UNIVERSIDAD DE TALCA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO Y PROYECCIÓN DE

LÍNEA DE PRODUCCIÓN DE 2,75 [m3/h]

DE CHANCADO Y MEZCLADO DE ALIMENTOS

PARA ENGORDA DE CERDOS(Etapa 1)

Profesor: José Villalobos Rojas.

Módulo: Diseño Mecánico.

Proyecto n° 8

Gonzalo Andrés Molina Castro

Jorge Luis Esparza García

CURICÓ – CHILE

27 de mayo de 2013

Índice de contenidos

Índice de contenidos..................................................................................................... ii

Índice de imágenes y tablas.........................................................................................v

CAPÍTULO 1: Introducción...........................................................................................1

Introducción..................................................................................................................1

1.1. Objetivos.............................................................................................................2

1.1.1. Objetivo general...........................................................................................2

1.1.2. Objetivos específicos...................................................................................2

1.2. Alcances del proyecto.........................................................................................2

1.3. Alimentación del cerdo de engorde....................................................................3

1.4. Materias primas para el chancado y mezclado...................................................4

1.4.1. Trigo.............................................................................................................4

1.4.2. Maíz.............................................................................................................5

1.4.3. Cebada.........................................................................................................6

1.4.4. Concentración de nutrientes en la alimentación de cerdos de engorde.......7

1.4.5. Tabla de densidades de materias primas....................................................8

1.5. Etapas de la Planta.............................................................................................9

1.6. Equipos necesarios para cada etapa...............................................................10

1.6.1. Bodegas.....................................................................................................10

1.6.2. Tolva de alimentación................................................................................10

1.6.3. Chancadoras o molinos.............................................................................11

1.6.3.1. Molino de cuchillas..............................................................................11

1.6.3.2. Molino turbo.........................................................................................11

1.6.3.3. Molino de discos..................................................................................12

ii

1.6.3.4. Molino batidor......................................................................................12

1.6.3.5. Molino de martillos...............................................................................13

1.6.3.6. Molino de rodillos.................................................................................14

1.6.4. Mezcladora.................................................................................................15

1.6.4.1. Mezcladora horizontal.........................................................................15

1.6.4.2. Mezcladora vertical..............................................................................16

CAPÍTULO 2: Diseño de máquinas............................................................................17

2.1. Diseño de tolva de alimentación.......................................................................17

2.1.1. Cálculo del volumen de la tolva..................................................................17

2.1.1.1. Comprobación del volumen a través del software...............................18

2.1.2. Dimensiones de la tolva.............................................................................18

2.1.3. Cálculo del peso de la tolva.......................................................................20

2.1.4. Concentración de esfuerzos en la tolva.....................................................23

2.1.5. Cálculo del espesor comercial de la plancha.............................................25

2.2. Diseño del molino de martillos..........................................................................27

2.2.1. Fuerza de corte para un grano...................................................................27

2.2.2. Diámetro carcasa del molino......................................................................30

2.2.3. Diseño del tamiz.........................................................................................30

2.2.4. Diseño del cabezal.....................................................................................32

2.2.4.1. Diseño del martillo...............................................................................34

2.2.4.2. Diseño pasadores................................................................................35

2.2.4.3. Dimensiones varilla.............................................................................36

2.2.4.4. Dimensiones discos.............................................................................36

2.3. Cálculo de la potencia del motor......................................................................39

2.4. Sistema motriz del molino de martillos.............................................................43

iii

2.4.1. Diseño del eje del cabezal.........................................................................50

2.4.2. Selección de rodamientos..........................................................................57

2.4.3. Selección de soportes de rodamientos......................................................61

2.4.4. Cálculo de chaveta del eje del cabezal......................................................63

2.5. Cálculo de la estructura soportante del sistema tolva – molino........................64

2.6. Diseño de la mezcladora de granos.................................................................68

2.6.1. Cálculo del volumen de la mezcladora.......................................................68

2.6.2. Cálculo del espesor de la plancha.............................................................69

2.6.3. Diseño de las paletas.................................................................................72

2.6.4. Diseño del eje de la mezcladora................................................................74

2.6.5. Selección de rodamientos..........................................................................78

2.6.6. Selección de soportes de rodamientos......................................................81

2.6.7. Selección de motorreductor.......................................................................83

2.6.8. Diseño del sistema de transmisión de la mezcladora................................85

2.7. Lay out o disposición de la Planta....................................................................87

CAPÍTULO 3...............................................................................................................88

3.1. Conclusiones....................................................................................................88

3.2. Web grafía........................................................................................................89

3.2.1. Software’s utilizados..................................................................................89

3.3. Bibliografía........................................................................................................89

iv

Índice de imágenes y tablas

Imagen 1: Grano de trigo..............................................................................................4

Imagen 2: Grano de maíz.............................................................................................5

Imagen 3: Grano de cebada.........................................................................................6

Tabla 1: Concentración de nutrientes......................................................................7

Tabla 2: Consumo de alimento. ................................................................................7

Tabla 3: Densidad de materias primas.....................................................................8

Imagen 4: Etapas de la Planta.....................................................................................9

Imagen 5: Bodega prefabricada.................................................................................10

Imagen 6: Tolva de alimentación................................................................................10

Imagen 7: Tipos de molinos.......................................................................................11

Imagen 8: Molino de martillos.....................................................................................13

Imagen 9: Tipos de Tamiz o criba..............................................................................13

Imagen 10: Molino de rodillos.....................................................................................14

Imagen 11: Rodillos....................................................................................................14

Imagen 12: Mezcladora horizontal..............................................................................15

Imagen 13: Mezcladora vertical..................................................................................16

Imagen 14: Volumen a través de software.................................................................18

Imagen 15: Ecuación volumen pirámide truncada......................................................18

Imagen 16: Dimensiones de la tolva...........................................................................19

Imagen 17: Vista isométrica de la tolva......................................................................20

Imagen 18: Área pestaña superior de la tolva............................................................21

Imagen 19: Área pestaña inferior de la tolva..............................................................21

Imagen 20: Área plancha lateral de la tolva...............................................................22

Imagen 21: Ingreso de carga en el simulador............................................................23

Imagen 22: Presión en la tolva...................................................................................24

Imagen 23: Esfuerzo máximo 6,16 MPa.....................................................................24

Tabla 4: Valores del coeficiente de deformación..................................................25

Tabla 5: Espesores comerciales de plancha de acero..........................................26

Tabla 6: Datos experimentales obtenidos de memoria de título..........................28

v

Imagen 24: DCL fuerza de corte del grano.................................................................29

Imagen 25: Lámina del tamiz......................................................................................30

Imagen 26: Dimensiones del tamiz.............................................................................31

Imagen 27: Cotas diseño del cabezal.........................................................................32

Imagen 28: Diseño tentativo del cabezal....................................................................33

Imagen 29: DCL martillo.............................................................................................34

Imagen 30: Dimensiones del pasador........................................................................35

Imagen 31: Dimensiones varilla..................................................................................36

Imagen 32: Dimensiones de los discos......................................................................36

Imagen 33: Cabezal del molino de martillos...............................................................37

Imagen 34: Croquis cabezal, carcasa y tamiz del molino de martillos.......................38

Tabla 7: Catálogo de motores Baldor.....................................................................40

Imagen 35: Dimensiones del motor............................................................................41

Imagen 36: Diagrama de conexión del motor.............................................................42

Imagen 37: Gráfico selección perfil de correa............................................................44

Tabla 8: Determinación potencia nominal básica.................................................45

Tabla 9: Factor de corrección de arco C3...............................................................46

Tabla 10: Factor de corrección de longitud de correa C1.....................................47

Tabla 11: Dimensiones correa.................................................................................48

Imagen 38: Cotas correa............................................................................................48

Tabla 12: Selección de Poleas.................................................................................49

Imagen 39: Cotas poleas............................................................................................49

Imagen 40: DCL eje cabezal......................................................................................50

Imagen 41: DCL Vertical del eje.................................................................................51

Imagen 42: Diagrama de fuerzas de corte DCL eje vertical.......................................52

Imagen 43: Diagrama de momentos DCL eje vertical................................................53

Imagen 44: DCL del eje horizontal.............................................................................53

Imagen 45: Diagrama de momentos del eje...............................................................53

Tabla 13: Factores A y b..........................................................................................55

Tabla 14: Factores de confiabilidad........................................................................56

Imagen 46: DCL Vertical del eje.................................................................................57

vi

Imagen 47: DCL Horizontal del eje.............................................................................58

Tabla 15: Selección de rodamientos para eje del martillo....................................61

Tabla 16: Selección de soportes de rodamientos.................................................61

Imagen 48: Soporte de pie.........................................................................................62

Tabla 17: Tabla de equivalencias de soportes.......................................................62

Tabla 18: Recomendaciones de chavetas..............................................................63

Imagen 49: Cotas del perfil de acero..........................................................................64

Imagen 50: Área basal de la mezcladora...................................................................69

Imagen 51: Dimensiones mezcladora, vista frontal....................................................70

Imagen 52: Dimensiones mezcladora, vista lateral....................................................71

Imagen 53: Vigas en voladizo de Shigley...................................................................72

Imagen 54: Diagrama y ecuaciones aplicables al eje.................................................74

Imagen 55: DCL eje mezcladora................................................................................78

Imagen 56: Diagrama de momentos..........................................................................78

Tabla 19: Selección de rodamientos eje mezcladora............................................81

Imagen 57: Soportes de rodamientos eje mezcladora...............................................81

Tabla 20: Selección de soportes de rodamientos.................................................82

Tabla 21: Selección motorreductor mezcladora....................................................83

Imagen 58: Cotas motorreductor................................................................................84

Tabla 22: Dimensiones motorreductor...................................................................84

vii

CAPÍTULO 1: Introducción

Introducción

En el módulo de Diseño mecánico, se propone diseñar una Planta para la producción

de alimentos para la engorda de cerdos. Para esto, se debe investigar acerca del

rubro de la ganadería y su alimentación.

Una vez logrado esto, se debe establecer las etapas necesarias para la Planta, los

equipos de cada etapa, los elementos de máquina de los equipos y los cálculos y

criterios de selección de componentes.

Finalmente, se debe construir la distribución de la Planta con todos sus equipos y

áreas de almacenamiento de materias primas y producto terminado.

El equipo principal a diseñar es el molino o chancadora de martillos,

1

1.1. Objetivos

1.1.1. Objetivo general

Proyectar y evaluar técnica y económicamente una Planta para chancado y

mezclado de alimentos para la engorda de cerdos.

1.1.2. Objetivos específicos

Establecer las etapas necesarias para la Planta.

Definir los materiales de los equipos.

Calcular y seleccionar los elementos de máquina de cada equipo.

Construir el Lay out de la Planta.

1.2. Alcances del proyecto

Para este proyecto, la capacidad de producción de la Planta es de:

Q = 2,75 [m3/ h]. La mezcla a producir para la alimentación de cerdos de engorde es de: granos +

fuente proteica + aditivos.

Los granos a chancar son: trigo, maíz y cebada. Se debe considerar que los

granos al ingresar al molino deben estar libres de impurezas.

2

1.3. Alimentación del cerdo de engorde

Los productores de cerdo se preocupan de la alimentación de los cerdos de

engorde durante la etapa inmediatamente después que dejan de alimentarse de

la leche materna. Aquí los cerdos consumen el 75% y el 80% del total del

alimento necesario en su vida productiva.

Las etapas de desarrollo y engorde de un cerdo comienzan a las 12 semanas de

edad hasta la edad de venta.

Es necesario mantener un cuidado en el programa de alimentación de los

cerdos, ya que causaría problemas para los productores en la venta de los cerdos

por una baja en su calidad.

Los aspectos típicos que deben considerar los productores de cerdos, son los

siguientes:

Alcanzar el peso óptimo: si un cerdo de unas 22 semanas de edad tiene

un peso entre 80 a 90 kg se considera como posibles pérdidas

económicas. Esto es, dado que el porcicultor debe vender kilos de carne

de un cerdo.

Índice alto de conversión alimenticia: es decir, bajo consumo de

alimento versus alta ganancia de peso.

Alimentación adecuada: se debe proporcionar al cerdo de engorde una

dieta balanceada, buena calidad de los ingredientes y verificar el programa

de alimentación. Con esto se pretende mejorar el rendimiento del cerdo.

Mantener la higiene: ayudará a evitar enfermedades que afectan al

ganado porcino, las que limitan la productividad del cerdo porcino.

3

1.4. Materias primas para el chancado y mezclado

Para el chancado o etapa de molienda, se solicita diseñar un molino para trigo,

maíz y cebada.

A continuación, se describe las características y propiedades de cada uno de

estos granos.

1.4.1. Trigo

El trigo (Triticum sativus) es uno de los alimentos más completos, ya que contiene

variados minerales, tal como potasio, fósforo, magnesio, hierro y zinc. Además de

vitaminas. Pertenece a la familia de las gramíneas, al igual que el arroz, la avena

y el maíz.

La estructura del grano de trigo es ovalada, redondeada en ambos extremos, con

un tamaño promedio de 8 [mm].

Los granos de este cereal están formados por diferentes capas superpuestas y

cada una de ellas tiene una diferente estructura, función y composición

nutricional.

Imagen 1: Grano de trigo.

4

1.4.2. Maíz

El maíz (Zea mays) es un cereal perteneciente a la familia de las gramíneas, rico

en hidratos de carbono gracias al almidón y es la principal fuente de energía para

la alimentación porcina.

El grano de maíz está conformado principalmente por tres capas.

Imagen 2: Grano de maíz.

Donde:

Pericarpio: capa fibrosa protectora del grano contra hongos y bacterias.

Endosperma: capa compuesta de almidón, gluten y proteínas.

Germen: se encuentra en el extremo inferior del grano, ocupando un 12% del

volumen total.

5

1.4.3. Cebada

La cebada (Hordeum vulgare) es un cereal que pertenece a la familia de las

gramíneas, siendo de gran importancia para la alimentación de animales.

El grano es de forma ahusada, más grueso en el centro, disminuyendo hacia los

extremos.

Imagen 3: Grano de cebada.

6

1.4.4. Concentración de nutrientes en la alimentación de cerdos de engorde.

Son tres los tipos de alimentación que se pueden usar en la alimentación de

cerdos en desarrollo y engorde. Estos son: alimentos balanceados, residuos

agrícolas y desperdicios.

Hay dos tipos de alimentación balanceada: granos + fuente proteica + aditivos y

granos + subproductos agroindustriales + fuente proteica + aditivos.

Para este proyecto la mezcla a producir para la alimentación de cerdos de

engorde es de: granos + fuente proteica + aditivos.

Tabla 1: Concentración de nutrientes.

Tabla 2: Consumo de alimento. 1

1 Fuente Tabla 1 y 2: Guía técnica para alimentación de cerdos” – Dr. Carlos Campabadal PhD.

7

1.4.5. Tabla de densidades de materias primas

Tabla 3: Densidad de materias primas2.

1.5. Etapas de la Planta

2 Fuente: http://usuarios.multimania.es/larces/id64.htm

8

En la Planta se incluyen las bodegas para materias primas, productos terminados

y los procesos propios del chancado y mezclado.

En la imagen 4 se muestra un esquema que representa las etapas de la Planta.

Imagen 4: Etapas de la Planta.

En el proceso de mezclado se agregan las vitaminas y aditivos.

En envasado se realiza un control de peso, el cual tendrá un valor fijo de 50

[kg/saco].

1.6. Equipos necesarios para cada etapa

9

Bodega materias primas

Cargar tolva de alimentación

Proceso de chancado

Proceso de mezcladoEnvasado

Bodega producto

terminado

1.6.1. BodegasTanto en las bodegas de materias primas y producto terminado, se necesitan

estantes para la acumulación de los sacos de grano y de producto mezclado.

Las bodegas serán del tipo modulares prefabricadas, tal como se muestra en la

imagen.

Imagen 5: Bodega prefabricada (vista en desarme).

1.6.2. Tolva de alimentaciónEste equipo formará parte de la chancadora (moledora), acumulando los granos y

guiándolos hacia la entrada de la moledora.

Imagen 6: Tolva de alimentación.

1.6.3. Chancadoras o molinosExisten diversos tipos de chancadoras o molinos, donde las más comunes son:

10

Imagen 7: Tipos de molinos (chancadora).

1.6.3.1. Molino de cuchillasEl material es alimentado a la cámara de corte mediante una bajante. La

reducción se realiza entre el rotor y las cuchillas fijas. La granulometría final se

determina por un tamiz inferior intercambiable. Dentro de sus amplias

aplicaciones destacamos los elastómeros, películas de plástico, fibras, caucho,

celulosa, hojas, carnes, vegetales o frutas congeladas.

1.6.3.2. Molino turboLa reducción de tamaño se produce por impacto y fricción, a través de una

corriente de aire turbulento. El flujo del aire en el molino determina el tiempo de

permanencia en la cámara de molienda así como el grado de desintegración. Es

un equipo idóneo para un tipo de molienda medio fino hasta muy fino, y

desfibración fina de materiales suaves a medio suaves, con tamaños de

partículas de hasta d50 = 5 micras.

11

1.6.3.3. Molino de discosLa reducción de tamaño se logra mediante la acción de corte y desgarre entre los

segmentos o, alternamente, con discos de refinado de alta presión. Destacan las

aplicaciones en los campos de la pulverización de plásticos como HDPE, LLPE,

PVC, PP, producción de polvo para roto-moldeo, etc. También se emplea para la

reducción fina de materiales fibrosos, cueros, maíz, arroz y plantas.

1.6.3.4. Molino batidorEl material es reducido entre un disco rotatorio y otro estacionario. El mezclado

de diferentes materiales es posible gracias al alto efecto de corte. Son equipos

empleados en el sector de molienda y pulverización de materiales secos,

húmedos, grasos, cristalinos o fibrosos; desintegración de aglomerados,

desmenuzado, granulación y desfibrado.

12

Imagen 8: Molino de martillos.

1.6.3.5. Molino de martillosEl principio de funcionamiento se basa en que los granos son destrozados por el

impacto que sufren al girar los martillos en torno a un eje a gran velocidad.

Dependiendo del tamaño inicial y final requerido del grano, este molino cuenta

con una rejilla intercambiable que retiene los granos de tamaño mayor al de los

orificios de la criba. Sólo cuando los granos alcancen un tamaño menor al de los

orificios, éstos caerán al fondo del molino y estarán listos para la siguiente etapa.

Imagen 9: Tipos de Tamiz o criba.

13

Imagen 10: Molino de rodillos.

1.6.3.6. Molino de rodillos Dispone de dos rodillos que giran a distintas velocidades y en sentidos contrarios.

Como se observa en la imagen 10, el grano queda atrapado en el espacio que

hay entre los dos rodillos. La reducción del tamaño del grano se hace por cizalle,

puesto que los rodillos tienen canales que permiten cortar y desmenuzar el grano.

Imagen 11: Rodillos.

14

1.6.4. MezcladoraLuego de moler cada tipo diferente de grano, en la mezcladora se agregan los

aditivos y se mezcla junto con el chancado.

Las mezcladoras las podemos clasificar en dos tipos: horizontal y vertical.

1.6.4.1. Mezcladora horizontalTiene un contenedor con base circular y paredes rectangulares. Un eje rodeado

de un espiral gira para mezclar los granos del chancado más los aditivos.

El eje es accionado mediante un sistema motriz y de transmisión de poleas.

Imagen 12: Mezcladora horizontal.

15

1.6.4.2. Mezcladora verticalCumple el mismo principio de funcionamiento que la mezcladora horizontal. Con

un conjunto de poleas, motor y eje principal.

Imagen 13: Mezcladora vertical.

16

CAPÍTULO 2: Diseño de máquinas

2.1. Diseño de tolva de alimentación

Para diseñar la tolva, se debe conocer el volumen total de ésta. Para esto, hay que

considerar los siguientes parámetros:

Peso máximo que debe cargar una persona (por norma3): 50 [kg].

Densidad de los granos enteros y secos (ver tabla 3):

Densidad del trigo: 833 [kg/m3].

Densidad del maíz: 720 [kg/m3].

Densidad de la cebada: 689 [kg/m3].

2.1.1. Cálculo del volumen de la tolva

Para efectos de diseño, se usa la densidad menor (689 [kg/m3]). Esto porque la masa

a cargar en la tolva es constante de 50 [kg] y a menor densidad, mayor volumen. Así

se diseña la tolva para el volumen máximo, aplicando un factor de seguridad de 50%.

Entonces se tiene que:

mín cebada

mín 689 kg

m3

mmáx 50kg fs 1.5

VTolva 0.109m3

3 “Ley 20.001 o ‘Ley del saco’ – Gobierno de Chile.”

17

cebada 689 kg

m3

Vtolvammáx fs mín

2.1.1.1. Comprobación del volumen a través del software

Imagen 14: Volumen a través de software.

109028333mm3 109.028 L

VTolva 0.109m3

2.1.2. Dimensiones de la tolva

La tolva a construir tendrá la forma de una pirámide truncada. La fórmula para el

volumen es:

Imagen 15: Ecuación volumen pirámide truncada.

18

Vol h3

A1 A2 A1 A2

Fijando los lados de los cuadrados y las áreas A1 y A2, se obtiene la altura h de la

tolva.

x2 0.15m

A2 x2

2

Añadiéndole una pestaña superior e inferior para facilitar el ensamble, la tolva queda

dimensionada, con un espesor de plancha de 2 [mm], como se muestra en la imagen

15.

(Medidas en [mm]).

Imagen 16: Dimensiones de la tolva.

19

Vol VTolva

x1 0.8m

A1 x12

h 0.418m

Imagen 17: Vista isométrica de la tolva.

2.1.3. Cálculo del peso de la tolva

acero 7850 kgf

m3

eplanchas 2mm

Utilizando el software de diseño Inventor Professional, se puede determinar las áreas

para calcular los volúmenes de las planchas de acero, para finalmente calcular el

peso de la tolva.

Cabe señalar que no se tomará en cuenta las esquinas del prisma al calcular los

volúmenes. Lo que se hará es determinar el área de cada cara, multiplicar por el

espesor e y por las cuatro caras del prisma.

20

aceromacero

Volplanchas

macero acero Volplanchas

Imagen 18: Área pestaña superior de la tolva.

Imagen 19: Área pestaña inferior de la tolva.

21

Imagen 20: Área plancha lateral de la tolva.

Con esto, se calcula el volumen de las planchas de la tolva.

0.002416m3 2.416 L

Finalmente:

22

Volplanchas 4 40000mm2 10500mm2 251503mm2 eplanchas

Volplanchas 2.416 L

macero 19kg

Ptolva 185.991 N

2.1.4. Concentración de esfuerzos en la tolva

Con la carga máxima de 500 [N], área lateral de 251503 [mm2], se puede determinar

la concentración de esfuerzos en la tolva. Usando la ecuación P = F/A.

La componente de la carga máxima que es perpendicular al área lateral de la tolva,

se calcula como:

44° Ángulo determinado por el software.

P

Pgranos4 sin ( )

Alateral

P 714.066 Pa

P = 0.000714 MPa

Esta carga se ingresa en el simulador de esfuerzos.

Imagen 21: Ingreso de carga en el simulador.

23

Pgranos 500N

Alateral 0.252m2

Imagen 22: Presión en la tolva.

Imagen 23: Esfuerzo máximo 6,16 MPa.

24

2.1.5. Cálculo del espesor comercial de la plancha

Mediante cálculos recomendados por la norma chilena NCh 427, se calcula el

espesor de la plancha de la tolva para comprobar que su deformación no sobrepase

la máxima a la que puede estar sometida.

Donde:

Deformación máxima.

Coeficiente de deformación.

P Presión que ejercen los granos en la pared de la tolva.

E Módulo de elasticidad del acero.

Espesor de la plancha

b Ancho de la plancha.

a h a 0.418 m b 0.8m

Se calculó en la sección 2.1.5. (Se divide por 4)

ab

0.522

a / b

1 0.225

1.5 0.334

2 0.431

Tabla 4: Valores del coeficiente de deformación.

Coeficiente de impacto: (1.16 a 1.19)

25

máx P b4

E eplancha3

máx

eplancha

E 2.1 106kgf

cm2

P 1.82 10 3kgf

cm2

Coeficiente dinámico: (1.3 a 1.5)

(Ver medida en página 19).

De tabla 45 NCh 427.

Tabla 5: Espesores comerciales de plancha de acero.

Por lo tanto, se recomienda usar un espesor de plancha de 2.25 [mm].

26

Lmáx 80cm

máxLmáx120

eplancha

3 P b4 E máx

eplancha 2.271 10 3 m

eplancha 2.271mm

2.2. Diseño del molino de martillos

Se ha determinado diseñar el molino de martillos por su simplicidad en la

construcción y funcionamiento, siendo éste el de menor costo de fabricación.

El molino de martillos es el equipo principal de la Planta, el cual debe moler los

granos de trigo, maíz y cebada en forma separada.

Para comenzar, es recomendado establecer los parámetros iniciales:

Determinar la fuerza de corte necesaria para romper un grano.

Conocer la densidad y granulometría de cada tipo de grano.

Considerar lo producción requerida (2,75 [m3/h]).

Establecer una velocidad de trabajo nominal.

2.2.1. Fuerza de corte para un grano4

Por teoría, se tiene la ecuación

Donde:

M: masa del martillo cortante.

g: aceleración de gravedad.

P: fuerza de corte [N].

b: ancho del grano.

h = X · (1 – cos(θ))

X: distancia entre centros.

4 Según datos experimentales de memoria de título (ver bibliografía).

27

Tabla 6: Datos experimentales obtenidos de memoria de título5.

5 “Evaluación técnica y económica: Diseño de molino de martillos con separador de subproductos. – Wilson C. Silva C. – Universidad de Talca, 2009.”

28

Imagen 24: DCL fuerza de corte del grano.

60°

b 7mm

g 9.807 m

s2

Fc 3.7kgf

29

h X 1 cos ( )( )

M 0.245kg

X 210mm

P M g h( )b

P 36.039 N

2.2.2. Diámetro carcasa del molino

Fijando los valores:

v 50 ms

n 2500rpm

2.2.3. Diseño del tamiz

El tamiz o la criba es el componente del molino que cumple la función de retener los

granos hasta que éstos alcancen un tamaño menor que los orificios del tamiz.

Para este molino, se ha propuesto diseñar un tamiz que cubra, al menos, el 60% del

perímetro interno del molino, con un diámetro constante de los orificios de 6 [mm].

Esto es porque para garantizar un chancado óptimo, el molino no debe estar lleno

completamente, sino que al 60% de su capacidad.

Teniendo como parámetros iniciales el diámetro de la carcasa, se asigna un diámetro

del tamiz de:

Con un espesor de 2 [mm].

Imagen 25: Lámina del tamiz.

30

Dcarcasav

n

Dcarcasa 380mm

Dtamiz 300mm

Perímetrotamiz 0.942 m

Imagen 26: Dimensiones del tamiz.

Resistencia del tamiz

Syt 27 kgf

mm2

Espesor del tamiz:

31

admFA

adm 0.6 Sytnd

b adm

t 2mm

2.2.4. Diseño del cabezal

Hasta ahora, se tiene las dimensiones del molino en su parte exterior, incluyendo el

tamiz. Entonces, como se observa en la imagen 27, son estas las dimensiones que

restringen el diseño del cabezal:

Imagen 27: Cotas diseño del cabezal.

32

Diseño tentativo del cabezal

Imagen 28: Diseño tentativo del cabezal.

En la imagen anterior se muestra los componentes principales del cabezal. Siendo

los más importantes el eje y los martillos.

En el eje se disponen tres discos de igual diámetro con cuatro perforaciones para dar

paso a las varillas. Estas varillas sostendrán los martillos, separados por cinco

pasadores.

Para dimensionar cada componente, se debe estudiar cada uno de acuerdo a las

cargas a las que estará sometido en el caso más crítico.

33

2.2.4.1. Diseño del martillo

Imagen 29: DCL martillo.

Para un espesor e del martillo, se desea saber el ancho b.

El ancho del martillo dependerá, entre otros factores, de la fuerza de corte Fc del

grano.

Dicha fuerza de corte fue calculada anteriormente, dando como resultado:

P 36.039 N

P = 3.7 [kgf] Fc 3.7kgf

Lmartillo 100mm

Rc 50mm

Vm 50 ms

bmartillo emartilloFcentrípetaadmisible

bmartillo 20mm

34

emartillo 5mm

admisibleFA

Fcentrípeta 850N

2.2.4.2. Diseño pasadores

Sut 80 kgf

mm2

Lpasador 16.5mm

adm 0.3 Syt

adm

Imagen 30: Dimensiones del pasador.

35

Syt 64 kgf

mm2

Mb c

I

Mb FcentrífugaLpasador

2

dMb 32 adm

d 10mm

2.2.4.3. Dimensiones varilla

Imagen 31: Dimensiones varilla 10x250 mm.

2.2.4.4. Dimensiones discos

36

Imagen 32: Dimensiones de los discos.

Con los componentes del cabezal diseñados y dimensionados, se muestra en la

imagen 33 el cabezal calculado. Sin embargo, el eje principal del cabezal aún no se

ha diseñado.

Imagen 33: Cabezal del molino de martillos.

37

Imagen 34: Croquis cabezal, carcasa y tamiz del molino de martillos.

38

2.3. Cálculo de la potencia del motor

Fcorte 3.7kgf

Fcorte P

P 36.039N

n 261.799 1s

Dcriba 300mm

Rendimiento a plena carga (Ver tabla 5)

NmotorMt n

Nmotor 1.599 103 W

Nmotor 1.6kW

Comercial

39

n 2500rpm

Mt PDcriba

2

Mt 55kgf cm

0.885

Nmotor 2.14hp

Nmotor 3hp

Tabla 7: Catálogo de motores Baldor6

6 “Catálogo de motores Samper – Baldor, año 2009.”

40

Imagen 35: Dimensiones del motor.

41

Imagen 36: Diagrama de conexión del motor.

42

2.4. Sistema motriz del molino de martillos

Habiendo seleccionado un motor trifásico de n1 = 3600 [rpm], potencia N = 3 [hp],

velocidad del eje del cabezal n2 = 2500 [rpm], se tiene una relación de transmisión i

de:

i 1.44

Nmotor 2.24kW

Ndiseño 2.908 103 W

C27 para máquina conducida (trituradoras, molinos), 8 a 10 horas de funcionamiento

diario, arranque suave (motor trifásico).

7 “Consultar catálogo Correas SKF Xtra Power página 5. Edición 2010”

43

n1 3600rpm

n2 2500rpm

in1n2

Nmotor 3hp

Ndiseño Nmotor C2

C2 1.3

Ndiseño 4hp

Imagen 37: Gráfico selección perfil de correa.

Del gráfico de la imagen 35 se obtiene que el perfil de la correa debe ser tipo SPA –

XP y el diámetro de polea menor debe estar entre 3” a 5”.

Longitud de la correa Ld

Ccp 500mm o 0,5m

Del gráfico se determinó 5” de diámetro.

Como i 1.44

44

A

B

C D

E

Ld 2Ccp 1.57 D d( )D d( )2

Ccp

d 127mm

D 183mm

Ld 2Ccp 1.57 D d( )D d( )2

Ccp

Ld 1.493 m

Distancia real entre centros

a 2 Ld D d( )

Potencia nominal básica de la polea

Tabla 8: Determinación potencia nominal básica.

45

CCreala a2 8 D d( )2

8

CCreal 0.702 m

Pb 10.21kW 0.99kW 1.12 104 W

Potencia nominal básica real de la polea

Factor de corrección de arco de contacto

Tabla 9: Factor de corrección de arco C3.

46

Pr Pb C3 C1

D d( )CCreal

0.08

C3 0.99

Tabla 10: Factor de corrección de longitud de correa C1.

Con Ld 1.493 m

Interpolando, se tiene:

Pr 1.042 104 W

Número de poleas

z 1

Sin embargo, para efectos de seguridad, se usará una polea doble z = 2.

47

C1 0.94

Pr Pb C3 C1

zNdiseño

Pr

Tabla 11: Dimensiones correa.

Imagen 38: Cotas correa.

48

Tabla 12: Selección de Poleas.

Imagen 39: Cotas poleas.

49

Dcatálogo 180mm

dcatálogo 125mm

irealDcatálogodcatálogo

ireal 1.44

2.4.1. Diseño del eje del cabezal

El eje del cabezal estará sometido a las cargas producidas por los elementos

mecánicos que componen el cabezal y las cargas propias de la molienda.

Se hace un diagrama de cuerpo libre para determinar las cargas.

Imagen 40: DCL eje cabezal.

Para un eje de material acero SAE 1045 laminado en caliente, se tiene las siguientes

propiedades:

Sut 65 kgf

mm2

Elong 26%

Se analizará el eje en los puntos donde estarán los rodamientos y se optará por el

diámetro calculado mayor.

50

Syt 39 kgf

mm2

Utilizando el software Inventor Professional 2012, se puede conocer el peso total del

cabezal ingresando las características de los materiales de cada componente. Esta

herramienta permite agilizar los cálculos menores. Los pesos de los componentes del

cabezal son:

De tabla 10.

Según el software:

Pvarilla 0.154kgf Unidvarilla 4

Ptuerca 0.008kgf Unidtuerca 8

Ppasador 0.002kgf Unidpasador 40

Pmartillo 0.082kgf Unidmartillo 32

Pdisco 0.268kgf Uniddisco 3

Con estos datos, se puede calcular las reacciones en los rodamientos, utilizando el

software MD Solids 3.5.

DCL eje vertical

Imagen 41: DCL Vertical del eje.

51

Qpolea 2.3kgf

Qcabezal 4.19kgf

Donde:

P2: Qcabezal 4.19kgf

P1: Qpolea 2.3kgf

A y B representan los rodamientos.

RAv 1.81kgf RBv 4.68kgf

Imagen 42: Diagrama de fuerzas de corte DCL eje vertical [kgf].

52

F y 0

RAv Rbv Qcabezal Qpolea 0

M A 0

Qcabezal 200 Rbv 400 Qpolea 450 0

Imagen 43: Diagrama de momentos DCL eje vertical [N*m]

DCL eje horizontal

Imagen 44: DCL del eje horizontal.

Imagen 45: Diagrama de momentos del eje.

53

Donde:

P3: Fu = F1 - F2

Fu: Fuerza útil a transmitir.

Donde:

: Coeficiente de roce = 0.5.

: Ángulo que abraza la correa (radianes).

: Ángulo del canal. Para D = dw = 180 mm.

Fu F1 F2

F1 Fu F2

54

Mt 55kgf cm

D 180mm

Fu 2MtD

Fu 6.11kgf

Fu F1 F2

Fu F1 1 1

e 1

1 34°

F1 F2 e

1 sin

2

F1 F2 215.422

F2Fu

215.422 1( )

F2 0.284kgf

F1 6.4kgf

Teoría de corte máximo

x32 Mb d3

xy16 T( )

d3

Teoría de corte máximo de Tresca

m vSytSe

m 32 Mb

dmin3

MbMmáx Mmín

2

MbvMmáx Mmín

2

Se 0.5 Syt Ka A Sytb

Tabla 13: Factores A y b.

55

x2

2

xy2

Syt2 nd

d1

6

16 MbKflex

2

16 TaKtors

2

2 ndSyt

2

d1 26mm

máx

2

2

2Syt

2 nd

v 32Mbv

dmin3

Mmáx Mmín

SE Se Ka Kb Kc Kd Ke Kf.

Kc 0.557

Kd 1

Ke1

KF

Tabla 14: Factores de confiabilidad.

Kf 0.702

Se elige un eje de diámetro d = 30 [mm].

56

Kbd

7.62

0.1133

d2

6

32 2 MbvSyt

SE

216

Ta

2

Syt2 nd

2

d2 22.7mm

2.4.2. Selección de rodamientos

Para seleccionar los rodamientos, nuevamente se revisa el DCL del eje, para así

determinar las cargas a las que estarán sometidos.

DCL eje vertical

Imagen 46: DCL Vertical del eje.

Donde:

P2: Qcabezal 4.19kgf

P1: Qpolea 2.3kgf

A y B representan los rodamientos.

F y 0

RAv Rbv Qcabezal Qpolea 0

M A 0

Qcabezal 200 Rbv 400 Qpolea 450 0

57

RAv 1.81kgf RBv 4.68kgf

RAv 17.75 N

RBv 45.895 N

DCL eje horizontal

Imagen 47: DCL Horizontal del eje.

Donde:

P1 = F1 +F2 = 6.7 kgf

P2 = Fc 3.7kgf *32 martillos que golpean al mismo tiempo.

RAh 50.83kgf

RBh 134.58kgf

RAh 498.472 N

RBh 1.32 103 N

RA RAv2 RAh

2

RA 498.788 N

58

RB RBv2 RBh

2

RB 1.321 103 N

Se seleccionará el rodamiento según la carga del rodamiento B.

El rodamiento soportará una carga radial

RB 1.321 103 N

De tabla de coeficientes.

Gira aro interno.

n 2500rpm

Temperatura menor a 150 °C.

Fiabilidad del 95%.

Según lubricación.

Rodamiento rígido de bolas.

Para una duración del rodamiento de 20000 horas.

59

Fr RB

deje 30mm

Peq X v Fr y Fa

X 0.56

v 1

Fa 0kgf

Peq X v Fr y Fa

Peq 739.523 N

L10h a1 a23 fhC

Peq

x 106

n 60

fh 1

a1 0.66

a23 1

x 3

L10h 20000hr

Ccarga Peq

3 L10h

a1 106

Ccarga 3.53kN

Con este valor, se ingresa a catálogo de rodamientos SKF8 y se selecciona el

rodamiento según el diámetro interno (del eje) y la capacidad de carga.

Por lo tanto, con:

deje 30mm

Ccarga 3.53kN

8 “Catálogo general SKF, versión pdf. Edición 2006”.

60

Tabla 15: Selección de rodamientos para eje del martillo.

2.4.3. Selección de soportes de rodamientos9

9 “Catálogo soportes con rodamientos SKF.”

61

deje 30mm

Tabla 16: Selección de soportes de rodamientos.

Imagen 48: Soporte de pie.

62

deje 1 116

pulg

Tabla 17: Tabla de equivalencias de soportes.

2.4.4. Cálculo de chaveta del eje del cabezal

deje 30mm deje 1 1

16

pulg

Tabla 18: Recomendaciones de chavetas.

El material de la chaveta debe ser de menor calidad que el del eje. Esto porque la

chaveta es mecánicamente un fusible.

Con un chaveta de material A – 24, se tiene:

63

Por corte:

deje 30mm adm

Sytnd Mt 2kgf m

Syt 24 kgf

mm2

adm 12 kgf

mm2

nd 2

w 6.35mm

P 2Mt

deje

P 1.308 103 N long P

w adm

long 1.75 10 3 m

Por aplastamiento:

Ph2

longadm

h 4.76mm

long deje long deje

long 30mm

2.5. Cálculo de la estructura soportante del sistema tolva – molino

Considerando las dimensiones de la tolva y su peso propio, el peso del molino y de

su sistema motriz más el peso del saco de granos que se verterá en la tolva, se

estima que es necesaria una estructura soportante para estas cargas.

Utilizando un perfil estructural de acero para su construcción, se debe calcular su

resistencia y asegurar que soportará sin problemas el peso total que actuarán sobre

la tolva.

Se propone usar un perfil de canal 50x25x3 [mm], se obtienen de la tabla Cintac

Edición 2010 los siguientes parámetros:

64

PA

adm

long 3mm

Tabla 16: Perfil de acero.

Imagen 49: Cotas del perfil de acero.

Cálculos en el plano

Iy 1.57cm4 Ix 9.7cm4 k 2.1 Empotrado - Libre

Aperfil 2.7cm2 Lperfil 170cm

RgiroIx

Aperfil

Rgiro 0.019 m

efectivok Lperfil

Rgiro

efectivo 188.349

65

transición2

2 E Syt

transición 123.906

Como efectivo transición Usar ecuación de Euler

Ecuación de Euler:

Pcrítico

2 E Aperfil efectivo

2

Pcrítico 1.547 104 N

Pcritico

2 E Ix k Lperfil 2

Pcritico 1.547 104 N

La estructura soportante de la tolva tendrá cuatro columnas, entonces cada columna

soportará ¼ del peso total.

Cálculos fuera del plano

rgiroIy

Aperfil

rgiro 7.625 10 3 m

Efectivok Lperfil

rgiro

Efectivo 468.166

66

Transición2 2 E

Syt

Transición 123.906

Como efectivo transición Usar ecuación de Euler

Ecuación de Euler

Pcrítico1

2 E Aperfil Efectivo

2

Pcrítico1 2.504 103 N

Pcritico2

2 E Iy k Lperfil 2

Pcritico2 2.504 103 N

Ppolea1 13.729 N

Ppolea2 22.555 N

Determinado por el software.

Determinados por el software.

67

Pgranos 500N

Pmotor 53lbf

Peje 19.613 N

Pmolino 159N

Ptolva 185.991 N

PtotalPgranos Ptolva PSistemaMotriz Pmolino

4

nd 1

Con Pcrítico1.

Con Pcrítico2.

Por lo tanto, este perfil es adecuado para la estructura soportante.

2.6. Diseño de la mezcladora de granos

Los parámetros iniciales para diseñar la mezcladora son la capacidad de producción

y el volumen total de la mezcla.

La capacidad de producción ya está definida con un valor de Q = 2,75 [m3/ hr].

Para determinar el volumen necesario para la mezcladora, se propone usar ena

densidad promedio de los tres granos a chancar, pero esta vez usando las

densidades correspondientes al grano molido (Consultar tabla 3, página 8).

2.6.1. Cálculo del volumen de la mezcladora

Tmolido 625 kg

m3

Mmolido 641 kg

m3

Cmolida 416 kg

m3

68

Pcrítico1 2.504 103 N

Pcritico2 2.504 103 N

ndPcríticoPtotal

nd 54.439

Nd 8.811

promTmolido Mmolido Cmolida

3

50 kg por 3 sacos de los distintos granos.

Volmezmmezprom

Volmez 267.539 L

Volmezcla 401.308 L Volmezcla 0.4m3

Ahora, asumiendo que la mezcladora adopta la forma de un cilindro, se tiene la

siguiente ecuación para el volumen:

Constante de proporcionalidad para un rectángulo.

(Vista lateral del cilindro).

Por lo tanto,

Vol Volmezcla

D

30.4m3 4 1.5

0.698 m

69

prom 560.667 kg

m3

mmez 50kg 3

mmez 150kg

Volmezcla 1.5 Volmez

Vol D2

4

Largo

Cteprop 1.5

Largo Cteprop D

Vol D2

4

Cteprop D

D3 Volmezcla 4

Cteprop

D 0.698 m

2.6.2. Cálculo del espesor de la plancha

eplancha

3 P b4 E máx

Para el cálculo de la presión P, se estimará que las cargas se concentrarán en el

área basal de la mezcladora, la cual se determina a través del software.

Imagen 50: Área basal de la mezcladora.

Pmezcla 150kgf

Pmezcla 1.471 103 N

La presión P se calcula:

P 1.337 103 Pa

E 2.1 106kgf

cm2

b 70cm Lmáx 70cm

70

Largo 1.046 m

Abasal 1.1m2

PPmezclaAbasal

máxLmáx120

eplancha 3.918 10 3 m

Imagen 51: Dimensiones mezcladora, vista frontal [mm].

71

eplancha 4mm

Imagen 52: Dimensiones mezcladora, vista lateral [mm].

Volmezcla 0.4m3 Calculada con seguridad de 1.5.

Determinado en el software.

Pesomezcladora 840.43 N

72

Volmezcladora Volmezcla

Volmezcladora 4.37m3

Pesomezcladora 85.7kgf

2.6.3. Diseño de las paletas

Se propone diseñar una mezcladora de paletas, ya que es una máquina conocida, de

uso común, de bajo costo de construcción y permite mezclar los granos al imprimirles

un movimiento circular en una dirección. La paleta se puede modelar como un brazo

de sección circular empotrado en el eje principal de la mezcladora.

Para esto, se considera las ecuaciones de Shigley para vigas en voladizo.

Imagen 53: Vigas en voladizo de Shigley.

Asumiendo 4 paletas para la mezcladora y una potencia en el eje definida:

Potencia en el eje.

Potencia en una paleta

73

Neje 5hp

NpaletasNeje

4

Npaletas 1.25hp

n2 3.142 1s

Para un mezclado correcto.

Cálculo del torque en el eje y en las paletas:

Teje 1.187 103 J

Teje 1187N m

TpaletaTeje

4

Tpaleta 296.705 J

Tpaleta 296.705N m

Por las dimensiones de la mezcladora, se estima un largo de las paletas de

Cálculo de la fuerza que se ejerce sobre la paleta:

Fpaleta 1.484 103 N

Cálculo del momento flector máximo:

Mmáx 296.705N m

Esfuerzo máximo:

I d4 64

c1d2

Para una paleta de acero SAE 1018

Sut 341MPa

Factor de seguridad de diseño.

74

n2 30rpm

Neje 3.728 103 W

TejeNejen2

Lpaleta 200mm

FpaletaTpaletaLpaleta

Mmáx Fpaleta Lpaleta 296.705J

máxMmáx c1

I

nd 2

Sustituyendo y despejando d, se obtiene un diámetro de las paletas de:

2.6.4. Diseño del eje de la mezcladora

Imagen 54: Diagrama y ecuaciones aplicables al eje.

Fuerza sobre el eje:

75

Sutnd

Mmáx c1 I

dpaletas 26mm

Feje 2.311 103 N

Ri 1.156 103 N Reacciones en los rodamientos.

Mmax Ri a

Mmax 23.114N m

Tmax Teje

Diámetro comercial de 45 [mm].

Sin embargo, el eje tendrá 4 perforaciones para las paletas. Entonces se debe

calcular el diámetro mínimo del eje considerando la fatiga.

Si se asume una terminación de maquinado, se tiene:

a 4.51

b 0.265

Sut 341MPa SAE 1018

Factor de terminación superficial:

ka 0.948812

Factor de tamaño:

76

RiFeje

2

a 0.2m

Mmax 23.114 J

Teje 1187N m

dmín 32 nd Sut

Mmax2 Tmax

2

13

dmín 0.041 m

dmín 41mm

ka a Sutb

dsupuesto 75mm

kb 0.859 0.000837 dsupuesto

kb 0.796225

Factor por confiabilidad 95%

Factor de carga

kc 0.868

kd 0.534827

Factor de concentración de esfuerzos por perforaciones

dpaletas 0.026m

kt 2.65

174341

0.51

r 3mm

kf 0.44

Factor de concentración de esfuerzos por entalle

Dd

1.08

77

kd 0.258 Sut0.125

dsupuesto 75mm

dpaletasdsupuesto

0.347

174Sut

a

Kfkt

1 2r

kt 1 kt

a

kf1Kf

rdsupuesto

0.04

kfe 0.96

máx

2

2

2Syt

2 nd

m vSytSe

m 32 Mb

dmin3

v 32Mbv

dmin3

MbMmáx Mmín

2 Mbv

Mmáx Mmín 2 Mmáx Mmín

ka kb kc kd kf kfe 0.148

Se 0.5 Syt

deje.mez

6

32 2 MbvSyt

SE

216

Ta

2

Syt2 nd

2

deje.mez 78mm

Por lo tanto, se trabajará con un eje de diámetro de 80 [mm].

78

SE Se ka kb kc kd kf kfe

2.6.5. Selección de rodamientos

Para el DCL del eje de la mezcladora, se considerara la acción ejercida de las cuatro

paletas. Aunque en una dirección actúan dos y en la dirección perpendicular a ésta

actúan las otras 2, en este DCL se considerarán todas en una misma dirección, ya

que para efectos de cálculos resulta igual.

Imagen 55: DCL eje mezcladora.

La magnitud de las reacciones en los rodamientos se calculó, previamente, en la

página 72. Pero acá se muestra también el DCL y el resultado entregado por el

software MD Solid 3.5.

M 0

79

F y 0

RAB 1156N

Imagen 56: Diagrama de momentos

El rodamiento soportará una carga radial

Fr RAB

Peq X v Fr y Fa

X 0.56

De tabla de coeficientes.

v 1

Gira aro interno.

Fa 0kgf

Peq X v Fr y Fa

L10h a1 a23 fhC

Peq

x 106

n 60

fh 1

Temperatura menor a 150 °C.

a1 0.66

Fiabilidad del 95%.

a23 1

80

RAB 1156N

deje 80mm

Peq 647.36 N

n 30rpm

Según lubricación.

x 3

Rodamiento rígido de bolas.

L10h 20000hr

Para una duración del rodamiento de 20000 horas.

Despejando

Con este valor, se ingresa a catálogo de rodamientos SKF10 y se selecciona el

rodamiento según el diámetro interno (del eje) y la capacidad de carga.

Por lo tanto, con:

Ceq 2.455kN

deje.mez 80mm

Se selecciona el siguiente rodamiento:

10 “Catálogo general SKF, versión pdf. Edición 2006”.

81

Ceq 2.455kN

Tabla 19: Selección de rodamientos eje mezcladora.

82

2.6.6. Selección de soportes de rodamientos

Imagen 57: Soportes de rodamientos eje mezcladora.

83

Tabla 20: Selección de soportes de rodamientos.

2.6.7. Selección de motorreductor

Se selecciona el motorreductor para la mezcladora según catálogo11.

Neje 5hp

11 “Catálogo de Motorreductores DODGE Quantis Premium. Edición 2008.”

84

n2 30rpm

Tabla 21: Selección motorreductor mezcladora.

85

Imagen 58: Cotas motorreductor.

Tabla 22: Dimensiones motorreductor.

86

2.6.8. Diseño del sistema de transmisión de la mezcladora

Para transmitir la potencia del motorreductor al eje de la mezcladora, se

dimensionarán los engranajes de dientes rectos a utilizar para el sistema de

transmisión.

HP 5hp 0.7 n2 30rpm n1 30rpm

Mt 8355.67 kgf

cm2

Mt 71620 HP ( )

n2

in1n2

i 1

h 150000hr 20°

Material GG 26

Interpolar:

50 25( )35 44

30 25( )x 44

x 42.2 kgf

cm2

Kadm.piñón.5000hr x

150000hr 0.32

Kadm.rueda.5000hrKadm.piñón.150000hr

150000hr

Kadm.rueda.5000hr 4.138 106 Pa

Kadm.rueda.5000hr 42.2 kgf

cm2

Kadm.rueda.150000hr Kadm.rueda.5000hr 150000hr

87

Kadm.piñón.150000hr Kadm.piñón.5000hr 150000hr

Kadm.piñón.150000hr 13.504 kgf

cm2

Kadm.rueda.150000hr Kadm.piñón.150000hr

Kadm.rueda.150000hr 13.504 kgf

cm2

Pero según Ten Bochs

Para accionamiento normal, sin carga. n 1000rpm

b 1 d01

b 200mm

módulo 10mm

d01 módulo Z1

id02d01

88

b d012

6.22 Mt i Kadm

1 i( )

bd01

1

d01

3 6.22 8355.67( )1 13.505

1 1( )

1

d01 19.744cm 200mm

Z1d01

módulo

i 1

Z2 Z1 20dientes

2.7. Lay out o disposición de la Planta

89

CAPÍTULO 3

3.1. Conclusiones

Desarrollar esta etapa del proyecto nos permitió poner en práctica lo aprendido en

los módulos de Elementos de máquinas y Diseño mecánico.

Para una determinada solicitud, se debe evaluar la mejor alternativa y calcular,

diseñar y seleccionar los componentes mecánicos, de tal modo que el sistema no

falle mientras se ejecutan los trabajos normalmente.

Contar con programas de simulación y de diseño permite visualizar lo calculado y

diseñado. Es una herramienta que ayuda al diseñador a saber cómo será su

proyecto antes de llevarlo a cabo.

En esta primera etapa se evaluó el proyecto en la parte técnica, quedando para la

segunda etapa los planos constructivos, costos y evaluación económica. Además de

las mejoras en el diseño y los cálculos realizados en este informe.

90

3.2. Web grafía

http://masporcicultura.com

http://www.botanical-online.com

http://www.codols.com

http://www.bison.com.mx

3.2.1. Software’s utilizados Autodesk Inventor Professional 2012.

Mathcad 14.

MD Solids 3.5.

AutoCAD 2011.

3.3. Bibliografía

“Guía técnica para alimentación de cerdos” – Dr. Carlos Campabadal PhD.

Manual de fórmulas técnicas – Giek.

Catálogo de tubos y perfiles de acero Cintac edición 2010.

Catálogo de motores Samper – Baldor, año 2009.

Catálogo Correas SKF Xtra Power. Edición 2010.

Catálogo Productos SKF de transmisión de potencia. Edición 2006.

Catálogo de Motorreductores DODGE Quantis Premium. Edición 2008.

Catálogo soportes con rodamientos SKF.

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