zaranda automatica

ENERGÍA Y MECÁNICA MECATRÓNICA

INFORME FINAL DE VIBRACIONES

NIVEL: VI Diseño, construcción e implementación de una zaranda automática”

“

GRUPO DEL PROYECTO:

Latacunga – Abril 2016 - Agosto 2016

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Índice de Contenido RESUMEN ............................................. ................................................................... ............................................ ............................................ .................................. ............ 1 INTRODUCCIÓN ............................................. ................................................................... ............................................ ............................................. ....................... 2 CAPÍTULO I ........................................... ................................................................. ............................................ ............................................. .................................. ........... 3 1. Planteamiento del problema ......................................... ............................................................... ...................................... ................ 3 1.1.1 Ubicación del Problema en un contexto social ............................................ ........................................... 3 1.1.2 Situación o conflicto que se debe señalar. ................................................... .................................................. 3 1.1.3 Delimitación del Problema. ........................................... .................................................................. .................................. ........... 3 1.1.4 Planteamiento. .......................................... ................................................................ ............................................ .................................. ............ 3 1.1.5 Evaluación del problema. Establecer la Factibilidad, relevancia y pertinencia. ........................................... .................................................................. ............................................. ............................................. .............................. ....... 4 1.2 Objetivos de la investigación. . ............................................................ ............................................................................ ................ 4 1.2.1 Objetivo general. ........................................... ................................................................. ............................................ .............................. ........ 4 1.2.2 Objetivos específicos. ............................................. .................................................................... ......................................... .................. 4 1.3 Justificación ........................................... .................................................................. ............................................. ......................................... ................... 4 CAPÍTULO II ............................................. .................................................................... ............................................. ............................................. .............................. ....... 6 2.1. Fundamentación teórica .......................................... ................................................................. ............................................. ...................... 6 2.1.1. Criba metálica o zaranda. ............................................ ................................................................... .................................. ........... 6 2.1.2. Zaranda Vibratoria. ......................................... ............................................................... ............................................. ........................... .... 6 2.1.3. Automatización ............................................. ................................................................... ............................................ .............................. ........ 6 2.1.4. Motores Eléctricos. ......................................... ............................................................... ............................................. ........................... .... 7 2.1.5. Motovibradores. ........................................... ................................................................. ............................................ .............................. ........ 8 2.1.6. El acero ............................................ ................................................................... ............................................. ......................................... ................... 8 2.1.7. Vibraciones .......................................... ................................................................ ............................................ ...................................... ................ 9 2.1.8. Frecuencia Natural ............................................ ................................................................... ............................................. ...................... 9 2.1.9. Frecuencia Forzada .......................................... ................................................................. ............................................. ...................... 9 2.1.10. Frecuencia Forzada ............................................ ................................................................... ......................................... .................. 9 2.2. Hipótesis ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................. ........................... .... 9 2.2.1. Variables de estudio. .......................................... ................................................................. ............................................. ...................... 9 CAPITULO III ............................................ ................................................................... ............................................. ............................................. ............................ ..... 10 3.1 Métodos de Investigación .......................................... ................................................................. ........................................... .................... 10 3.1.1 Método Científico .......................................... ................................................................ ............................................ ............................ ...... 10 3.1.2 Método Experimental .......................................... ................................................................. ........................................... .................... 10 3.1.3 Método Analítico-Sintético ......................................... ............................................................... .................................... .............. 10











3.3.1 Frecuencia natural ........................................... ................................................................. ............................................ ......................... ... 11 3.3.2 Resonancia ............................................ .................................................................. ............................................ .................................... .............. 11 3.4 Procedimiento de la investigación ........................................... .................................................................. ............................ ..... 11 3.5 Técnicas de Investigación ............................................. .................................................................... ....................................... ................ 11 3.5.1 Observación ........................................... ................................................................. ............................................ .................................... .............. 11 3.5.2 Pruebas ........................................... ................................................................. ............................................ ........................................... ..................... 12 3.6 Criterios para la elaboración de propuesta ........................................... ........................................................ ............. 12 CAPÍTULO V ............................................ ................................................................... ............................................. ............................................. ............................ ..... 14 5.1 Título de la propuesta ......................................... ............................................................... ............................................. ......................... .. 14 5.2 Justificación ........................................... .................................................................. ............................................. ....................................... ................. 14 5.3 Objetivos ............................................. ................................................................... ............................................ ........................................... ..................... 14 5.3.1 Objetivo General .......................................... ................................................................ ............................................ ......................... ... 14 5.3.2 Objetivos específicos .......................................... ................................................................. ....................................... ................ 14 5.4 Estructura de la propuesta. .......................................................... ............................................................................... ..................... 14 5.4.1 Selección del modelo de zaranda ........................................... ............................................................ ................. 15 5.4.2 Selección de las dimensiones ......................................... ............................................................... ......................... ... 15 5.4.3 Selección de material para la zaranda ........................................... .................................................... ......... 15 5.5 Desarrollo de la propuesta. .......................................................... ............................................................................... ..................... 15 5.6 Evaluación socio-económico-cultural-ambiental socio-económico-cultural-ambiental de la propuesta. ............. 17 5.6.1 Aporte ambiental .......................................... ................................................................ ............................................ ......................... ... 17 5.6.2 Aporte Socio económico económico ............................................ ................................................................... ................................ ......... 17 CAPÍTULO VI ........................................... .................................................................. ............................................. ............................................. ............................ ..... 18 6.1 Conclusiones ............................................ .................................................................. ............................................ .................................... .............. 18 6.2 Recomendaciones ........................................... ................................................................. ............................................ ............................ ...... 18

Índice de Figuras Figura 1: Zaranda Vibratoria ............................................ .................................................................. ............................................ ........................... ..... 6 Figura 2: Motor Eléctrico ............................................ .................................................................. ............................................ .................................. ............ 7 Figura 3: Motovibrador ........................................... ................................................................. ............................................ ...................................... ................ 8 Figura 4: Dimensionamientos de zarandas ......................................... ............................................................... ......................... ... 15

Índice de Tablas Tabla 1: Materiales directos directos Fuente: Realizada Realizada por los investigadores investigadores ................. 12 Tabla 2: Mano de obra directa di recta Fuente: Realizada por los investigadores .............. 12 Tabla 3: Materiales directos directos Fuente: Realizada Realizada por los investigadores investigadores ................. 16 Tabla 4: Mano de obra directa di recta Fuente: Realizada por los investigadores .............. 16





















RESUMEN En la actualidad, los procesos y herramientas al momento de construir máquinas han ido evolucionando conforme a la tecnología, todo esto para tener la mayor eficiencia con menos costo y tiempo en los trabajos que se realiza. El lograr automatizar una herramienta como la zaranda que garantice la clasificación de arena y piedras hará de este un proceso eficaz barato y rápido, siendo una herramienta necesaria en la construcción a pequeña, media y grande escala, haciendo indispensable su adquisición adquisición patentando la misma.

y fomentando a crear una empresa empresa











INTRODUCCIÓN La falta de maquinaria en la industria de la construcción, incentiva a solucionar con nuevas ideas de automatización ciertos procesos que en ella implica, implica, a partir de los conocimientos adquiridos hasta el momento. La ingeniería Mecatrónica tiene como función gestionar alternativas de solución para el bienestar de la comunidad. El desarrollo de la zaranda automática minimiza el tiempo de clasificación de arena y piedras, para así ahorrar recursos económicos y a la vez obtener un producto de mejor calidad. La tecnología aplicada en herramientas y maquinaria no genera desechos indeseables ni productos que se puedan considerar como contaminantes del medio ambiente. Mejorando las condiciones del proceso productivo mediante la implementación de un elemento de fácil manipulación por parte del personal, se puede mejorar la calidad de la arena procesada, todo esto teniendo en cuenta la importancia del factor humano para el desarrollo de este proyecto desde la disciplina del diseño industrial.













CAPÍTULO I 1. 1.1.1

Planteamiento del problema Ubicación del Problema en un contexto social La ingeniería Mecatrónica tiene como función gestionar alternativas de solución confiables, para mejorar el bienestar de la comunidad, por lo que identificamos la necesidad de implementar una zaranda automática, para la automatización del proceso de cernir arena.

1.1.2 Situación o conflicto que que se debe señalar. La falta de maquinaria en la industria de la construcción, incentiva a fomentar nuevas ideas de automatización de ciertos procesos que en ella implica, a partir de los conocimientos adquiridos hasta el momento. mom ento.

1.1.3 Delimitación del Problema. Los estudiantes están en la capacidad de aplicar los conocimientos adquiridos con el fin de satisfacer necesidades por lo que se ha visto necesario implementar herramientas tecnológicas que ayuden al estudiante a desarrollar y poner en práctica todo lo aprendido en clases en el transcurso de los niveles cursados, es por eso que se utilizará las materias de mecánica, tecnología de materiales, ciencia de materiales, diferentes software, y vibraciones. 1.1.4 Planteamiento.











1.1.5 Evaluación del problema. Establecer la Factibilidad, relevancia y pertinencia. La confiabilidad del proyecto se basa en realizar un análisis previo del diseño mecánico con su respectiva simulación en el Software aplicado Solid Works.

1.2

Objetivos de la investigación.

1.2.1 Objetivo general. Diseñar, construir e implementar una zaranda automática para una mejor factibilidad en el proceso de cernir arena.

1.2.2 Objetivos específicos. 

Seleccionar información especializada de textos, internet internet que que esté relacionado con maquinaria como la zaranda automática



Diseñar y analizar la estructura de maquinaria parecida



Simular y analizar los esfuerzos de de estructuras, vibraciones en la zaranda zaranda automática con la ayuda de un software especializado.



1.3

Construir la zaranda automática.

Justificación

El desarrollo de esta propuesta de diseño parte desde la necesidad de ayudar en











indeseables ni productos que se puedan considerar como contaminantes del medio ambiente. Por otra parte, mejorando las condiciones del proceso productivo mediante la implementación de un elemento de fácil manipulación por parte del personal, se puede mejorar la calidad de la arena procesada, todo esto teniendo en cuenta la importancia del factor humano para el desarrollo de este proyecto desde la disciplina del diseño industrial. “La actividad relacionada con el diseño de elementos

no sólo tiene su fin en dotar a los artefactos de una capacidad transformadora, sino que además debe mirar el logro de una solución como una tarea estratégica: la de obtener un objeto mejor (más calidad, con despliegue de su función) con el mínimo de recursos (en menos tiempo y a menos costo).











CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1. Fundamentación teórica 2.1.1. Criba metálica o zaranda. Conjunto inalterable rígido formado por una placa o plancha metálica perforada en forma ordenada, puesta en un marco o fijada a él. (INEN1515, 1987)

2.1.2. Zaranda Vibratoria. Este tipo de cribas se utilizan de forma habitual cuando se desea tratar una gran capacidad de material y obtener una elevada eficacia en la operación de tamizado. La capacidad, sobre todo en los tamaños más finos, es mucho mayor que en cualquiera de los otros tipos de cribas, por lo que han remplazado prácticamente a todos los otros tipos, en los casos en los que la eficacia de la criba es un factor importante. (Universidad de Sevilla, 2016)

Figura 1: Zaranda Vibratoria











de software en tiempo real para supervisar y controlar las operaciones de plantas o procesos industriales. (Wikipedia, 2016)

2.1.4. Motores Eléctricos. Son máquinas eléctricas rotatorias, transforman la energía eléctrica en energía mecánica, algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos. (Tirado, 2016)

Figura 2: Motor Eléctrico a) Características. En los motores se utiliza la electricidad para crear campos magnéticos que se opongan entre sí de tal t al modo que hagan mover su parte giratoria llamado rotor. En el rotor se encuentra un cableado, llamado bobina, cuyo campo magnético es opuesto al de la parte estática del motor.

b) Funcionamiento. Su funcionamiento se basa en las fuerzas de atracción y















Motor de Corriente Continua (CC). Se utiliza en casos en los que es importante el poder regular continuamente la velocidad del motor. Este tipo de motor debe de tener en el rotor y el estator el mismo número de polos y el mismo número de carbones. Los motores de corriente directa pueden ser de tres tipos: Serie, Paralelo y Mixto.



Motor de Corriente Alterna (CA). Son aquellos motores eléctricos que funcionan con corriente alterna. Un motor eléctrico convierte la energía eléctrica en fuerzas de giro por medio de la acción mutua de los campos magnéticos.

2.1.5. Motovibradores. Motovibradores. Los motovibradores externos son aparatos accionados por un motor eléctrico, que por medio de un desequilibrio definido generan vibraciones mecánicas de diferente frecuencia y amplitud dependientes de los caballos de fuerza del motor. Los motovibradores rotativos ofrecen el medio más efectivo y económico para mantener el flujo constante y uniforme de materiales . (Centro INDUMAQ, 2016)











de dimensiones reducidas, resistir el empuje ante el vuelco y evitar movimientos debidos a la acción del viento. (Gabilondo, 1996)

2.1.7. Vibraciones Cualquier movimiento que se repita después de un intervalo de tiempo se llama vibración u oscilación. El vaivén de un péndulo y el movimiento de una cuerda pulsada son ejemplos de vibración.

2.1.8. Frecuencia Natural Es la frecuencia propia de un cuerpo o sistema al poseer elementos elásticos e inerciales.

2.1.9. Frecuencia Forzada El análisis en las vibraciones de maquinaria está basado en el hecho que elementos rotativos específicos en las partes rotativas de cualquier máquina producirán fuerzas que causarán vibraciones a frecuencias específicas

2.1.10. Frecuencia Forzada La resonancia es un fenómeno físico que afecta a cuerpos rígidos y que pueden











CAPITULO III METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN

3.1 Métodos de Investigación 3.1.1 Método Científico El proyecto en estudio pertenece a una investigación aplicada, puesto que innova un análisis profundo del tema estudiado.

3.1.2 Método Experimental Debido a la implementación de un software que permitirá realizar una práctica experimenta y de esta manera hacer un análisis previo de la zaranda.

3.1.3 Método Analítico-Sintético El método analítico-sintético porque nos permite desglosar la información necesaria que interviene en el cálculo de resonancias y frecuencias que se encuentran presentes en la zaranda, siguiendo un proceso lógico mediante la síntesis de información recopilada.

3.1.4 Método Inductivo-Deductivo











3.3 Operacionalización de variables 3.3.1 Frecuencia natural Un sólido alterado de su posición de descanso tiende a vibrar a ciertas frecuencias denominadas naturales o resonantes cuando éste es excitado. Para cada frecuencia natural, el sólido adquiere una determinada forma denominada forma modal. El análisis de frecuencia calcula las frecuencias naturales y las formas modales asociadas.

3.3.2 Resonancia La resonancia es un fenómeno que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la acción de una fuerza periódica, cuyo periodo de vibración se acerca al periodo de vibración característico de dicho cuerpo, en el cual, una fuerza relativamente pequeña aplicada de forma repetida hace que la amplitud del sistema oscilante se haga muy grande.

3.4 Procedimiento de la investigación Paso1: Buscar modelos de zarandas en la diversas páginas de internet en este caso.

Paso2: Elegir modelo de zaranda,











3.5.2 Pruebas Realizamos las pruebas correspondientes de nuestro proyecto pr oyecto para obtener datos y determinar los cálculos necesarios que permitan un óptimo desempeño de la zaranda.

3.6 Criterios para la elaboración de propuesta Para que esta propuesta se concrete es necesario contar con los siguientes recursos:

A.

Materiales Directos: comprende de accesorios que

directamente en el proyecto:

Tabla 1: Materiales directos Fuente: Realizada por los investigadores Ítem

Detalle

Cantidad

1

Computadora

1

2

Programador del Software SolidWorks

1

3

Tubos de acero de distintos diámetros

9

4

Equipo para soldar

1

5

Otros materiales (pernos, planchas de acero, tuercas, poleas etc.)

6

Motor de 2 HP

1

intervienen













7

Litros

de

pintura 2

$6

$12

anticorrosiva

8

Motor de 2 Hp

1

$250

$250

9

Thinner (litro)

6

$1.50

$9

10

varios

$5.75

$40.75











CAPÍTULO V LA PROPUESTA 5.1 Título de la propuesta propuesta Diseño y construcción de un prototipo de zaranda eléctrica vibratoria para su uso en el área de la construcción. 5.2 Justificación

Como parte de un ciclo culminado en la asignatura de vibraciones el presente proyecto del diseño y construcción de una Zaranda ejemplificaría de una mejor manera las vibraciones, la comprensión del tema aplicado a la realidad además de aportar a la sociedad con un proyecto que agilizará la construcción con rapidez y certeza para la clasificación de arena, este proyecto sería útil a la pequeña, mediana y grande empresa ya que optimiza el recurso humano sin desperdicio











5.4.1 Selección del modelo de zaranda Existe una variedad de zarandas desde las clásicas hasta las modernas que incluyen multifuncionalidad, en el grupo de trabajo se escogió una zaranda que sea ergonómica, económica, de buena calidad e imagen y sobre todo accesible al usuario

5.4.2 Selección de las dimensiones El requerimiento de un mínimo espacio libre es un factor importante a considerar, pues se necesita algo resistente y que sea posible movilizarlo se referencia de acuerdo a tamaños normalizados y se utiliza el más pequeño











A. Materiales Directos: comprende de accesorios que intervienen directamente en el proyecto:

Tabla 3: Materiales directos Fuente: Realizada por los investigadores Ítem

Detalle

Cantidad

1

Computadora

1

2

Programador del Software SolidWorks

1

3

Tubos de acero de distintos diámetros

9

4

Equipo para soldar

1

5

Otros materiales (pernos, planchas de acero, tuercas, poleas etc.)

6

Motor de 2 HP

1











C. Costo Total Total de la investigación. investigación.

Tabla 5: Costo total Fuente: Realizada por los investigadores Ítem

Descripción

Costo total (US$)

1

Materiales Directos

$ 626.75

D. Beneficios totales.

Los Beneficios totales del proyecto son potenciar muchos aspectos del desarrollo de la economía como: 

resistente y atractivo al Crear fuente de trabajo: Al realizar un equipo económico, resistente usuario, se puede crear una pequeña industria que dará empleo a los ecuatorianos,













CAPÍTULO VI 6.1

Conclusiones

Al finalizar el diseño y construcción construcción de la zaranda eléctrica eléctrica vibratoria, se presentan los juicios valorativos que se detallan de la siguiente manera: 

El objetivo principal se ha cumplido al diseñar y construir constru ir una zaranda eléctrica eléctric a vibratoria, que satisface con los parámetros funcionales y requerimientos













Se recomienda tomar las medidas de seguridad necesarias durante el proceso de depósito de material a cernir sobre la zaranda vibratoria, evitando golpear con algún objeto metálico u obstaculizar el normal funcionamiento de la misma.

6.3 

Bibliografía

Centro INDUMAQ. (16 de 08 de 2016). INDUMAQ. Obtenido de http://www.centroindumaq.com/moto-vibradores.html

zaranda automatica

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