Extractor de polvos y viruta

1

CAPITULOI

1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

1.1 TEMA DE INVESTIGACIÓN:

“Diseño de un sistema adecuado para la extracción de polvos producidos en

una empresa maderera para mejorar así el ambiente de trabajo y adquirir

niveles altos de producción en la planta”

1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.2.1 CONTEXTUALIZACIÓN DEL PROBLEMA.

1.2.1.1 MACRO

La modernización de la industria maderera en Ecuador y en el mundo es

irreversible, hoy en día el crecimiento del negocio y la tendencia de producir más

y mejor motivan a las empresas del sector a continuar el camino hacia la

tecnificación, para dar lugar a una actividad altamente mecanizada y eficiente. La

industrialización de los procesos permite una mayor producción, más precisión,

calidad de los productos y mejor rentabilidad.

La tecnificación no es sólo la adquisición de nuevas y modernas máquinas,

también exige la implementación de instalaciones y ambientes adecuados que

protejan las inversiones de los empresarios. Es importante cuidar la tecnología, al

igual que el talento humano y no exponerlos a sufrir riesgos industriales; la

alternativa de ahorrar dinero en la seguridad industrial, al final decuentas puede

salir muy costosa.

Esta posibilidad de solución está siendo manejada por grandes industrias

madereras que tienen una economía adecuada para adquirir maquinaria y equipos

tecnológicos, de esta manera aumentar la productividad.

2

1.2.1.2 MESO

En nuestro país, los fabricantes de maquinariapara el trabajo con maderahan

puesto en marcha diversas campañaspara concientizar a los industrialesde la

importancia de manejarcorrectamente los equipos. Una deellas está encaminada a

promover lautilización de los sistemas de extracciónde polvo, aserrín y viruta en

lostalleres; residuos que se filtran al interiorde las máquinas y obstruyen

susrodamientos y engranajes, aumentandosu desgaste. En efecto, estos

aspiradoresson instalaciones que absorbenlos desperdicios y los conducenpor una

red de tuberías a un depósitode almacenamiento para su posteriordisposición y

adecuado manejo.

El mercado relaciona el buen desempeñode los equipos con la utilizaciónde los

extractores de polvo y exigesu implementación como condiciónpara otorgar las

garantías de los bienes.Así, cuanta mayor tendencia tengaun taller pequeño a

evolucionar enun taller mediano o gran taller, tantomás necesaria se hará en él, la

absorciónneumática de las virutas.

1.2.1.3 MICRO

Lo anterior se refleja en las empresas madereras ya que hay que tener en

cuentadiversos aspectos, entre los que sedestaca el espacio de trabajo y la

producciónde polvo, aserrín y viruta dela planta. Un pequeño taller puedesuplir

sus requerimientos con un parde equipos portátiles, pero si la empresainicia un

proceso de expansiónde su capacidad instalada, es horade pensar en un sistema de

gruposo incluso de aspiración centralizada.Es necesario buscar la eficiencia y

laoptimización de los espacios, aprovecharal máximo la producción de

lamaquinaria y ahorrar energía.

1.2.2 ANÁLISIS CRÍTICO.

La recolección del polvo y virutas es de imperiosa necesidad en la industria

maderera, para queel aire dentro y fuera de la planta se mantenga limpio, y evitar

así perjuicios en la salud de lostrabajadores, a la vez que se eleva la seguridad y se

3

previenen accidentes, se reduce el desgastede las máquinas y herramientas y se

liberan áreas de trabajo ocupadas con los residuos.

La implementación de maquinaria para la recolección del polvo y virutas ó la

elaboración de otras herramientas similares, incrementaran la venta y mantendrán

un índice elevado en la industria maderera en los mercados de la provincia para

incrementar la demanda que este producto tiene y evitar pérdidas en sus

industrias.

1.2.3 PROGNOSIS.

Si no se realiza la extracción de polvos de una forma adecuada en un tiempo

determinado podemos tener algunos problemas como la deficiencia de producción

de productos madereros, generando un problema para aquellos a los que están

destinados en grandes o pequeñas cantidades lo cuales necesitan no solo para su

uso personal sino también para su venta. De la misma manera los empleados de

estas empresas esperan que sus lugares de trabajo ya posean este sistema para

poder laborar de una mejor manera.

Puesto que al momento de la salida del producto acabado es un poco lenta,

causando que los dueños de las maderasadquieran mas mano de obra lo cual

incrementará el salario estimado en el presupuesto mensual de la empresa por el

problema de la deficiencia de producción.

1.2.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.

¿Cuál será el sistema adecuado para la extracción de polvos producidos en una

empresa maderera para mejorar así el ambiente de trabajo y adquirir niveles altos

de producción en la planta?

4

1.2.5 PREGUNTAS DIRECTRICES.

¿Cuáles son las razones para que el ambiente de trabajo sea inadecuado?

¿Existen técnicas adecuadas para la extracción de polvos en las maderas?

¿Qué efectividad en la producción ocasionara la implementación de un

sistema de extracción de polvos para mantener el ambiente de trabajo en

condiciones adecuadas?

1.2.6 DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA

1.2.6.1 DE CONTENIDO.

Diseño de Elementos Mecánicos

Proyecto de tesis

Gestión Empresarial

Software

1.2.6.2ESPACIAL.

Esta investigación se va a realizar en:

Biblioteca de la Universidad Técnica de Ambato.

Plantas madereras.

Lugares de producción de madera en el cantón Ambato.

1.2.6.3TEMPORAL.

Este problema va a ser estudiado en el periodo comprendido entre el 25 de

Septiembre del 2011 al 25 de Enero del 2012.

5

1.3. JUSTIFICACIÓN

Implementar este sistema de absorción y extracción de ypolvo que se obtiene de

los diferentes procesos que es sometida la maderaen el área de aserrío, dará

muchos beneficios como es la optimización delsistema y ahorro de energía al

lograr un control automatizado del flujo deabsorción que será regulado de acuerdo

a las máquinas que se encuentreen funcionamiento. Este sistema se regulará

automáticamente en el instanteen que una máquina sea encendida o apagada

dependiendo de lasnecesidades de producción. Se lograra tener una evacuación

completa de polvo lo que ayudara al mantenimiento de las máquinas al no

estarexpuestas a un ambiente abrasivo y contaminado.

También se obtendrá un ambiente de trabajo libre de polvo lo que

beneficiaradirectamente a los operarios para que no afecte su salud por ser

estaspartículas muy irritantes para el sistema respiratorio. Se tendrá una

mayorproductividad puesto que ya no se tendrá que parar las máquinas

paraevacuar manualmente las fundas de recolección de polvo que se

tieneactualmente, trasladarlas hasta el depósito de desechos y colocarnuevamente

las fundas en los aspiradores individuales y se evitara laexpulsión de partículas de

polvo hacia el medio ambiente lo que ayudara areducir la contaminación

ambiental, beneficiando directamente al entornopoblacional.

1.4. OBJETIVOS.

1.4.1. OBJETIVO GENERAL.

Diseñar y construcción de un prototipo de un sistema de absorción y

extracción de polvo.

1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

Diseñar e implantar tomas adecuadas para cada máquina existente en la

empresa.

Seleccionar e implementar un sistema de absorción.

Determinar el material adecuado para la construcción del sistema.

Reducir los niveles de contaminación por polvo.

6

CAPÍTULOII

MARCO TEÓRICO

2.1. Antecedentes investigativos.

La Industria maderera en nuestro país ha tenido un crecimiento acelerado,

convirtiéndose en una de las industrias más importantes dentro del mercado

productivo Ecuatoriano, contribuyendo de esta manera al desarrollo económico

del mismo.

Con el crecimiento del Mercado del Sector Maderero también se han presentando

problemas dentro de las Industrias en sus procesos de manufactura, porque existe

una gran diferencia entre el volumen de materia prima que en un principio se

trabajaba, con el volumen que el mercado en la actualidad requiere, lo que ha

obligado a la adquisición de nuevas maquinarias y equipos. Esto ha llevado a que

muchos sistemas como es el de Extracción de Desechos y Polvos, se encuentren

obsoletos y no cumplan con los requisitos adecuados que se requiere en la

actualidad.

Otro problema que se presenta en estas industrias se relacionan con el entorno

social, debido al crecimiento poblacional, estas áreas que antes eran zonas

industriales ahora se han convertido en zonas urbanas y por esta razón las Normas

Ambientales deben ser implementadas para prevenir la contaminación ya que

cada vez son más estrictas por lo tanto se debe tener procesos y sistemas

eficientes que no contaminen y afecten al ecosistema, al medio ambiente y por

ende al ser humano.

2.2. Fundamentación filosófica.

7

El rendimiento eficaz de una industria maderera se logrará una vez que se tenga

un ambiente de trabajo en óptima condiciones.

Sin embargo, para mantener la producción hasta su comercialización es necesario

sacarla del campo oportunamente. No hacerlo, significa un deterioro en la

cantidad y calidad del producto, lo que se traduce en menores utilidades para el

empresario.

2.3 . Red de categorías fundamentales.

Variable independiente

Variable dependiente

8

2.4. Fundamentación Teórica.

2.4.1.1. Aspiración de polvo de madera.

Es importante la implementación de un sistema de aspiración de polvo hoy en

cualquier planta de maquinado de madera. Las grandes cantidades de aserrín,

virutas o polvo no permiten un flujo normal del proceso de trabajo y un buen

funcionamiento de las máquinas. Especialmente se advierte que el polvo de

maderas tropicales causa reacciones alérgicas a la piel y a las vías respiratorias.

Por el peligro que para la salud produce el polvo de madera es necesario limitar

su emisión con normas respectivas, con el fin de proteger a las personas expuestas

a respirar aire contaminado con polvo de madera.

La norma permite una concentración máxima de 10 mg/m3 de polvo en el caso de

máquinas o sistemas de aspiración nuevas, o 15 mg/m3 si se trata de sistemas de

trabajo instalados antes del año 1989, en máquinas que no tienen un sistema de

aspiración, se mide hasta más de 100 mg de polvo por m3 de aire1.

2.4.1.2. Aspiración unitaria móvil.

La aspiración unitaria móvil se utiliza en caso de máquinas ubicadas de forma

aislada o también por causa de normas de seguridad (peligro de explosión de

9

polvo) ya que se debe almacenar los residuos de forma separada de los demás

virutas a aspirarse.

2.4.1.3. Aspiración unitaria estacionaria.

Este tipo de aspiración se conecta automáticamente cuando empieza a funcionar

la máquina. Esto economiza el consumo de energía eléctrica. Este sistema de

aspiración permite una fácil ampliación. Al apagar la máquina los extractores se

desconectan luego de unos 15 segundos de post-aspiración. La capacidad

instalada de aspirar coincide exactamente con la necesidad de acuerdo a las

máquinas existentes. La aspiración unitaria es la más costosa en comparación a

los otros sistemas pero puede amortizarse debido a su menor consumo energético.

2.4.1.4. Aspiración de grupo.

Un extractor aspira a varias máquinas que forman una unidad, puede ser esta local

por su ubicación o según su interdependencia en su funcionamiento.

2.4.1.5. Aspiración central de carga total.

Esta aspiración permite que un extractor aspire a todas las máquinas existentes.

Este sistema es el más económico respecto a su instalación pero tiene un consumo

excesivo de energía eléctrica en el caso que solamente funcionen algunas de las

máquinas. Por esta razón es solamente recomendable para empresas grandes con

alta probabilidad de ocupación simultánea de toda la maquinaria.

2.4.1.6. Aspiración central de carga parcial.

La diferencia con el sistema antes mencionado es en considerar un factor, de

simultaneidad de la ocupación de las máquinas en el dimensionamiento del

10

extractor. La capacidad del ventilador permite aspirar solamente una determinada

parte de las máquinas. Al funcionar toda la maquinaria al mismo tiempo el

volumen de aire ya no alcanza para abastecer debidamente a las máquinas

conectadas. El paso de aire de la aspiración de máquinas no utilizadas debe ser

cerrado para no bajar la velocidad de flujo de aire dentro de ductos que están

aspirando o sea transportando virutas de madera. Las compuertas de cierre del

paso de aire pueden ser accionados manualmente o mecánicamente por ejemplo

mediante un pistón neumático. Existen hoy sistemas de accionamiento de

ventiladores que aumentan el caudal en caso de un mayor número de máquinas

que están en funcionamiento.

2.4.1.7. Aspiración por medio del sistema de ductos.

Los ductos de tubos de aspiración son el camino de transporte del polvo y de las

virutas a aspirarse. Para que este transporte se realice sin mayores problemas, el

aire debe tener una velocidad de flujo de aproximadamente el doble de la

velocidad de suspensión de la pieza a transportarse.

2.4.2. Tubos de aspiración.

2.4.2.1. Velocidad de flujo de aire.

Velocidades recomendadas

Para polvo y virutas de madera

Polvo fino 10-15 m/seg

Aserrín y viruta de cepilladoras 15-25 m/seg

Viruta gruesa o de humedad 25-35 m/seg

11

Con el fin de disminuir la concentración de polvo en el aire la norma alemana

exige una velocidad de flujo mínima de 20 m/seg en el colector de la máquina

para aserrín normal y 28 m/seg para aserrín y virutas húmedas.

2.4.2.2. Diámetros de tubos.

Las máquinas estándares de carpintería vienen con determinado diámetro del

colector para la aspiración de virutas como muestra la tabla

Diámetros De Tomas De Aspiración

Máquina Diámetro

Fresadora de cadena 80mm

Sierra cinta hasta 1000mm 120mm

Sierra circular hasta discos de 500mm 120mm

Sierra circular aspiración superior 80mm

Tupí superior 120mm

Tupí de mesa 120mm

Canteadora hasta 400 mm de ancho 140mm

Canteadora hasta 700 mm de ancho 160mm

Regruesadora hasta 600 mm de ancho 160mm

Regruesadora hasta 700 mm de ancho 180mm

Lijadora de filos 140mm

Lijadora de banda larga 180mm

Sierra múltiple 200mm

El área del tubo principal debe ser igual a la suma de áreas de los tubos que se

desvían de él. Su diámetro se calcula con la fórmula:

12

Donde:

= diámetro del tubo principal

= suma de los diámetros cuadrados de los demás tubos

Al modificar el diámetro de los ductos se cambia también la velocidad de flujo si

se mantiene constante el caudal de aire. La función matemática entre diámetros y

velocidades de flujo es:

Donde:

v2 = Velocidad de flujo con diámetro de tubo modificado

v1 = Velocidad de flujo con diámetro de tubo inicial

d1 = diámetro de tubo inicial

d2 = diámetro de tubo modificado

2.4.2.3. Instalación de los tubos de aspiración.

Los ductos de aspiración pueden ser instalados de forma aérea o debajo del piso.

Las dos formas tienen sus ventajas y desventajas:

Instalación aérea

Ventajas:

- Se puede instalar los tubos en línea directa a la máquina.

- Los tubos son de fácil acceso para limpieza o reparaciones.

- Los tubos son prolongables sin mayores problemas.

- Los ductos y sus canales no estorban en el transporte de material en el piso.

13

- Las máquinas son reubicables fácilmente.

Desventajas:

- Los ductos pueden molestar en la iluminación (sombra).

- Los tubos se cubren con polvo.

- Los ductos ascendentes de las máquinas pueden molestar en el cortado de piezas

largas.

Instalación debajo del piso:

Ventajas:

- No hay problemas de sombra en la iluminación

- No hay acumulación de polvo encima de los tubos

- Libre manejo de piezas largas, especialmente en el caso de sierras circulares es

recomendable instalar el tubo debajo del piso hasta subirlo a lo largo de una

pared.

Desventajas:

- Las modificaciones en la ubicación de las máquinas son complicadas.

- Se requiere generalmente de más codos y con ellos sube la resistencia del

sistema de ductos y aumenta el peligro de obstrucciones de virutas.

- Es aconsejable reforzar los bordes de los canales de los tubos con perfiles

metálicos “L” para que no se dañen en el transporte interno del material.

- Los canales deben ser cubiertas con planchas metálicas o con madera sólida cuya

fibra es de sentido transversal al recorrido del canal.

14

2.4.3. El caudal de aire.

El medio de transporte de las vi rutas es el aire. El volumen necesario depende de

su velocidad de flujo (m/seg.) y del diámetro del tubo por el cual circula. El

caudal de aire que debe ser generado por un extractor en un tiempo determinado,

es equivalente a la cantidad de aire que pasara por el tubo en el mismo tiempo.

Volumen Aire = velocidad de flujo X áreas sección tubo X seg./ minuto

Donde:

Q = Caudal de aire (m3/min)

V = velocidad de flujo de aire (m/seg)

A = Área de sección del tubo de aspiración. (m2)

60 = segundos por minuto, este factor de multiplicación es de 3600 (seg/hora) en

caso de necesitar el caudal de aire por hora (m3/h)

2.4.4. Presión de aire dentro del sistema de aspiración.

2.4.4.1. Presión dinámica.

Para lograr un movimiento del aire debe existir una diferencia de presión entre

dos puntos, misma que en un sistema de aspiración es generado por un extractor.

El aire en movimiento, a su vez produce una determinada presión que podemos

medir si ponemos un cierre en medio del flujo.

15

Esta presión se denomina “Presión dinámica” y se calcula con la fórmula:

Donde:

= presión dinámica (daN/m2)

V = velocidad de flujo de aire (m/seg)

= peso específico del aire (kg/m3)

g = fuerza de gravedad (9,81 m/s2)

La unidad de medida de la presión según el SI es el Pa (Pascal) esto equivale a

una presión de 1 daN/m2. A veces la presión de un ventilador también está

expresado en mbar (milésima parte de un bar), 1 bar = 10 daN/cm2

2.4.4.2. Presión estática.

La presión dinámica se reduce a lo largo de un sistema de aspiración debido a

fuerzas de rozamiento del aire en las paredes de los tubos. El accionamiento del

extractor debe generar la energía necesaria para vencer esta diferencia de presión

causada por la fuerza de rozamiento, denominada presión estática (pest)

16

La presión estática se calcula según la fórmula:

Donde:

Pest = presión estática (daN/m2)

Pdin = presión dinámica (daN/m2)

L = longitud de los tubos (m)

D = diámetro del tubo (m)

= peso específico de aire (kg/m*)

V = velocidad de flujo de aire (m/seg)

G = fuerza de gravedad (9,81 m/seg2)

λ = coeficiente de resistencia de tubo

Para la determinación del coeficiente de resistencia del tubo hay diferentes

métodos, el que a continuación utilizamos es según el coeficiente de resistencia no

tiene dimensión y tiene una magnitud de:

Donde:

λ= coeficiente de resistencia de tubo

D = diámetro de tubo (m)

17

El peso específico de aire depende de su presión atmosférica, de su temperatura y

de su contenido de humedad relativa. El peso específico de aire a 0 metros sobre

el nivel de mar, con 20 ºC de temperatura, y con 60 % de humedad relativa es:

En caso de variaciones en la altura sobre el nivel de mar (a.s.n.m.) se calcula el

peso específico según fórmula:

Donde:

P1 = presión de aire a O m.s.n.m. = (1013 mbar)

P2 = presión de aire a X m.s.n.m

= peso esp. De aire a 0 m.s.n.m. = (1,199 kg/m3)

= peso esp. De aire a X metros m.s.n.m.

La presión atmosférica se mide en mbar (milibar) y depende de la altura sobre el

nivel de mar:

Altura m.s.n.m P atm mbar

0 1013

200 989

400 966

600 943

18

800 921

1000 899

1500 850

2000 795

2500 750

3000 701

2.4.4.3. Resistencia de presión unitaria.

A la resistencia tubos rectos se debe sumar las de los diferentes codos,

desviaciones, reducciones, colectores y la resistencia del separador de virutas.

Estos se llaman resistencias unitarias (r u) y se calcula mediante un factor de

resistencia unitaria (zeta) que se multiplica con la presión dinámica (pd) del aire

en el tubo. La pérdida de presión por las diferentes resistencias unitarias se calcula

mediante la fórmula:

Donde:

= perdida presión por resistencias unitarias

= presión dinámica (daN/m2)

ζ = factor de resistencia unitaria

= suma de factores de resistencia

= peso específico aire (kg/m3)

V = velocidad de flujo de aire (m/seg)

19

g = fuerza de gravedad (m/seg2)

El radio (r) de codos no debería ser menor de 2 a 3 veces el diámetro (d) del tubo.

Las reducciones de tubos, en el caso posible de realizar serían de un largo

aproximado de un metro.

2.5. Hipótesis.

El diseño de un sistema de extracción de polvo nos permitirá mantiene el

ambiente de trabajo con menos contaminación y así aumentar la producción de la

empresa.

2.5. Señalamiento de variables.

2.5.1.1. Variable Independiente.- Diseño del Sistema para la extracción de

polvos.

2.5.1.2. Variable Dependiente.-Mejorar así el ambiente de trabajo y adquirir

niveles altos de producción en la planta.

20

CAPÍTULO III

3. METODOLOGÍA.

3.1. Enfoque.

La investigación se basara en el estudio cuantitativo para llegar a determinar las

actividades relacionadas con el proceso de extracción de los residuos de la

madera. Para optimizar el aprovechamiento de los materia prima y abastecimiento

a los productores del sector maderero.

3.2. Modalidad básica de la Investigación.

3.2.1. Modalidad de la investigación

3.2.1.1Campo

Este tipo de modalidad es necesaria ya que así podremos captar los hechos tal y

como se presentan, mediante la cual se obtendrán los datos necesarios por medio

de visitas a los distintos sectores madereros, charlas con los productores y

población en general.

3.2.1.2Documental o bibliográfica

Se realizara este tipo de modalidad con el objeto de encontrar ecuaciones básicas

y normas para el diseño de dicho sistema, tales ecuaciones permitieron diseñar y

seleccionar el tipo sistema más adecuado, el método de extracción, los

componentes necesarios para la elaboración del sistema, permitiendo así un

ahorro económico en la adquisición de materiales para su elaboración.

3.3.Nivel o Tipo De Investigación.

Utilizando el nivel explicativo y el nivel descriptivo para la correcta sustentación

de todo aquello que se encuentra en la ejecución del trabajo de investigación, y

mediante la recolección de datos se determinaron los parámetros necesarios para

21

la realización del sistema de extracción y el tiempo que lleva efectuar el proceso

extracción de residuos de madera.

En el estudio para las indagaciones se utilizara tanto la investigación científica

como la investigación de campo, la primera con la que se llegó a determinar

ecuaciones, normas, métodos, mecanismos, sistemas de extracción y demás

parámetros necesarios para el diseño del sistema.

3.4. Población y muestra

3.4.1. Población

Madereros del cantón Ambato 5

Distribuidoras 63

Productores 15

Pequeños Empresarios 10

TOTAL 93

3.4.2. Muestra

Nuestra población será de 93 si se estima un error admisible del 5% y un nivel

de confianza del 90

n= tamaño de muestra

N= universo o población

σ = varianza poblacional

Z= nivel de confianza deseado

E= error admisible de muestra (1% - 9%)

22

Nivel de Confianza 50% 90% 95% 99%

Z 0.647 1.645 1.96 2.58

3.4.2.1. Tipos de Muestras

En el presente trabajo de investigación la muestra utilizada es del tipo Muestreo

Estratificado Proporcional, por la razón de tener la población del trabajo de

investigación dividido en estratos. Así se ha determinado el número que

representará a cada estrato en proporción directa al número de integrantes que

tiene cada grupo o estrato en el universo, el mismo que está conformado o

asciende a 93.

Tamaño de la muestra con el 5% de error: n= 69

Calculo de la fracción muestral:

1

3.4.Operacionalización De Variables

3.4.1. Variable Independiente:Diseño del Sistema para la extracción de polvos.

CONCEPTUALIZACIÓN DIMENSIONES INDICADORES ITEMS TÉCNICAS E

INSTRUMENTOS

Un sistema de extractor de

polvo es aquel que aspira los

residuos de madera de varias

máquinas que forman una

unidad, puede ser esta local por

su ubicación o según su

interdependencia en su

funcionamiento.

Aletas

Recolección de

polvo

Mejor extracción de residuos.

Almacenamiento de polvo

¿Estaría de acuerdo en utilizar nuevos

complementos para su extracción de

polvo?

¿La extracción de polvo en su sector es

de gran importancia?

¿Cuál es el tiempo que se puede

demorar en quitar la viruta o residuos de

madera de una forma manual?

¿Influye el clima que podamos tener en

nuestro sector para extracción de polvo?

Encuesta con cuestionario.

Cuaderno de notas.

Encuesta con cuestionario.

Observación directa:

Encuesta con cuestionario.

Observación no participativa.

Encuesta.

1

3.4.2. Variable Dependiente.-Mejorar así el ambiente de trabajo y adquirir niveles altos de producción en la planta.

CONCEPTUALIZACIÓN DIMENSIONES INDICADORES ITEMS TÉCNICAS E

INSTRUMENTOS

Descripción o bosquejo de una

acción a realizar que conlleva a

la solución de un problema que

presenten nuestros productores

madereros por medio de la

elaboración de sistema de

extracción, la cual facilitara la

extracción de de polvo o

residuos de madera de una

manera más sencilla.

Acciones a

Realizar

Solución de

Problemas

Estudios de plantas industriales.

Selección del sistema de

extracción.

Estudios de las necesidades en

las madereras del cantón.

Nuevas técnicas de extracción de

polvo.

¿Afecta el tipo de polvo directamente

para la extracción?

¿La selección en elsistema adecuado

depende la cantidad de alimento a

recolectar?

¿Será la extracción la mejor solución

para evitar las pérdidas de tiempo en la

producción de la planta?

¿Se requerirá de un personal

especializado para el manejo de este

sistema?

Observación

Registros específicos

Encuestacon

cuestionario.

Registros específicos.

Observación directa:

Fichas de campo

Observación de campo:

Fichas de campo

2

3.5. Técnicas De Recolección De La Investigación

En la presente investigación la información se obtendrá de la siguiente técnica de

recolección la cual nos ayudará para realizar un buen trabajo en la toma de decisiones y

normativas las mismas que nos llevaran a utilizar una observación directa puesto que

realizaremos nuestras consultas en los lugares de los hechos obteniendo resultados

deseados y de una manera rápida y precisa. Utilizaremos también una observación de

campo, en ciertas ocasiones también será necesario una técnica de laboratorio, la cual nos

ayudará para los resultados deseados del lugar en el cual vamos a trabajar con nuestra

trituradora y así poder asegurar que la máquina trabajará de forma eficaz para sectores de

nuestro cantón, para todas estas técnicas estamos en la necesidad de utilizar ciertos

instrumentos tales como:

Cuaderno de notas

Fichas Nemotécnicas

Encuestas con cuestionario

Fichas de campo.

Cuyas entrevistas serán estructuradas y focalizadas. Todos estos instrumentos permitirán

realizar un buen trabajo en cada una de las técnicas mencionadas logrando así un estudio

más a fondo de las necesidades que se presenten en los sectores avícolas del cantón Salcedo

3.6. Procesamiento Y Análisis

3.6.1. Plan De Procesamiento De La Información

Revisión crítica de la información recogida

Tabulación de cuadros según las variables de la Hipótesis; cuadros de variables,

cuadros con cruce de variables.

Porcentajes: obtener la reacción porcentual con respecto al total.

3

Con el porcentaje y los resultados numéricos se estructura el cuadro de resultados que

sirve de base para la graficación.

Graficar.

Representar los resultados mediante gráficos estadísticos.

Estudio estadístico de datos para la representación de resultados.

4

CAPITULOS IV

4. CALCULOS.

4.1. DISEÑO DE DUCTOS

El objetivo de un sistema de ductos es transportar el aire desde el maquinado de la pieza

donde se produce la viruta y polvo hasta el espacio final que va hacer depositado.

4.1.1. Selección de Parámetros.

4.1.1.1. Tipo de Aspiración.

De acuerdo a los requerimientos de la fábrica y la disposición actual de las máquinas se

diseñara un sistema de aspiración de carga total.

4.1.1.2. Velocidad de Flujo de Aire.

De los procesos de maquinado se obtiene una gran cantidad de residuos de diferente tipo

como polvo, viruta fina, mediana, gruesa, viruta seca y húmeda, pedazos de madera, esto

nos lleva a seleccionar una velocidad de flujo de aire de 25- 35 m/seg.

4.1.1.3. Selección de diámetro del colector

Seleccionamos los diámetros requeridos para todas las máquinas que estarán integradas al

sistema de extracción, se puede revisa los catálogos de cada máquina en los cuales se

especifica los parámetros requeridos para su funcionamiento.

5

4.2. Cálculo de diámetro de Tubería.

Se empezara el cálculo desde la máquina que se encuentre más distante al extractor

principal para el diseño de las tuberías principales.

dp=diámetro del tubo principal

∑dn= suma de los diámetros cuadrados de los demás tubos

1. dA = 140 mm.

2. dB = 150 mm.

3.

dC = 205.18 mm.

4. dD =140 mm.

5.

6. dE = 248.39 mm.

dF = 150 mm.

dG = 150 mm.

6

7.

dH = 212.3 mm.

8. dI = 140 mm.

9.

dJ = 355.38 mm.

10. dK = 350 mm.

11. dL = 150 mm.

12.

dM = 380.78 mm.

13. dN = 140 mm.

14.

dO = 539.35 mm.

7

4.3. Cálculo de Presión Dinámica.

Procedemos a realizar el cálculo de la presión dinámica, pero primero deberemos obtener el

peso específico del aire a 2800 m.s.n.m, con una velocidad de 20m/s.

Realizamos una interpolación entre los valores conocidos a la altura en la que seencuentra

ubicada la empresa.

X = 720.6 mbar

4.4. Cálculo de Presión Estática.

Para el cálculo de la presión estática en los diferentes tramos de la tubería, pero para esto

necesitaremos calcular el coeficiente de resistencia del tubo λ,

8

4.4.1. Coeficiente de Resistencia

a)

b)

c)

9

d)

e)

f)

g)

10

h)

i)

j)

k)

11

l)

m)

n)

o)

12

4.5. Cálculo de Resistencias por Tramos Totales.

Para el cálculo de la resistencia por sección en un sistema de aspiración, sedebe especificar

el tramo con la mayor de esta. Por lo tanto se calculará la resistencia de latubería así como

la resistencia unitaria, en cada tramo del sistema.

TRAMO 1

Pest = ∑ Pest en tramo

Pest = A + C + E + J + D

Pest = 21.2008 + 10.0260 + 7.6483 + 3.2329 + 13.6291

Pest = 52.5042 daN/m2

Factor de resistencia unitaria

2 codos 90º → ζ= 0.15 x 2 = 0. 3

4 reducciones α= 5º → ζ= 0.15 x 4 = 0.6

Pru = ∑ζ x Pdin

Pru = 0.9 x 17.40612 daN/m2

Pru = 15.66108 daN/m2

TRAMO 2

Pest = ∑ Pest en tramo

Pest = B + C + E + J + O

Pest = 13.7857 + 10.0260 + 7.6483 + 3.2329 + 0.6140

Pest = 35.3069daN/m2

Factor de resistencia unitaria

1 codos 90º → ζ= 0.15

4 reducciones α= 5º → ζ= 0.15 x 4 = 0.6

1 derivación 45º → ζ= 0.25

Pru = ∑ζ x Pdin

13

Pru = 1 x 17.40612 daN/m2

Pru = 17.40612 daN/m2

TRAMO 3

Pest = ∑ Pest en tramos

Pest = D + E + J + O

Pest = 13.6291 + 7.6483 + 3.2329 + 0.6140

Pest = 25.1243 dNa/m2

Factor de resistencia unitaria

1 codos 90º → τ= 0.15

3 reducciones α= 5º →τ = 0.15 x 3 = 0.45

1 derivación 45º →τ = 0.25

Pru = Στ x P din

Pru = 0.85 x 17.40612 dNa/m2

Pru = 14.7952 dNa/m2

TRAMO 4

Pest = Σ Pest en tramos

Pest = F + H + J + O

Pest = 8.9607 + 3.6031 + 3.2329 + 0.6140

Pest = 16.4107 dNa/m2

Factor de resistencia unitaria

1 codos 90º →τ = 0.15

2 reducciones α= 5º →τ = 0.15 x 2 = 0.3

1 derivación 45º →τ = 0.2

Pru = Στ x P din

14

Pru = 0.7 x 17.40612 dNa/m2

Pru = 12.1842 dNa/m2

TRAMO 5

Pest = Σ Pest en tramos

Pest = G + H + J + O

Pest = 13.6697 + 3.6031 + 3.2329 + 0.6140

Pest = 21.1197dNa/m2

Factor de resistencia unitaria

1 codos 90º →τ = 0.15

3 reducciones α= 5º →τ = 0.15 x 3 = 0.45

1 derivación 45º →τ = 0.25

Pru = Στ x P din

Pru = 0.85 x 17.40612 dNa/m2

Pru = 14.7952dNa/m2

TRAMO 6

Pest = Σ Pest en tramos

Pest = I + J + O

Pest = 14.8910 + 3.2329 + 0.6140

Pest = 18.7379 dNa/m2

Factor de resistencia unitaria

1 codos 90º →τ= 0.15

2 reducciones α= 5º →τ= 0.15 x 2 = 0.3

1 derivación 45º →τ= 0.25

15

Pru = Στx P din

Pru = 0.7 x 17.40612 dNa/m2

Pru = 12.1842 dNa/m2

TRAMO 7

Pest = Σ Pest en tramos

Pest = K + L + O

Pest = 11.1718 + 8.7310 + 0.6140

Pest = 20.5168 dNa/m2

Factor de resistencia unitaria

1 codos 90º →τ = 0.15

1 reducciones α= 5º →τ = 0.15

1 derivación 45º →τ = 0.25

Pru = Στ x P din

Pru = 0.55 x 17.40612dNa/m2

Pru = 9.5733 dNa/m2

TRAMO 8

Pest = Σ Pest en tramos

Pest = N + O

Pest = 20.6960 + 0.6140

Pest = 21.31 dNa/m2

Factor de resistencia unitaria

1 codos 90º →τ= 0.15

1 reducciones α= 5º →τ= 0.15

1 derivación 45º →τ= 0.25

16

Pru = Στx P din

Pru = 0.55 x 17.40612 dNa/m2

Pru = 9.573366dNa/m2

TRAMO 9

Pest = Σ Pest en tramos

Pest = L + M + O

Pest = 8.7310 + 2.6631 + 0.6140

Pest = 12.0081 dNa/m2

Factor de resistencia unitaria

1 codos 90º →τ = 0.15

2 reducciones α= 5º →τ = 0.15 x 2 = 0.3

2 derivación 45º →τ = 0.50

Pru = Στ x P din

Pru = 0.95 x 17.40612 dNa/m2

Pru = 16.535814 dNa/m2

En la siguiente tabla se resume los valores encontrados anteriormente y podemos observar

que en el tramo 1 se encuentra la mayor resistencia, esta será la que nos sirva para el

cálculo del sistema de aspiración

TRAMO PEST PRU TOTAL

1 52.5042 15.6610 68.1652

2 35.3069 17.4061 52.713

3 25.1243 14.7952 39.9195

17

4 16.4107 12.1842 28.5949

5 21.1197 14.7952 35.9149

6 18.7379 12.1842 30.9221

7 20.5168 9.5733 30.0901

8 21.31 9.5733 30.8833

9 12.0081 16.5358 28.5439

Resistencia por tramos totales

4.6. Cálculo de Caudal de Flujo.

Mediante la ecuación mostrada anteriormente se calculara el flujo de aire necesario que

deberá general el extractor para el transporte de la viruta.

Q=V *A*60

Q =20*0.1963*60

Q= 253.56 m3/min

Q= 3.9269m3/seg

4.7. Selección de Cojinete para CARGA RADIAL

La selección de cojinete toma en cuenta la capacidad de carga, al igual que la geometría del

cojinete que asegurará que puede instalarse en forma conveniente en la máquina. Para la

selección se realiza los siguientes pasos.

4.7.1. Cálculo de la carga estática.

4.7.1.1. Calculo de torque

18

4.7.1.2. Cálculo del Momento en la polea

Donde:

T = Torque

d = distancia Diámetro de la polea = 5.9 plg

Fuerza sobre eje

A = Polea

B = Chumacera 1

C = Chumacera 2

D = Ventilador

FA =75lb+75lb+182,92lb

FA =332,92lb

FAZ =332.92*cos 30°

FAZ =288,31lb

19

FAY =332.92*sen30°

FAZ =166,46lb

Plano XZ

Fuerza sobre eje XZ

∑FZ =0

A+B+C =0

∑MoB=0

-A*10+C*55=0

-288.3lb*10+C*55=0

B =A+C

B =288.3lb+ 52.57lb

B =340.881lb

Plano YZ

20

Fuerza sobre eje YZ

∑FY =0

-A+B+ C-D=0

A+10cm+C*55-D*70=0

-166.42lb+B+C-150 =0

∑MoB=0

|B|=374.78 lb

|C|=168.99 lb

C=160.66 lb; 52.57lb

4.8. Especificación de la carga de diseño o equivalente en el cojinete.

P=V*R

P=1.0*374.78lb

P=0374.78lb

Cálculo del diámetro mínimo aceptable de la flecha que limitará el tamaño del diámetro

interno del cojinete D = 38,1 mm (el eje se utiliza el ya existente para el ventilador).

El diámetro de eje existente nos limita para la selección del cojinete, manteniendo las

siguientes características que debe ser un cojinete de bola de hilera única, ranura profunda

nos da como resultado un cojinete SY 1.1/2 TF.

21

Especifico la vida útil de diseño del cojinete utilizando la tabla

Ventilador industrial con tolva 20 000 – 30 000 L10, h

4.9. CÁLCULO DE POTENCIA

Finalmente realizamos el cálculo de la potencia del motor que se necesitara para la

absorción mediante la ecuación.

4.10 Calculo del caudal de material a transportar

22

De los resultados obtenidos mediante pruebas se determinado un caudal másico promedio

de Qm= 15,38 Kg/hr

Kilogramos de aserrín en untiempo de 1 hr

14,1

15,5

13,7

18,3

15,3

Qm= 15,38 Kg/hr

Como la cateadora trabaja un tiempo de 8 horas el caudal másico total a trasportar por

jornada de trabajo será

Qmt=15,38 x 8 horas

Qmt=123.04 Kg/hr

4.11 Selección de diámetro del colector

Del catálogo de la canteadora el cual especifica las características técnicas,tomamos el dato

del diámetro de salida de polvo

23

4.12. Velocidad de Flujo de Aire.

Del diagrama de Transporte de Materiales con Aire y sabiendo el peso promedio por

volumen del material a transportar seleccionamos una velocidad adecuada para el

transporte de aserrín.

La Velocidad de transporte por lo tanto será

v=22,6 m/s

El caudal de aire requerido se calcula de la siguiente manera

Una vez intersectadas las líneas podemos observar que los m3 de Aire por Kg de

Material intersectan cerca en el 3.1 m3/kg.

123.04 Kg/hr x 3.1 m3/Kg

= 381 m3/hr 6.35 m

3/hr

4.13 Cálculo de Presión Dinámica.

24

Con el dato de la altitud de la ciudad de Ambato que es donde se encuentra nuestra

canteadora que es 2600 msnm

2400 msnm----------------760 mbr

2500-------------------------750 mbr

2600 msnm------------------------x

X=740 mbr

Peso específico del aire a 2600 msnm

Tubería de entrada

Coeficiente de Resistencia

25

Tubería de salida

4.14 SELECION DEL ROTOR

26

Como se puede observar en las descripciones de los tres tipos de rotores el rotor más

conveniente para transportación neumática es el Tipo U, el equipo deberá traer este tipo de

rotor para un buen desempeño.

4.15 SELECION DEL MOTOR

CÁLCULO DE POTENCIA

27

Seleccionamos un motor de de mas de 2.5 hp

Datos del motor

Potencia 2 hp

1800 rpm

Cat No 30000912