con la dirección. Está subordinado a ella.

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232


3.1.3.3.

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233

Control de operaciones

A la hora de empezar a utilizar la máquina habrá un jefe de operaciones que se encargará de mantener la máquina a punto para el inicio del cribado. También será el responsable de controlar la máquina durante el proceso de fabricación y montaje. Tomará las decisiones necesarias sobre: •

Control de calidad de los procesos de fabricación

•

Duración de los procesos de fabricación

•

Régimen de funcionamiento de los diferentes elementos

3.1.3.4.

Compra/venta de la criba vibrante

Las condiciones de compra ye venta de la máquina clasificadora de graneles sólidos/criba vibrante, se centrará en los siguientes aspectos: •

Responsabilidad: En el caso de cualquier uso impropio de la instalación la empresa fabricante no se hará responsable.

•

Uso: El cliente deberá ceñirse a las especificaciones de uso propias establecidas en la criba vibrante.

•

Integridad:

No

proceder

a

ningún

tipo

de

modificación/montaje/desmontaje de elementos nuevos, ya que la empresa no se hará responsable de su validez.


3.1.4.


CONDICIONES DE ÍNDOLE ECONÓMICA

3.1.4.1.

Condiciones Generales de Venta

Los presupuestos de los diferentes elementos y ensamblajes de la máquina deberán ser respetados por el cliente y sólo podrán ser modificados por la dirección técnica. El cliente deberá suministrar: •

Un motor eléctrico de 7,5 CV.

•

Una base pivotante para el sistema de transmisión (opcional).

•

Un tolvín de alimentación (opcional).

El cliente tendrá presente estas condiciones cuando solicite la oferta y se hará responsable de todos los aspectos que ello conlleva. Los datos del proyecto, propiedad de la empresa fabricante, quedarán registrados. Para cualquier información técnica solicitada consultar con la dirección técnica.

3.1.4.2.

Precio de la criba vibrante

El precio de venta de la criba vibrante es de 56864 €.

3.1.4.3.

Garantía

Ámbito general de la garantía La garantía es de 2 años. Sin perjuicio de cualquier posible reclamación a terceros, la máquina clasificadora de graneles sólidos será reparada si ha sufrido una avería a causa de un defecto de montaje o de cualquiera de los componentes, siempre que

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234



haya sido manipulada correctamente de acuerdo con lo establecido en el manual de instrucciones. Y su mantenimiento haya sido el recomendado por el fabricante. La garantía se concede a favor del comprador de la instalación, lo que deberá justificarse debidamente mediante el correspondiente certificado de garantía, con la fecha que se acredite en la certificación de la instalación. Anulación de la garantía La garantía podrá anularse cuando la máquina clasificadora haya sido reparada, modificada o desmontada, aunque sólo sea en parte, por personas ajenas al suministrador o a los servicios de asistencia técnica de los fabricantes no autorizados expresamente por el suministrador Lugar y tiempo de la prestación Cuando el usuario detecte un defecto de funcionamiento en la instalación lo comunicará fehacientemente al suministrador. Cuando el suministrador considere que es un defecto de fabricación de algún componente, lo comunicará fehacientemente al fabricante. El suministrador atenderá cualquier incidencia en el plazo máximo de una semana y la resolución de la avería se realizará en un tiempo máximo de 15 días, salvo causas de fuerza mayor debidamente justificadas. Las averías de las instalaciones se repararán en su lugar de ubicación por el suministrador. El suministrador realizará las reparaciones o reposiciones de piezas a la mayor brevedad posible una vez recibido el aviso de avería, pero no se responsabilizará de los perjuicios causados por la demora en dichas reparaciones siempre que sea inferior a 15 días naturales.

Página

235


3.1.4.4.


Condiciones de pago

A convenir.

3.1.4.5.

Plazo de Entrega

El plazo de entrega máximo desde pedido de compra es de 4 semanas.

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236

3.2. Condiciones Técnicas y Particulares

3. PLIEGO DE CONDICIONES 3.2. Condiciones Técnicas y Particulares


ÍNDICE CONDICIONES TÉCNICAS Y PARTICULARES 3.2.1.

OBJETO ........................................................................... 239

3.2.2.

COMPOSICIÓN, TRATAMIENTOS Y CARACTERÍSTICAS DE

LOS MATERIALES. COMPONENTES Y EQUIPOS EMPLEADOS ...240 3.2.2.1.

COMPOSICIÓN GENERAL DE LOS ACEROS EMPLEADOS .......................240

3.2.2.2.

SOLDADURA ...................................................................................240

3.2.2.3.

POLIURETANO ................................................................................ 241

3.2.2.4.

BASES DE APOYO ............................................................................. 241

3.2.2.5.

BASTIDORES/GUALDERAS............................................................... 241

3.2.2.6.

BANDEJAS VIBRANTES .................................................................... 241

3.2.2.7.

MALLAS ......................................................................................... 241

3.2.2.8.

SISTEMA DE TRANSMISIÓN .............................................................. 241

3.2.2.9.

TRATAMIENTO SUPERFICIAL ............................................................ 242

3.2.3.

NORMAS DE MEDICIÓN E INSPECCIÓN ......................... 244

3.2.3.1.

PLAN DE PREVENCIÓN DE RIESGOS LABORALES ................................ 244

Página

238


3.2.1.


OBJETO

El presente Pliego establece las condiciones técnicas en que se han de llevar a cabo en las operaciones de fabricación y creación final de la máquina clasificadora de graneles sólidos. La relación de labores descritas en el presente Pliego no es exhaustiva, sino dirigida simplemente a la mejor comprensión de las características del trabajo a realizar. En consecuencia, se consideran incluidas en el precio del contrato todas aquellas operaciones no descritas que sean manifiestamente necesarias para mantener el buen estado de conservación de la vida útil de la maquinaria.

Página

239


3.2.2.


COMPOSICIÓN, TRATAMIENTOS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES. COMPONENTES Y EQUIPOS EMPLEADOS

3.2.2.1.

Composición general de los aceros empleados

Aceros inoxidables cromo-níquel en todas las zonas de contacto con el material húmedo. Aceros aleados de diferentes características según las necesidades.

3.2.2.2.

Soldadura

Con atención concreta al carbono equivalente. Está comprobada la influencia que posee el carbono a la hora de realizar una soldadura. Tanto para el acero recocido y él mismo, pero practicándole una soldadura, las durezas aumentan muy rápidamente como consecuencia de las transformaciones fisicoquímicas. Además del carbono, los aceros contienen unos elementos que aportan unas características determinadas al acero y son el manganeso, el silicio, el azufre y el fósforo. Para el cálculo del carbono equivalente, se establece la fórmula de Séférian:

Cq =

360 ⋅ C + 40 ⋅ (Mn + Cr ) + 20 ⋅ Ni + 28 ⋅ Mo 360

El número resulta de sumar al contenido de carbono las proporciones de los otros elementos afectados de los coeficientes que se indican, es el carbono equivalente. Y

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240



siempre que sobrepase el 0,32% conviene tomar la precaución de precalentar los materiales que se vayan a soldar.

3.2.2.3.

Poliuretano

Poliuretano de alta densidad.

3.2.2.4.

Bases de apoyo

Principalmente de acero al carbono no aleado o de aleación baja. Muelles realizados en acero inoxidable de alta resistencia.

3.2.2.5.

Bastidores/Gualderas

Chapas delgadas (<10mm) de acero laminado.

3.2.2.6.

Bandejas vibrantes

Perfiles laminados, pletinas y tubos macizos.

3.2.2.7.

Mallas

Realizadas en poliuretano de alta densidad

3.2.2.8.


Acero aleado de gran dureza en el eje y los contrapesos. Fabricación exhaustiva del eje por las tolerancias precisas necesarias debido a los conjuntos de rodamientos usados.

Página

241


3.2.2.9.


Tratamiento superficial

Se conoce como tratamiento térmico el proceso al que se someten los metales con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la tenacidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. En el caso de los tratamientos termoquímicos no sólo se producen cambios en la estructura del acero, sino también en su composición química, añadiendo diferentes productos químicos durante el proceso del tratamiento. Estos tratamientos tienen un efecto sólo superficial en las piezas tratadas y consiguen aumentar la dureza superficial de los componentes, dejando el núcleo más blando y flexible. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento en atmósferas especiales. •

Cementación: Aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentración de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo.

•

Nitruración: Al igual que la cementación, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400-525 ºC, dentro de una corriente de gas amoniaco, más nitrógeno.

•

Sulfinización: Aumenta la resistencia al desgaste por acción del azufre. El azufre se incorporó al metal por calentamiento a baja temperatura (565 ºC) en un baño de sales.

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242


•


Cianuración: Endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero. Se utilizan baños con cianuro, carbonato y cianato sódico. Se aplican temperaturas entre 760 y 950 ºC.

En nuestro caso, lo que más nos interesa es obtener un acero de gran dureza y tenacidad. El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del metal de manera uniforme a la temperatura y luego enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cámara refrigerada. El endurecimiento produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la tracción (tensión) y disminuye la ductilidad. El acero al carbono para herramientas se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crítica, la cual se adquiere aproximadamente entre los 790 y 830 °C, lo cual se identifica cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta el acero la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura de grano fino llamada austenita. Cuando se enfría la austenita de manera brusca con agua, aceite o aire, se transforma en martensita, material que es muy duro y frágil. En los aceros al carbono empleados, se requiere algún tipo de cementado. Consiste en el endurecimiento de la superficie externa del acero al bajo carbono, quedando el núcleo blando y dúctil. Como el carbono es el que genera la dureza en los aceros en el método de cementado se tiene la posibilidad de aumentar la cantidad de carbono en los aceros de bajo contenido de carbono antes de ser endurecido. El carbono se agrega al calentar al acero a su temperatura crítica mientras se encuentra en contacto con un material carbonoso. Los tres métodos de cementación más comunes son: empacado para carburación, baño líquido y gas. En los elementos metálicos más proclives a verse ensuciados se aplicará chorreado y pintado. Estos elementos serán las bases de apoyo, las gualderas y las bandejas vibrantes. El chorreado consiste en aplicar un chorro de arena que limpia a fondo las superficies metálicas.

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243


3.2.3.


NORMAS DE MEDICIÓN E INSPECCIÓN

3.2.3.1.

Plan de prevención de riesgos laborales

Todo proyecto tiene que tener un estudio básico de seguridad y salud y para ello deberá contemplar la identificación de los riesgos laborales que puedan ser evitados, indicando las medidas técnicas necesarias para ello, a la vez que se especificarán las medidas preventivas para controlar y reducir los riesgos laborales que no puedan eliminarse. Se pondrá a disposición un libro de incidencias en el que se anotarán todas aquellas que puedan ocurrir durante la ejecución de obra (referidas a temas de seguridad o salud del operario). Disposiciones mínimas de seguridad y salud que deberán aplicarse a las obras

•

Deberá procurarse estabilidad y solidez de los materiales y equipos, así como evitar el paso por superficies deslizantes sin utilización de calzado adecuado.

•

Deberá disponer de servicios higiénico-sanitarios.

•

Todos los elementos punzantes o cortantes, serán situados a una altura inferior a 2m, estarán debidamente protegidos y señalizados.

Riesgos existentes y medidas de prevención Operaciones de soldadura Riesgos:

•

Quemaduras provenientes de radiaciones infrarrojas y por contacto directo de las piezas soldadas.

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244



•

Radiaciones luminosas

•

Proyección de gotas metálicas en estados de fusión.

•

Intoxicación por gases.

•

Electrocución.

•

Quemaduras

•

Explosiones por utilización de gases licuados.

Prevenciones:

•

Separación de las zonas de soldadura

•

En caso de incendio no se echará agua, puede producirse una electrocución.

•

Elemento eléctrico de suministro cerrado

•

Se realizarán inspecciones diarias de cables, asilamientos, válvulas de seguridad, etc.

•

Se evitará el contacto de los cables con las chispas desprendidas

•

La ropa se utilizará sin dobleces hacia arriba y sin bolsillos

•

Será obligatorio el uso de polainas y mandiles

•

Las máscaras a utilizar en caso necesario serán homologadas.

•

El equipo de soldadura eléctrica dispondrá de toma de tierra, conectando a al general. Se cuidará el aislamiento de la pinza porta electrodos.

Diseño y colocación de estructuras y cubiertas Riesgos:

•

Caídas de personas al mismo nivel.

•

Caídas de materiales

•

Cortes, golpes y choques en cabeza, manos y pies.

Página

245



•

Pinchazos con objetos punzantes

•

Electrocuciones por contactos directos o indirectos

Prevención

•

Uso de redes de protección

•

Uso de cinturón de seguridad

•

Botas de goma antideslizantes

•

Uso de casco de seguridad

•

Uso de guantes de cuero

•

Barandilla de protección

•

Limpieza e iluminación de la zona de trabajo

•

Protección contra contactos eléctricos

•

Protección, con carcasas o pantallas, de elementos móviles de las máquinas

Diseño y colocación de tuberías y sistemas de calefacción y fontanería Riesgos:

•

Caídas al mismo o distinto nivel

•

Aplastamiento por operación de carga y descarga

•

Aplastamiento por desmontaje

•

Golpes y cortes en las manos

•

Quemaduras por contacto

•

Intoxicación por plomo por pinturas

Prevención:

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246



•

Zonas de trabajo limpias ordenadas e iluminadas

•

Casco de seguridad

•

Guantes de seguridad

•

Señalización para no mantenerse en contacto directo con un punto caliente, que pueda suponer una quemadura.

Disposición de conexiones eléctricas Riesgos:

•

Caídas al mismo o distinto nivel

•

Electrocuciones

•

Quemaduras producidas por descargas eléctricas

•

Cortes en manos

•

Atropamiento de los dedos al introducir cables en los conductos

•

Detonación de gases combustibles

Prevención:

•

Zonas de trabajo limpias, ordenadas y bien iluminadas

•

Las escaleras de mano a utilizar serán de tijera

•

Casco de seguridad

•

Guantes aislantes

•

Calzado aislante

•

Trabajo en líneas sin tensión

•

Instalaciones auxiliares de obra protegidas al paso de personas o maquinaria para evitar deterioro de la cubierta aislante

•

No se permitirá la utilización directa de los terminales de los conductores, como clavija de toma de corriente

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247


•


Los empalmes y conexiones se realizarán mediante elementos apropiados, debidamente aislados.

Aparatos elevadores Riesgos:

•

Golpes, contusiones, cortes y sobreesfuerzos durante el acopio de materiales

•

Riesgos inherentes a las operaciones de soldaduras

•

Riesgos de desplome de las plataformas de trabajo

•

Caídas de objetos sobre el personal que trabaja sobre las plataformas

•

Caída de personas a diferente nivel en los montajes

•

Riesgos inherentes a las operaciones de instalaciones eléctricas

Prevención:

•

Zonas de trabajo limpias, ordenadas y bien iluminadas

•

Los huecos de las puertas hasta la definitiva colocación de las mismas estarán protegidas con barandillas y rodapié bien fijados

•

Por encima del plano donde se esté trabajando, se colocará una plataforma de protección o dispositivo equivalente

•

Las plataformas de trabajo serán resistentes, con barandilla, barra intermedia y rodapié

•

Uso de casco de seguridad

•

Uso de guantes de cuero

•

Uso de guantes aislados para baja tensión

•

Uso de cinturón de seguridad

•

Uso de botas con plantilla de acero y puntera reforzada

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248



Durante la fase de ejecución de la Obra, deben emplearse las señales y dispositivos de seguridad incluidos en el R.D. 485/1997 de 14 de Abril, siempre que el análisis de los riesgos incluidos existentes, situaciones de emergencia previsibles y medidas preventivas adoptadas, hagan necesario:

•

Llamar la atención de los trabajadores

•

Alertarlos en situaciones de emergencia

•

Facilitar localizaciones (evacuación o auxilios)

•

Orientar en maniobras peligrosas

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249

4. PRESUPUESTO

4.1. Precios Unitarios. Cuadro de Precios

4. PRESUPUESTO 4.2. Presupuestos Unitarios

SUBCONJUNTO


ELEMENTO

PRECIO UNITARIO

Chapa acero de 12

5€/kg

Chapa de acero de 10

5€/kg

Pletina acero 100x30

5€/kg


5€/kg

Guía resorte

5€/kg

Placa base

5€/kg

Soporte resortes

5€/kg

Muelle Dext100 Dalambre10

50€/ud

Chapa acero de 6

10€/kg

Amarre de paneles

10€/kg

Ángulo acero 150x150x15

10€/kg


10€/kg


10€/kg

Tubo transversal

10€/kg

Pletina central acero 100x10

10€/kg

Pletina intermedia acero 100x10

10€/kg

Pletina lateral acero 90x10

10€/kg

Chapa tubo transversal

10€/kg


10€/kg

Base de apoyo

Gualdera

Bandeja Vibrante

Página

252

4. PRESUPUESTO 4.2. Presupuestos Unitarios

Malla

Sistema transmisión


Malla poliuretano

50€/ud

Eje motriz D=140

15€/kg

Contrapeso

15€/kg

Unión polea conducida con eje

10€/kg

Unión motor con polea conductora

10€/kg

Polea surcos SPA D=224

50€/ud


50€/ud

Correa poleas

50€/ud

Conjunto rodamientos doble rodillo

5460€/ud

Tornillo EXG. M12x20

2€/ud


2€/ud


2€/ud

Tornillo amarre paneles

100€/ud

Tuerca EXG. M12

2€/ud

Tuerca EXG. M16

2€/ud

Arandela Grower D=12

1€/ud

Arandela plana D=16

1€/ud

Tornillería

Página

253

4.2. Presupuestos parciales

4. PRESUPUESTO 4.3. Presupuestos Parciales


ÍNDICE PRESUPUESTOS PARCIALES 4.2.1.

PRECIOS DE PIEZAS NO NORMALIZADAS ........................................... 256

4.2.2.

PRECIOS DE PIEZAS NORMALIZADAS................................................. 258

4.2.3.

PRECIOS DE MÓDULOS .................................................................... 259

Página

255


4.2.1.

Página


256

PRECIOS DE PIEZAS NO NORMALIZADAS

SUBCONJUNTO

ELEMENTO

PRECIO UNITARIO

CANTIDAD

PRECIO TOTAL

Chapa acero de 12

5 €/kg

7,6kg

38€

Chapa de acero de 10

5 €/kg

6,1kg

30,5 €


5 €/kg

3,3kg

16,5 €


5 €/kg

1,2 kg

6€

Guía resorte

5 €/kg

1,4 kg

7€

Placa base

5 €/kg

14 kg

70 €

Soporte resortes

5 €/kg

153 kg

765 €

Muelle Dext100 Dalambre10

50 €/ud

2 ud

100 €

Chapa acero de 6

10€/kg

208 kg

2080 €

Amarre de paneles

10€/kg

86 kg

860 €


10€/kg

47,4 kg

474 €


10€/kg

14,9 kg

149 €


10€/kg

30,4 kg

304 €

Tubo transversal

10€/kg

144,5 kg

1445 €

Pletina central acero 100x10

10€/kg

36,2 kg

362 €

Pletina intermedia acero 100x10

10€/kg

36 kg

360 €

Pletina lateral acero 90x10

10€/kg

32,3 kg

323 €

Base de apoyo

Gualdera

Bandeja Vibrante


Malla

Sistema transmisión

Página


257

Chapa tubo transversal

10€/kg

0,5 kg

5€


10€/kg

30,4 kg

304 €

Malla poliuretano

100€/ud

1 ud

100 €

Eje motriz D=140

15€/kg

237 kg

3555 €

Contrapeso

15€/kg

60 kg

900 €

Unión polea conducida con eje

10€/kg

7,9 kg

79 €

Unión motor con polea conductora

10€/kg

2 kg

20 €


50€/ud

1 ud

50 €


50€/ud

1 ud

50 €

Correa poleas

50€/ud

1 ud

50 €

Conjunto rodamientos doble rodillo

5460€/ud

2 ud

10920 €


4.2.2.

Página


258

PRECIOS DE PIEZAS NORMALIZADAS Tornillo EXG. M12x20

2€/ud

76 ud

152 €


2€/ud

50 ud

100 €


2€/ud

76 ud

152 €

Tornillo amarre paneles

50€/ud

48 ud

2400 €

Tuerca EXG. M12

2€/ud

76 ud

152 €

Tuerca EXG. M16

2€/ud

126 ud

252 €

Arandela Grower D=12

1€/ud

76 ud

76 €

Arandela plana D=16

1€/ud

126 ud

126 €

Tornillería


4.2.3.


PRECIOS DE MÓDULOS

Base de apoyo: 38 + 30,5 + 16,5 + 6 + 7 + 70 + 765 + 100 = 1033 €. Hay cuatro bases de apoyo. Precio total bases de apoyo: 1033 x 4 = 4132 €. Estimamos el chorreado y la pintura y la adquisición de materiales en bruto multiplicando el resultado obtenido por 1,2. Precio total bases de apoyo: 4132 x 1,2 x 1,1 = 4959 €.

Gualdera: 2080 + 860 = 2940 €. Hay dos gualderas. Precio total gualderas: 2940 x 2 = 5880 €. Estimamos el chorreado y la pintura y la adquisición de materiales en bruto multiplicando el resultado obtenido por 1,2. Precio total gualderas: 5880 x 1,2 = 7056 €.

Bandeja vibrante: 474+ 149 + 304 + 1445 + 362 + 360 + 323 = 3417 €. Hay dos bandejas vibrantes. Precio total bandejas vibrantes: 3417 x 2 = 6834 €. Estimamos el chorreado y la pintura y la adquisición de materiales en bruto multiplicando el resultado obtenido por 1,2. Precio total bandejas vibrantes: 6834 x 1,2 = 8201 €.

Malla: 100 €. Hay dos mallas. Precio total mallas: 100 x 2 = 200 €.

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259



Estimamos la adquisición de materiales en bruto multiplicando el resultado obtenido por 1,5. Precio total mallas: 200 x 1,5 = 300 €.

Sistema de transmisión: 3555 + 900 + 79 + 20 + 50 + 50 + 50 + 10920 = 15574 €. Estimamos los tratamientos superficiales y la adquisición de materiales en bruto multiplicando el resultado obtenido por 1,2. Precio total sistema de transmisión: 15574 x 1,2: 18689 €. Los elementos no incluidos anteriormente como la protección de los contrapesos, los portarrodamientos, la protección de las poleas y el sistema de lubricación se estiman multiplicando el resultado obtenido por 1,1. Precio total sistema de transmisión = 18689 x 1,1 = 20558 €.

Tornillería: 152 + 100 + 152 + 2400 + 152 + 252 + 76 + 126 = 3410 € . Los elementos no indicados anteriormente como otro tipo de tornillos, tuercas o arandelas presentes en poca cantidad en el conjunto, y los tratamientos especiales de algunos de los elementos de tornillería se estiman multiplicando el resultado obtenido por 1,1. Precio total tornillería = 3410 x 1,1 = 3751 €. Motor eléctrico: proporcionado por el cliente. Tolvín de alimentación: proporcionado por el cliente, si lo deseara. Base pivotante: proporcionado por el cliente, si lo deseara.

Página

260



El coste de la mano de obra se considera estimando que la fabricación y el montaje deben hacerse en 4 semanas con turnos de 8 h

día

a lo largo de 20 días laborables.

Eso nos da 160 horas laborables. Se estima que de media habrá dos operarios cada vez lo que nos da 320 horas laborables de media. El salario medio es de 8 € . Por lo h tanto el coste total de la mano de obra se estima en MO = 320h ⋅ 8 € = 2560 €. h La mano de obra se reparte equitativamente entre los seis módulos, 427 € por módulo.

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261

4.3. Presupuesto General

4. PRESUPUESTO 4.4. Presupuesto General

Página


263

El precio total de la máquina clasificadora de graneles sólidos (criba vibrante) se estima sumando las cantidades de cada módulo.

MÓDULO

MATERIALES

TRATAMIENTOS

MANO DE OBRA

TOTAL COSTE MÓDULO

Bases de apoyo

4132 €

827 €

427 €

5386 €

Gualderas

5880 €

1176 €

427 €

7483 €

Bandejas vibrantes

6834 €

1367 €

427 €

8628 €

Mallas

300 €

0€

427 €

727 €


17443 €

3115 €

427 €

20985 €

Tornillería

3751 €

0€

427 €

4178 €

COSTES TOTALES

38340 €

6485 €

2562 €

47387 €

El coste total de la máquina clasificadora de graneles sólidos asciende a cuarenta y siete mil trescientos ochenta y siete euros (47387 €). El beneficio que se espera por la venta es del 10% del coste total, asciende a 4739 €. Los gastos generales se estiman en un 10% del coste total, ascienden a 4739 €. La suma de estas cantidades da como resultado 56864 €. El precio total estimado de venta de la máquina clasificadora de graneles sólidos asciende a cincuenta y seis mil ochocientos sesenta y cuatro euros (56864 €).

Teoria cribas vibrantes

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