TRABAJO GRUPAL

“DISEÑO MEZCLADOR EN V”

Integrantes: Marco Chacana / Hugo Pérez

Asignatura: DISEÑO DE EQUIPOS INDUSTRIALES

ContenidoINTRODUCCIÓN..................................................................................................................................3

ALCANCE............................................................................................................................................3

OBJETIVO............................................................................................................................................3

MEZCLADORES EN V...........................................................................................................................4

Principio de funcionamiento..........................................................................................................4

Diseño y características para el diseño...........................................................................................4

Características principales..............................................................................................................4

DISEÑO Y CÁLCULOS..........................................................................................................................5

Determinación de la Cadena Cinemática.......................................................................................5

Selección del Motor Eléctrico.........................................................................................................6

INTRODUCCIÓN

Cada vez que observamos la gran cantidad de materias primas que tenemos disponibles para desarrollar productos, vemos también la gran posibilidad de mezclas que se pueden lograr con dichos elementos. Para ello la industria del diseño y fabricación de maquinaria industrial ofrece equipamiento que nos permite fabricar, ahorrar, y dar confiabilidad a los productos que finalmente cumplirán una labor importante satisfaciendo la demanda de los usuarios y consumidores.

Para el desarrollo del presente trabajo utilizaremos como producto la llamada “Azúcar Light” que consiste en una meza de azúcar blanca granulada grado 2 y sucralosa. Con el fin de lograr un producto final de la mejor calidad utilizaremos un mezclador en V, el cuál permiten mezclas homogéneas de productos en polvo e incluso con incorporación de algún elemento líquido.

ALCANCENuestra base de cálculo estará sustentada en un modelo de fabricación estándar de procedencia Colombiana. El mezclador seleccionado es el modelo VB-100 marca CI Talsa. Sus características principales se entregan más adelante. Además se considerará una carga total de mezcla de 80 Kg con una proporción de 79,840 Kg de azúcar granulada y 0,16 Kg de sucralosa (según normativa la ingesta diaria admisible es de 15 mg/Kg de peso corporal).

El diseño y cálculos se distribuirán de la siguiente forma:

Determinación de la Cadena Cinemática

Selección del Motor Eléctrico

Selección de Poleas

Selección de Correas

Cálculo de engranes

Cálculo de Eje(s)

Cálculo Chaveta(s)

OBJETIVOEn el contexto de los conocimientos adquiridos para el diseño de equipos industriales, hemos de desarrollar un mecanismo donde se pueda observar el uso de una cadena cinemática. Aplicando cálculo y criterios seleccionaremos los diferentes componentes que la integran.

MEZCLADORES EN VPrincipio de funcionamiento

Los mezcladores en V funcionan aprovechando la fuerza de gravedad, al girar toda la estructura los brazos cilíndricos en V generan fuerzas axiales que separan y unen los materiales a mezclar, de esta forma obtienen consumos mínimos de energía. Las principales características de los mezcladores en V son que su interior es liso, por lo que se evita la acumulación de producto en los rincones y se consigue una limpieza rápida.

Diseño y características para el diseño

El equipo consta de dos cilindros unidos en forma de “V” formando 80º. En el extremo de cada uno dispone de un registro de apertura manual que permite la accesibilidad a su interior. La parte inferior de la unión de los dos cilindros está provista de la boca de descarga que dispone de una válvula de mariposa con actuador manual o automático para la descarga del producto. Un eje acoplado al cuerpo del mezclador es accionado por un sistema de transmisión, que a su vez está conectado a un motor, quién es el encargado de proveer la fuerza motriz para el giro del mecanismo.

Características principales:

El tiempo de mezcla varía de 3 a 45 minutos en función de la mezcla. Permite una mezcla precisa y rápida. Es óptimo para realizar mezclas delicadas.

Las bocas disponen de cierre hermético para evitar la contaminación ambiental durante el mezclado.

Su interior está especialmente diseñado para evitar la formación de espacios muertos facilitando la descarga por gravedad.

Dispone de barandilla de protección.

Estos equipos se fabrican en calidad AISI 316 (EN 14404) en todas las partes en contacto con el producto y AISI 304 (EN 14301) en las bancadas y el resto. El acabado es pulido brillante interior y el exterior.

Fácil limpieza debido a la superficie pulida y la ausencia de ángulos.

Existe un valor añadido. El aumento de la rentabilidad es debido a la gran capacidad de producción, la buena calidad de la mezcla resultante y el bajo coste energético y de mantenimiento.

Características principales modelo de referencia:

Modelo referencial

DISEÑO Y CÁLCULOSDeterminación de la Cadena Cinemática

El modelo referencial presentado utiliza un moto-reductor para efecto de giro del tambor mezclador en V. Nuestra propuesta es reemplazar la configuración original por una transmisión que genere una reducción a 40 rpm, utilizando un motor, polea(s), correa(s) y un sistema de engranajes. En la figura N°1 se puede apreciar un esquema general de nuestra propuesta y en la figura N° 2 un detalle de su cadena cinemática:

Figura N° 1 Esquema general

Figura N° 2 Cadena cinemática

Selección del Motor Eléctrico

Considerando las características del modelo de referencia y el uso para el cuál será diseñada la cadena cinemática, hemos seleccionado un motor Nord Technik modelo MS100LA4 de montaje B3(sobre plataforma), potencia 3HP y 1400 rpm.

Chaveta estándarPara la elección de la chaveta del motor hemos considerado las dimensiones dadas del chavetero (8x4 mm) y el catálogo de chavetas nacionales de Resortes Madrigal. Las medidas disponibles por catálogo, en base a los 8 mm de ancho del chavetero(Norma DIN 6885A), son:

Ancho (mm) Alto (mm) Largo (mm)

8 7 50

8 7 100

A continuación se puede apreciar sus especificaciones.

Especificaciones:Material: Acero SAE-1045Composición química: * Carbono: 0,43 - 0,50* Magnesano: 0,60 - 0,90* Fósforo: 0,04 * Azufre: 0,05 Dureza: BRINELL 178 - 266 HB equivalente en VICKERS HV 187- 283. Resistencia a la tracción: 60 - 90 Kg. x mm². Fluencia límite: 36 - 48 Kg x mm² (mínimo). Alargamiento s/50 mm: 14 - 24 % (mínimo). Estricción: 35 - 55 % (mínimo). Además de ser un elemento de fijación, debe actuar como fusible, protegiendo de esta forma al eje y/o rueda. Es por eso que las chavetas deben ser más blandas que los elementos a los que fija. Las chavetas planas standard son fabricadas controlando cuidadosamente las medidas y respetando las tolerancias indicadas en la norma DIN 6880, DIN 6885A, DIN 6885B. Esto es sumamente importante para evitar el desgaste prematuro de los dispositivos o equipos mecánicos. Tolerancia en el Largo: * Hasta 28 mm: -0,2 mm ,* Desde 29 mm hasta 80 mm: -0,3 mm * Desde 81 mm en adelante: -0,5 mm

Largo de la chavetaPara tener una estimación del largo apropiado de chaveta, considerando las dos alternativas disponibles, hemos evaluado la relación potencia/rpm del motor elegido para seleccionar el perfil de correa a utilizar y por ende el diámetro mínimo de la polea motriz. A través del siguiente gráfico La relación de 3HP/1400 rpm nos da como perfil a utilizar el A (Catálogo de correas Dunlop):

Teniendo el perfil de correa revisamos la tabla N°1 del catálogo Dunlop para seleccionar el diametro de la polea motriz, en base al diametro especialmente recomendado que para el caso presente es de 90 mm.

Luego de seleccionar dicho diámetro nos dirigimos al catálogo de poleas de Ducasse buscando la medida requerida.

Como se puede apreciar el N° de parte 1A3.1/2 cumple con el diámetro requerido y además la medida E corresponde al ancho de la polea que vamos a utilizar (46 mm), por ende la chaveta que seleccionaremos para esta polea será la de 50 mm.

Selección de Poleas

En el paso anterior hemos seleccionado la polea motriz desde al catálogo Ducasse (1A3.1/2) de 90 mm de diámetro. Ahora corresponde calcular el diámetro de la polea conducida.

Datos disponibles:-. d1=90 mm-. n1=1400 rpm-.Relación de transmisión total: it=1400rpm/40rpm=35 it=35-. It=ip * ie Donde:ip=relación de transmisión poleasie=relación de transmisión engranajes

Asumiendo un valor de 3 para la relación de transmisión de las poleas(ip) la fórmula de it quedaría:

It=ip * ie , despejando ie ie=it/ip