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ELEVADOR DE CANGILONES
Cálculo y diseño
1. CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL A TRANSPORTAR:
Producto : harina de pescado
Peso Específico : = 35 lb/pie3 = 0.55 Tm/pie3
Angulo de Resbalamiento : = 38º
Angulo de Reposo : = 30º
Tamaño y forma : polvo
Fluidez : regular
Grado de Corrosión : no corrosivo
Grado de Abrasión : no abrasivo.
Capacidad de diseño del elevador : q = 20Tm/hora
Altura de Elevación : hT = 25 pies.
2. TIPO DE ELEVADOR A SELECCIONAR:
Elevador centrífugo vertical de cangilones espaciados.
3. TIPO DE CANGILÓN:
Para el material que tenemos que elevar (harina de pescado) escogemos según el catalogo UNIROYAL cangilón tipo especial construido de planchas soldadas.
4. CAPACIDAD DEL ELEVADOR (Ce):
Ce = 21.4 pie3/min
FIA/DAIAI
2 PPL/2013
Por recomendación de fabricantes la velocidad de faja varía entre 200 a 400 pies/min
Asumimos V=310 pies/min y reemplazando valores tenemos:
= 0.06903 pie3/pie de faja
Sin embargo la capacidad anterior debe corregirse con un factor de llenado, por lo que se define la capacidad real como sigue:
Capacidad Real (CFR):
CFR = 0.09204pie3/pie de faja
6. SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE CANGILÓN: Del Catálogo UNIROYAL:
3 PPL/2013 0.09204= 0.092pie3/pie de faja se encuentra dentro del rango de la capacidad mínima y máxima para e=18 pulgadas. Del catálogo UNIROYAL escogemos tentativamente un cangilón de las
siguientes dimensiones:
Elegimos el cangilón especial 11X6X6 donde:
Longitud : 11 Capacidad : 0.138 pie3 Ancho : 6 Peso : 4.8 libras Profundidad : 6
La distancia entre cangilones (e) se estima entre:
2h = 2 (6) = 12’’ = 1 pie (como mínimo)
3h = 3 (6) = 18´´ = 1.5 pie (como máximo)
por lo que también la capacidad varía entre:
Luego chequeando el espaciamiento de 18 pulgadas, con la tabla “Q” del manual de UNIROYAL para las dimensiones del cangilón es de e = 18 >16’’ que es el mínimo recomendable.
7. CAPACIDAD DE DESCARGA POR PIE DE FAJA (C’f):
e
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4 PPL/2013 t
luego como C’f Cf (Item
05)el espaciamiento es correcto.
8. VELOCIDAD DE OPERACIÓN DE LA FAJA V:
9. CENTRO DE GRAVEDAD DE LA MASA DEL CANGILÓN (t):
Por la forma del cangilón podemos suponer que el centro de gravedad se encuentra a 1/3P (P es la proyección del cangilón)
t = 1/3 P t = 1/3 x 6 t = 2 pulg. t = 0.167 pies
10. DIÁMETRO DE LA POLEA SUPERIOR (Dps):
Sabemos que la velocidad crítica Nc es:
√
Por recomendación la velocidad de operación N = (0.8 a 0.85) Nc
Optamos : 0.85 Nc …………(2)
También sabemos : ………(3) Combinando (1) y (2) en (3) tenemos:
P
5 PPL/2013 Resolviendo tenemos que = 1.462 pies= 17.5 pulgadas.
De R= = 17.5 – 2=15.5 pulgadas.
Luego el diámetro de la pole superior es: Dps= 31 pulgadas.
De (1) calculamos los RPM de la polea superior:
√ N = 0.85 (Nc) N = 0.85 (44.8) N = 38 RPM 11. ANGULO DE DESCARGA:
Sabemos que para el equilibrio: Fc = W Cos Simplificando: Cálculo de Vcg: Vcg = 2 Rcg x N Vcg = 2 x 1.462pies x 38 RPM Vcg = 349 pies/min Reemplazando en (4):
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12. TRAYECTORIA QUE SIGUE LA MASA:
Ecuación general:
X = V x t = V Cos x t…………. (a) Y = V Sen x t + ½ g t2………… (b)
Combinando (a) y (b) tenemos la ecuación general:
Trayectoria de la partícula A
: ………. ()Trayectoria de la partícula B:
*( ( ) ) + *( ( ) ) + = 44°Y
A= 0.9657 X + 1.1777 X
27 PPL/2013 ……… ()
13. DIMENSIONES DE LA CAJA Y EL CHUTE DE DESCARGA:
Dimensiones de la caja Largo de la Caja (A):
A = Diámetro de la polea superior + 2P + 2M Reemplazando Valores:
A =17.12 pulg + 2 x 6 + 2 x 6 A = 41.12 pulg
Ancho de la faja (b):
b = Longitud del cangilón (L) + 2(1’’) b = 11 + 2
b = 13 pulg
Lo
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ngitud de la Polea (Lp):
N = 1 para fajas
Lp = b + 2 N…….. N = 1 para elevadores de faja Lp = 11 pulg + 2 (1)
Lp = 13 pulg
Ancho de la Caja (C):
C = L + 2 B
B = 2.5 para poleas con fajas C = 13 pulg + 2 (2.5)
C = 18 pulg
Chute de descarga:
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La partícula A del cangilón en el momento de descarga sigue la trayectoria descrita por YA y sobrepasa el extremo del cangilón en la posición horizontal.
El deflector EF es tangente en E a la trayectoria YA (xE). De igual modo la
trayectoria YB es tangente en H a la tapa derecha del chute de descarga.
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Esquema general de la cabeza y chute de descarga del elevador de cangilones
Pendiente en E: Calculo de XE XE = (21,5+1-(10.76) XE= 11,74“(0.978 pies) Derivando YA Pendiente en E para XE=0.978 3.2693 entonces Longitud del deflector EF (L)
Cateto adyacente al ángulo es igual a: 26.5 – (21.5+1)= 4” luego tenemos:
=
ℎ = 2.092 pies ℎ ℎ 𝑐𝑜𝑠 ℎ ℎ 𝑐𝑜𝑠𝜃 ℎ 13.97” ℎ ℎ 𝐿𝑐𝑜𝑠𝛾 𝑠𝑒𝑛 ℎ
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14. Diámetro de la Polea Inferior (Dpi):
Dpi = (0.8 a 0.85) Dps
Dpi = (0.8 a 0.85)x31=24.8 a 26.30” Tomamos:
Dpi = 26’’
15. Chute de Carga:
El ángulo del chute de carga debe ser mayor que el ángulo de resbalamiento del material ( = 38º). Luego podemos hacer = 45º.
16. LONGITUD DE LA FAJA (L):
Luego:
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12 PPL/2013 Dimensiones de la faja:
L=57.461 pies
Ancho de la faja b= 13 pulg. (ítem 13).
17. NUMERO DE CANGILONES (n):
n = 38 cangilones
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18. SELECCIÓN DE LA FAJA:
Calculo de las Tensiones T1 y T2: Análisis en el lado más tenso (T1)
T
1= T
a + Tb + Tc + Td + Te + Tf(
)
T
a: Tensión debido al peso propio de la faja(desconocido)
T
b: Tensión debido al peso del cangilón:T
b= 91.20
libras
T
c: Tensión debido al material transportado:, donde C= capacidad del cangilón, n= número de
cangilones, = peso específico del material, reemplazando valores
tenemos:
T
c= 91.77 lbs.
T
d: Tensión debido a la resistencia del aire:Td = 0.05 (Ta + Tb + Tc)
Td = 0.05 (Ta + 91.20 + 91.77)
Td = 0.05 (Ta + 182.97)
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T
e : Tensión debido al cargado del material:Te = 12 Dpi x Wi, donde Dpi = diámetro de la
polea inferior; pulg., Wi= C’f x
T
f : Tensión debida a la pérdida por fricción en los descansos:Tf = 12 (0.01 a 0.02) T
Tf = 0.01 (91.20 + 91.77 + 9.149 + 62.79) = 2.549 libras
Tf = 0.02 (91.20 + 91.77 + 9.149 + 62.79) = 5.098 libras
Podemos tomar: Tf
= 5 libras
OJO: valor de T f sin considerar Ta.
Luego la tensión en el lado más tenso será:
T
1= T
a + Tb + Tc + Td + Te + TfT
1= T
a + 91.20 + 91.77 + 9.149 + 62.79+ 5T
1 = Ta + 259.909 lbs. La tensión(
)
T
e= 62. 79 libras
15 PPL/2013 Selección de la faja.
De catálogo de fabricante y sin considerar Ta (T1 = Ta + 259.909) tomamos una
faja de 28 onzas con tensión admisible de 27 lbs/pulg de ancho y una tensión máxima de 300 lbs/pulg de ancho.
TENSIONES UNITARIAS POR PLIEGUE DE FAJAS Peso de fabrica (onzas) Tensiones admisibles Tensión máxima ( lbs / pulg de ancho) 28 24 300 32 30 325 35-36 33 375 42 41 450
Asumimos faja de 3 pliegues (mínimo según tabla de diámetros mínimos recomendados para poleas superiores), con peso mínimo de 28 onzas según catálogo.
DIÁMETROS MINIMOS RECOMENDADOS PARA POLEAS SUPERIORES Nº de
pliegues
28 onzas 32 onzas 35-36 onzas 42 onzas
3 18 20 - - 4 20 24 30 - 5 24 30 36 42 6 30 36 42 48 7 36 42 48 54 8 42 48 54 60 9 48 54 60 66 10 54 60 66 72 11 60 66 72 - 12 66 72 - -
FIA/DAIAI
16 PPL/2013 Cálculo de la tensión debido al propio peso de la faja Ta:
T
a= Peso del alma + Peso de cubierta
De la tabla guía para seleccionar el espesor de la cubierta de la faja obtenemos los siguientes datos:
Tipo de servicio: servicio pesado
Espesores de cubierta sobre el lado del cangilon: 1/32’’ – 1/16’’ Espesor de la cubierta sobre el lado de la polea: 1/32’’ – 1/16’’
GUIA PARA SELECCIONAR EL ESPESOR DE LA CUBIERTA DE LA FAJA
TIPO DE SERVICIO ESPESOR DE LA
CUBIERTA SOBRE EL LADO DEL
CANGILON
ESPESOR DE LA CUBIERTA SOBRE EL LADO DE LA FAJA Servicio liviano o intermitente (aserrín,
arcilla, etc.) 1/32” 1/32”
Servicio pesado ( similar al anterior) 1/32” – 1/16” 1/32” – 1/16”
Para materiales moderadamente
abrasivos:
Poco peso ( carbón de leña, cenizas, tierra de batan, productos químicos Pesado ( carbón de piedra, arena, cascajo)
1/32” – 1/16” 1/16” – 1/8”
1/32” – 1/16” 1/16” – 1/8”
Materiales abrasivos (escoria, piedra
chancada, granito) 1/8” – 3/16” 1/8” – ¼”
Materiales muy abrasivos ( roca densa, sílice, materiales arenoso y algunos minerales de cobre
3/16” – ¼” 1/8” – ¼”
De la tabla Peso de las fajas elevadoras obtenemos los siguientes datos:
- Peso del armazón o alma de la lona: 0.021 lb/ pulg. de ancho/ pliegue/ pie de longitud.
- Peso de la cubierta: 0.018 lb/ pulg. de ancho/ 1/32´´ de espesor/ pie de longitud
17 PPL/2013
PESO DE LAS FAJAS ELEVADORAS Peso de la faja (
onzas ) Peso del armazón o alma de la lona Lb / pulg / pliegue / pie de longitud Peso de la cubierta Lb / pulg de ancho / 1/32”de espesor / pie de longitud 28 0.021 0.018 32 0.024 0.018 35 – 36 0.026 0.018 42 0.024 0.018
Finalmente T
a = , donde: ℎ ℎ ℎFIA/DAIAI 18 PPL/2013 ℎ
Re-calculando las tensiones Td y Tf con Ta conocido anteriormente.
Td = 0.05 (Ta + Tb + Tc)
Td = 0.05 (43.699 + 91.20 + 91.77)
Td = 11.332 lbs.
Tf = 0.01 (43.699+91.20 + 91.77 + 11.332 + 62.79) = 3.008 lbs.
Tf = 0.02 (43.699+91.20 + 91.77 + 11.332 + 62.79 = 6.016 lbs.
Luego ratificamos el valor de Tf = 5 libras
NOTA: considerando Ta= 43.699 lbs. Luego con Ta = 43.699 lbs:
T1 = Ta + 259.909=43.699 + 259.909= 303.608 lbs
Haciendo el re-calculo para el # de pliegues:
T
a= 43.699 lbsT1 = 303.608 lbs.
19 PPL/2013 Fajas 28 onzas, Resistencia = 27 libras/pulg de ancho, 3 pliegues
Por consiguiente usar faja de 28 onzas – 3 pliegues – 1/32’’, 1/16’’
Relación de Tensiones:
19. POTENCIA DEL MOTOR:
HPMOTOR = Relacion de transmisión:
