Universidad de OrienteNcleo de BolvarEscuela de Ciencias de la
tierra Fundamentos del diseo mecnico
PROFESOR: BACHILLERES: Jorge SalomnRafael Daz C.I:22.580.148
Josselyn Rosas C.I:21.109.212
Yumaira Bastardo C.I:20.264.975
Sec 02
G-1
Ciudad Bolvar, 06 de julio del 2015Criba de tamborNuestra
maquinaria, Criba de tambor, se encargara de separar las piedras de
gran tamao de la tierra y material con oro, se utilizara en las
minas de Venezuela, ms especficamente en las concepciones del km 88
en el estado bolvar, procesara un total de 50 toneladas por hora,
esto le permitir obtener material con mayores probabilidades de
contener oro, nuestra maquina funcionara con 3 mecanismo los cuales
son detallados a continuacin Identificacin de los mecanismos1.
Cadena pin: se encargara de reducir la velocidad de giro dada por
el motor (asumida en 1200rpm) hasta 600rpm 2. Engranaje- engranaje
corona: este estar ubicado en el eje de salida de la cadena pin,
reducir la velocidad de giro de 600rpm hasta 20rpm, este mover la
criba de tambor, encargada de realizar el proceso de cribado y
procesar el material 20rpm valor dado por el mecnico Pedro Rodrguez
experto en maquinaria pesada y con 15 aos de experiencia en
maquinaria minera y verificada en las especificaciones de
maquinarias similares
http://ore-beneficiation.es/2-16-trommel-screen.html
3. Polea correa: esta tambin estar ubicada en el eje de la
cadena pin, este mecanismos se encargara de transmitir y reducir la
velocidad de giro desde el eje de la cadena pin hasta la banda
transportadora, reducir la velocidad de giro de 600rpm hasta las
suficientes para mover la banda transportadora a 1m/seg o
1,5m/seg
Condiciones de trabajo Humedad y temperaturas elevadas Operar a
cielo abierto Zonas mineras con poca accesibilidad al mantenimiento
Terreno inestable Polvo constanteMaterial a procesar Granulometra
del material = 76,12 mm (esta es la granulometra de la grava en las
salidas de las minas)
Imagen 1Densidad del material= entre 2000 y 2800kg/m3 para
efectos de clculo usaremos 2800kg/m3Densidad de la arena en la zona
del kilmetro 88 (zonas mineras de Venezuela) = 2800Kg/m (sacado de
especificaciones de una maquina similar fabricada por Jiangxi Senta
Mining Equipment Co., Ltd.
http://spanish.alibaba.com/p-detail/m%C3%B3vil-de-oro-trommel-m%C3%A1quina-de-cribado-para-la-venta-300005591076.html)
Uso y aplicacionesNuestra maquinaria ser utilizada para procesar
tierra en las concesiones del km 88 ubicado el estado bolvar
Venezuela, esta se encargara de clasificar el material y separar el
material de desecho (aquel que supere los 26mm), este material con
posibilidad de contener oro ser luego tratado de distintas maneras
hasta obtener el oro.Aplicaciones: nuestra maquina es verstil, no
solo podr ser utilizada para la minera de oro, tambin, con un
simple cambio de tamiz, puede ser utilizada para distintos
propsitos, entre ellos el cribado de arena lavada (de menor
densidad que el material de oro 2000kg/m3 hmeda), clasificacin de
semillas, entre otros.
ProductoNuestro producto ser material con oro, el cual
dependiendo de la zona y de la veta de oro pudiera variar de 120
onzas de oro por cada 100 toneladas de material, hasta 1000 onzas
de oro por cada 100 toneladas de material. Este material a simple
vista no ser distinto del resto, debido a que las cantidades de oro
en el sern muy pequeas en comparacin con la cantidad de tierra.El
oro es un elemento qumico de nmero atmico 79, que est ubicado en el
grupo 11 de la tabla peridica. Es un metal precioso blando de color
amarillo. Su smbolo es Au (del latn aurum, brillante amanecer).En
Venezuela, especficamente en el estado Bolvar, el oro se encuentra
relativamente a una profundidad de 3 a 4 metros, en el lecho de
rocas de ros que fueron sepultados por el paso del tiempo, este
lecho de rocas tiene una granulometra de 76,12mm, pero los cochanos
de oro tienen en promedio 25,40 y 19,05 mm de dimetro, los ms
grandes que se pueden encontrar en la zona del kilmetro 88 por lo
tanto esta ser la granulometra de nuestro
producto.http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/granulometria.pdf
Imgenes del oro
Avance 2Resumen de parmetrosEspecificaciones
tcnicasMecanismosParmetros
Material (tierra y rocas)Granulometra= 76,12 mmDensidad=
2800kg/m3
Criba de tamborProducir 50t/hRadio de 1m Velocidad de giro de
20rpm
Cinta transportadoraGranulometra del material a transportar=
76,12 mmDensidad del material a transportar= 2800kg/m3 Largo de la
cinta transportadora=5m 5 metros de los cuales:3m son en lnea
recta2m son hacia arriba con un Angulo de inclinacin de 20
Cadena- pin Reducir de 1200rpm a 600rpmDeber soportar la fuerza
necesaria para mover la criba y la banda transportadora en
conjunto
Engranaje- coronaReducir de 600rpm a 20rpm Deber transmitir la
potencia necesaria para mover la criba de tambor
Polea correaReducir de 600rpm a las revoluciones necesarias para
mover el tambor motriz de la cinta transportadora a la velocidad
recomendada para ese material
Descripcin de los parmetros de salida de mecanismo
Para esto estudiaremos cada mecanismo de manera individual,
comenzando por aquellos que realizaran el trabajo.Mecanismos y
elementosEspecificaciones y clculos
Criba de TamborDiagrama de cuerpo libre
D=1m
W tambor F W material
Momento de inercia: Inercia de Rotacin de los cuerpos slidos.El
esfuerzo requerido para poner a un cuerpo en rotacin depende
directamente de cmo est distribuida la masa del cuerpo. La cantidad
inercial que tiene en cuenta esto se llama inercia de rotacin (o
momento de inercia). Para una partcula aislada de masa m y que rota
a una distancia r del eje fijo de rotacin es: Donde = Momento de
inercia, m= la masa del cuerpo y r = el radio desde el eje fijo
hasta el extremo del cuerpo.
M: para calcular la masa de debe de estar en cualquier momento
en la criba de tambor nos vamos lo que queremos producir, para una
produccin de 50t/h la masa que debe de haber en la criba en
cualquier momento dado es de:
50.000kg/h a Kg/m
Densidad de la arena en la zona del kilmetro 88 (zonas mineras
de Venezuela) = 2800Kg/m (sacado de especificaciones de una maquina
similar fabricada por Jiangxi Senta Mining Equipment Co., Ltd.
http://spanish.alibaba.com/p-detail/m%C3%B3vil-de-oro-trommel-m%C3%A1quina-de-cribado-para-la-venta-300005591076.html)
Con esta densidad procedemos a calcular el volumen necesario
para contener 833,33333kg
Este volumen es el 30% de la mquina, debido a que el tambor
puede funcionar si y solo si el material no rebasa el 30% (de la
capacidad mxima del tambor, con este procedemos a calcular el 100%
del tamborVt*30%=Vt=Con este volumen calculamos las dimensiones que
deber tener nuestro tambor para producir 50tn/h
Utilizaremos un dimetro de tambor de 1m para calcular el largo
redondeando a 1 el volumen total del tambor
Con estos valores establecemos las dimensiones mnimas del
tambor
Dimetro= 1mLargo= 1,3m
Calculo de la masa del tambor: utilizando las dimensiones de la
norma Covenin 2306-85 la cual nos da el ancho de los tambores de
acero procedemos a calcular la masa del tambor
http://www.sencamer.gob.ve/sencamer/normas/2306-85.pdf
Se selecciona de esta norma un ancho de 9mm. La densidad del
acero es de 7850kg/m3. Volumen del tambor de acero=
1m*2m*0,009m=0,018m3.
Este peso es referencial debido a que nuestro tambor est
recubierto con mallas, pero para efectos de los clculos puede ser
utilizado debido a que siempre ser mayor que el peso real.
Masa =masa del material + masa del tambor =833.33333kg+
141,3kg=974,63333kgProcedemos a calcular el momento de inercia
Ma=4780,576498Nm
Con estos datos procedemos al calcular la potenciaLa potencia es
igual a= F*v+ M*w En donde F= la fuerza, v = velocidad lineal; M=
el momento y w= la velocidad angularPara calcular la velocidad
lineal usamos la formula V=W*r el Radio es 0,5 y la velocidad
angular es 20Rpm o 2,0943951rad/seg
V=2,0943951rad/seg*0,5m=1,04719755P=4780,576498N*1,04719755m/s+4780,576498Nm*2,0943951rad/seg=
5006,207996Nm/seg+10012,41599Nm/seg=15018,62399Nm/seg
0,0013410220896hp es 1Nm/segX hp son
15018,62399Nm/segX=20,14030652598649hp o 15,018626kw
El valor de 2,0943951rad/seg es el equivalente a 20rpm valor
dado por el mecnico Pedro Rodrguez experto en maquinaria pesada y
con 15 aos de experiencia en maquinaria minera y verificado en las
especificaciones de maquinarias similares
http://ore-beneficiation.es/2-16-trommel-screen.html
Esta ser la potencia 1 o la potencia que se necesitara para
mover el tambor de cribado.
Cinta transportadora
Aplicacin de los clculosMaterial a transportar: Arena gruesa con
grandes cantidades de piedras.Granulometra del material:
76,12mm.Capacidad requerida:50T/hPeso especfico del material:
2800kg/m3Angulo de la cinta =20
Tabla 1
De esta tabla obtenemos el ancho de la banda (300mm), la
velocidad que deber tener la banda para lograr la capacidad de
50t/h (1m/seg) y el tamao mximo del tambor= 75mm
De esta tabla 2 sacamos los grados recomendados para nuestro
material (20), nuestro material (graba) est Clasificado como
abrasiva y el Angulo de sobrecarga dinmica (20)
Con los datos de la tabla 2 seleccionamos el coeficiente de
correccin de la capacidad de transporte con rodillos triples
iguales con 20 y un Angulo de sobrecarga dinmica de 20 nos da un
coeficiente de 1
De la tabla 5 obtenemos el coeficiente de correccin de la
capacidad de transporte para unos 20 de inclinacin = 0,81
Por medio de estos 2 coeficientes de correccin de la capacidad
procedemos a calcular la capacidad ficticia
Se debe de tener en cuenta que la capacidad real de la cinta es
de 50T/h pero para facilitar el uso de las tablas se utiliza la
ficticia
Determinacin de la potencia absorbida por la cinta: esta deriva
de la resistencia de rozamiento que oponen los rodamientos al
movimiento y, si la cinta es inclinada, tambin la elevacin del
material transportado
NomenclaturaN1= potencia necesaria para mover la cinta
descargadaN2=potencia necesaria para mover la cinta cargada
horizontalmenteN3= potencia necesaria para mover la cinta cargada
verticalmente
Para calcular esto utilizamos el mtodo rpido de seleccin de
bandas del manual de Pirelli en el captulo 4 Pag 36,
http://www.martinezgambino.com.ar/catalogo_cintas_transportadoras.pdf
N1= fue dado por la tabla 8
N2= fue dado por la tabla 11
N3= fue dado por la tabla 14
N1=0,60cvN2=0,55cvN3=1,48cvTotal= N=2,63cv De 1,0138cv=1hp
=2,63cv =2,5942hp o 1,934494kwatts Esta ser la potencia necesaria
para mover la cinta, a 1m/seg una distancia de 6,6055m (con la
distancia inclinada) o 5m de manera lineal.
Cadena pinPara la seleccin de la cadena adecuada a una
transmisin deber considerarse los factores siguientes:a) Potencia a
transmitir en Kw =15,018626kw+1,934494kw=16,95312kwb) Fuente de
potencia= motor elctricoc) Mecanismo a accionar = Engranaje- corona
y Polea Corread) Nmero de r.p.m. de los ejes; eje del Motor 1200rpm
y eje de salida 600rpm
Factor de trabajo (coeficiente f1)
De esta tabla se extrae el primer coeficiente; tipo de carga a
golpes y tipo de motor= elctrico; Coeficiente = 1,5
Eleccin del nmero de dientes Z1 de pin (Coeficiente f2)El valor
Z1 no vendr fijado corrientemente en las condiciones de la
transmisin, y deber, por tanto, elegirse. Como es valor muy
importante a la hora de determinar la transmisin y debe cumplir
ciertas condiciones, se hacen a continuacin algunas observaciones
para proceder a su eleccin: Se emplearn preferentemente piones de
nmero impar de dientes. As se conseguir que no entren en contacto
siempre los mismos dientes con los eslabones de un tipo, interiores
o exteriores. De esta forma el desgaste de los dientes de las
ruedas y de la cadena ser ms regular. No se tomarn en lo posible,
piones menores de 17 dientes. Los inconvenientes del efecto
poligonal se acentan a medida que se empleen piones ms pequeos,
aumentando el ruido e irregularidad de la transmisin, la magnitud
de los choques entre dientes y rodillo y la concentracin de los
esfuerzos sobre un nmero de dientes reducido. La limitacin
precedente ser tanto ms rgida cuanto ms elevados sean los valores
de la potencia y RPM de la transmisin. Slo en el caso de que ambos
sean reducidos, puede llegarse a emplear piones de 11, 13 o 15
dientes. Debe tenerse en cuenta, adems, que en caso de relaciones
de transmisin elevadas, Z1 no debe exceder en general de valores
que den lugar a ruedas conducidas de ms de 120 dientes. Las ruedas
grandes obligan a tener en cuenta lmites de desgaste de la cadena,
inferiores a los de las transmisiones con ruedas de tipo medio, por
presentar dificultades de engrane con el dentado al alargarse la
cadena en su paso medio. Elegido el nmero de dientes del pion Z1 ,
y en el supuesto de que este no tenga 19 dientes, determinaremos el
coeficiente de correccin f2 para calcular la potencia efectiva Pc
(ver apartado 1). Dicho coeficiente lo obtendremos del grfico N
II.
Con esta tabla y el nmero de dientes =19 Diente calculamos que
nuestro coeficiente F2 es de 0,9
Relacin de transmisin y distancia entre centros (Coeficiente
f3)
Relacin de transmisin
R=2:1
De esta tabla seleccionamos el coeficiente de 1,25 con 20 pasos
y una relacin de transmisin de 2:1
Potencia a transmitir (Kw) =16,95312kw
v Velocidad lineal de la cadena (m/min.) =P Paso de la cadena
(mm) =20mmZ1 Nmero de dientes del pin o rueda pequea =19Z2 Nmero de
dientes de la rueda mayor =76n1 Nmero de vueltas del pin (r.p.m.)
=1200n2 Nmero de vueltas de la rueda (r.p.m=600
Con estos coeficientes procedemos a calcular la potencia
corregida
F1=1,5F2=0,9F3=1,25Pc=P(kw)*f1+f2+f3=21,5061724kw*1,5*0,9*1,25=28,60839kwCon
la potencia corregida pre-seleccionamos la cadena a usar
De aqu seleccionamos la cadena 80(16A) doble que soporta hasta
34kw a 1200rpm
Engranaje corona
Para el clculo de los engranajes tenemos los siguientes datos El
dimetro Primitivo del engranaje corona = 1m El modulo recomendado
para este tipo de maquinaria 2cm sacado de
http://es.slideshare.net/josemecanico/calculo-de-engranajesdedientesrectosCon
estos datos procedemos a calcular el nmero de dientes
Para el clculo del dimetro del engranaje pequeo se asume unas
RPM de 600rpm en el eje
El dimetro del engranaje pequeo ser de 34mm
Relacin de potencia
Polea correa Diagrama
Antes de seleccionar una unidad, SE NECESITA SABERESTOS
HECHOS:1. Caballos de fuerza y el tipo de controlador: 2,5942hp,
motor electrico2. RPM del controlador: 600rpm3. RPM y el tipo de
mquina accionada4. Aproximado de distancia entre el centro del
eje5. tamao del eje de ambas unidades6. Promedio de horas de
funcionamiento por da:12horas/dia
Condiciones de la polea conducida: est unida por un eje y un
acople a la banda transportadora, la banda se mover a 1m/seg con un
tabor motriz de 7,5cm por lo tanto
Este sern las rpm de nuestra polea conducida, debido a la unin
por el eje.
Calculamos la velocidad lineal de la polea conductora
600rpm = 62,831852rad/seg
Debido a que ambas poleas estn unidas por la correa la velocidad
de la polea 1 = velocidad de la polea 2
Con este dato calculamos el radio mnimo de la polea
conducida
Con estos datos procedemos a seleccionar los factores de
servicio de la tabla 5 del catalago martins
De esta tabla seleccionamos el factor de servicio de 1.5 para
transportadores en condiciones de trabajo normales (entre 6 y 16
horas diarias). Con este factor entramos nuestra hp de diseo
2,5942hp*1.5=3.89hp
Con los hp de diseo pasamos a la leccin del tipo de correa, para
unas rpm de 600 y una hp de diseo de 3.8913hp seleccionamos una
correa de perfil 3VX
Eje del motorCalculo del dimetro mnimo del ejeRadio interno del
engranaje=19cmFuerzas aplicadas al engranaje= F= Para conocer la
potencia que transmitir el eje asumiremos una velocidad angular a
la que llamaremos W=1200rpmPotencia (P)= Par * WPara utilizar esta
frmula y que su resultado sea expresado en Watts, el par debe de
ser dado en N.m y W en Rad /segW=1200rpm*=
125,663706rad/segP=T*125,663706rad/seg =16953,1watts
T= Par= P/W =
16953,1watts/125,663706rad/seg=134,908642N.mPar=F*rF=par/r
=134,908642N.m/0,19m=710,045486NPara Facilitar los clculos usaremos
una fuerza de 800N, esto lo podemos hacer solo si nuestro redondeo
es mayor al nmero real
Para el clculo del dimetro del eje se utilizara la siguiente
ecuacin:
d: Dimetro del eje N:Factor de seguridad Kf: Factor de
concentracin de esfuerzo a flexin Mmax: momento mximo en el punto
estudiado Sn: resistencia a la fatiga del material Sy: punto de
fluencia del material T= torque producido por el ejeLos valores de
Sy y Sn sern dados por la tabla de caractersticas del acero Para
este estudio se seleccionara el acero C1118 de laminado simple el
cual posee las siguientes caractersticasSy=3234kgf/cm2, Su=5273kfg/
cm2, BHN=149Sn = Cb Cs Cr Co SnDnde: Cb es el Factor de Correccin
por Temperatura.
Sn es el limite de fatiga del material. Para aceros dctiles S'n
= 0.5 Su Cs es el Factor de Correccin por Superficie
Cr: Factor de Confiabilidad funcional
Co: Factor de confianza Si hay esfuerzos residuales correccin
por esfuerzos residuales1,3 si es laminando o laminado en frio; 1
si el material tiene tratamiento trmico Sn = 0.8 * 0.89 * 0.9 * 1.3
* 2635,5 Kgf/Cm2 = 2195.5 Kgf/Cm2
Procedemos al calcular el momento mximo A B C
: torque producido
Para el punto A Kf para bordes redondeados =1,5
Para el punto B
Para el punto C
Como se va a usar un solo eje se escoge el dimetro del punto B
que es el mayor y cumple con los requerimientos mnimos de los 3
puntos
Rodamientos
Calculo de los rodamientos Para calcular el tamao de los
rodamientos se debe de tener en cuenta:1. La Vida del rodamiento2.
EL ndice bsico de carga y vida de fatiga3. Confiabilidad ndice
Bsico de carga (C)
Dnde: Fh= es el factor de vida Fn Factor de Velocidad P es la
carga que soportara cada rodamiento Para una Velocidad de 1200rpm
el Fn es de 0,3 y para una vida til de 8000horas el factor de vida
es de 1.5 La carga en el punto A es igual a la carga soportada por
el rodamiento 1; entonces P1=480kgf Con este ndice procedemos a
seleccionar el rodamiento adecuado para el punto A en la tabla de
rodamientos con la limitacin de tamao de 3,9cm a 6cm de dimetro
Tamiz de CribadoEl material con oro tiene una granulometra de
entre 19,05mm y 25, 40 mm Con la siguiente tabla determinaremos la
apertura de la malla
Utilizando la norma Nch determinamos que la apertura de nuestro
tamiz debe de ser de 25mm
Resumen de parmetrosEspecificaciones
tcnicasMecanismosParmetros
Material (tierra y rocas)Granulometra= 76,12 mmDensidad=
2800kg/m3
Criba de tamborProducir 50t/hRadio de 1m Largo 1,3mVelocidad de
giro de 20rpm Tambor con capacidad de 833,3333kgPotencia mnima para
mover la criba =20,14030652598649hp
Cinta transportadoraGranulometra del material a transportar=
76,12 mmDensidad del material a transportar= 2800kg/m3 Largo de la
cinta transportadora=5m 5 metros de los cuales:3m son en lnea
recta2m son hacia arriba con un Angulo de inclinacin de 20Ancho de
la cinta 300mmVelocidad lineal 1m/segTamao del tambor motriz
75mmPotencia mnima para mover la cinta 2,5942hp
Cadena- pin Reducir de 1200rpm a 600rpmDeber soportar
16,95312kwPotencia a transmitir (Kw) =16,95312kwV Velocidad lineal
de la cadena (m/min.) =456m/minP Paso de la cadena (mm) =20mmZ1
Nmero de dientes del pin o rueda pequea =19Z2 Nmero de dientes de
la rueda mayor =38n1 Nmero de vueltas del pin (r.p.m.) =1200n2
Nmero de vueltas de la rueda (r.p.m.)=600R=2:1
Engranaje- coronaReducir de 600rpm a 20rpm Deber transmitir la
potencia necesaria para mover la criba de tambor
20,14030652598649hp Numero de dientes de la corona= 50 dientes
Dimetro interno de la corona=1mDimetro interno del engranaje=0,34m
Numero de dientes del engranaje=17 dientes
Polea correaReducir de 600rpm a las revoluciones necesarias para
mover el tambor motriz de la cinta transportadora a la velocidad
recomendada para ese materialPotencia a transmitir= 2,5942hpRpm de
la polea conductora= 600Radio de la polea conductora=5cmDimetro
mnimo del tambor= 7,5cmDistancia entre ejes=2,3m
MotorRpm de 1200Potencia mnima 16,95312kw
Eje del motorDimetro del eje