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ELEVADOR DE CANGILONES
Clculo y diseo
1. CARACTERSTICAS DEL MATERIAL A TRANSPORTAR:
Producto : harina de pescado
Peso Especfico : = 35 lb/pie3 = 0.55 Tm/pie3
Angulo de Resbalamiento : = 38
Angulo de Reposo : = 30
Tamao y forma : polvo
Fluidez : regular
Grado de Corrosin : no corrosivo
Grado de Abrasin : no abrasivo.
Capacidad de diseo del elevador : q = 20Tm/hora
Altura de Elevacin : hT = 25 pies.
2. TIPO DE ELEVADOR A SELECCIONAR:
Elevador centrfugo vertical de cangilones espaciados.
3. TIPO DE CANGILN:
Para el material que tenemos que elevar (harina de pescado) escogemos
segn el catalogo UNIROYAL cangiln tipo especial construido de planchas
soldadas.
4. CAPACIDAD DEL ELEVADOR (Ce):
Ce = 21.4 pie3/min
5. CAPACIDAD POR PIE DE FAJA (Cf):
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Por recomendacin de fabricantes la velocidad de faja vara 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. SELECCIN DEL TAMAO DE CANGILN: Del Catlogo UNIROYAL:
Dimensiones principales de un cangiln:
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0.09204= 0.092pie3/pie de faja se encuentra dentro del rango de la capacidad mnima y mxima para e=18 pulgadas.
Del catlogo UNIROYAL escogemos tentativamente un cangiln de las
siguientes dimensiones:
Elegimos el cangiln 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 mnimo)
3h = 3 (6) = 18 = 1.5 pie (como mximo)
por lo que tambin la capacidad vara entre:
Luego chequeando el espaciamiento de 18 pulgadas, con la tabla Q del
manual de UNIROYAL para las dimensiones del cangiln es de e = 18 >16
que es el mnimo recomendable.
7. CAPACIDAD DE DESCARGA POR PIE DE FAJA (Cf):
e
e
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t
luego como Cf Cf (Item
05) el espaciamiento es correcto.
8. VELOCIDAD DE OPERACIN DE LA FAJA V:
9. CENTRO DE GRAVEDAD DE LA MASA DEL CANGILN (t):
Por la forma del cangiln podemos suponer que el centro de gravedad se
encuentra a 1/3P (P es la proyeccin del cangiln)
t = 1/3 P
t = 1/3 x 6
t = 2 pulg.
t = 0.167 pies
10. DIMETRO DE LA POLEA SUPERIOR (Dps):
Sabemos que la velocidad crtica Nc es:
Por recomendacin la velocidad de operacin N = (0.8 a 0.85) Nc
Optamos : 0.85 Nc (2)
Tambin sabemos : (3)
Combinando (1) y (2) en (3) tenemos:
P
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Resolviendo tenemos que = 1.462 pies= 17.5 pulgadas.
De R= = 17.5 2=15.5 pulgadas.
Luego el dimetro 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:
Clculo 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:
Ecuacin general:
X = V x t = V Cos x t. (a)
Y = V Sen x t + g t2 (b)
Combinando (a) y (b) tenemos la ecuacin general:
Trayectoria de la partcula A:
. ()
Trayectoria de la partcula B:
*( (
) ) +
*( ( ) ) +
= 44
YA = 0.9657 X + 1.1777 X2
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()
13. DIMENSIONES DE LA CAJA Y EL CHUTE DE
DESCARGA:
Dimensiones de la caja
Largo de la Caja (A):
A = Dimetro 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 cangiln (L) + 2(1)
b = 11 + 2
b = 13 pulg
Lo
YB = 0.9657 X + 0.56121X2
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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:
Ecuaciones de la trayectoria de la partcula de A y B:
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La partcula A del cangiln en el momento de descarga sigue la trayectoria
descrita por YA y sobrepasa el extremo del cangiln en la posicin 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.
YA = 0.9657 X + 1.1777 X2 YB = 0.9657 X + 0.56121X
2
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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 ngulo es igual a: 26.5 (21.5+1)= 4
luego tenemos:
=
= 2.092 pies
13.97
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14. Dimetro 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 ngulo del chute de carga debe ser mayor que el ngulo de resbalamiento
del material ( = 38). Luego podemos hacer = 45.
16. LONGITUD DE LA FAJA (L):
Luego:
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Dimensiones de la faja:
L=57.461 pies
Ancho de la faja b= 13 pulg. (tem 13).
17. NUMERO DE CANGILONES (n):
n = 38 cangilones
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18. SELECCIN DE LA FAJA:
Calculo de las Tensiones T1 y T2:
Anlisis en el lado ms tenso (T1)
T1 = Ta + Tb + Tc + Td + Te + Tf
(
)
Ta: Tensin debido al peso propio de la faja
(desconocido)
Tb: Tensin debido al peso del cangiln:
Tb = 91.20
libras
Tc: Tensin debido al material transportado:
, donde C= capacidad del cangiln, n= nmero de
cangilones, = peso especfico del material, reemplazando valores tenemos:
Tc = 91.77 lbs.
Td: Tensin 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)
Td = 9.149 lbs. Asumido como valor tentativo!
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Te : Tensin debido al cargado del material:
Te = 12 Dpi x Wi, donde Dpi = dimetro de la
polea inferior; pulg., Wi= Cf x
Tf : Tensin debida a la prdida por friccin 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 tensin en el lado ms tenso ser:
T1 = Ta + Tb + Tc + Td + Te + Tf
T1 = Ta + 91.20 + 91.77 + 9.149 + 62.79+ 5
T1 = Ta + 259.909 lbs.
La tensin
(
)
Te = 62. 79 libras
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Seleccin de la faja.
De catlogo de fabricante y sin considerar Ta (T1 = Ta + 259.909) tomamos una
faja de 28 onzas con tensin admisible de 27 lbs/pulg de ancho y una tensin
mxima de 300 lbs/pulg de ancho.
TENSIONES UNITARIAS POR PLIEGUE DE FAJAS
Peso de fabrica (onzas)
Tensiones admisibles
Tensin mxima ( lbs / pulg de ancho)
28 24 300
32 30 325
35-36 33 375
42 41 450
Asumimos faja de 3 pliegues (mnimo segn tabla de dimetros mnimos
recomendados para poleas superiores), con peso mnimo de 28 onzas segn
catlogo.
DIMETROS MINIMOS RECOMENDADOS PARA POLEAS SUPERIORES
N 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 - -
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Clculo de la tensin debido al propio peso de la faja Ta:
Ta = Peso del alma + Peso de cubierta
De la tabla gua 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 (aserrn, 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 ( carbn de lea, cenizas, tierra de batan, productos qumicos Pesado ( carbn 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
Materiales muy abrasivos ( roca densa, slice, materiales arenoso y algunos minerales de cobre
3/16 1/8
De la tabla Peso de las fajas elevadoras obtenemos los siguientes datos:
- Peso del armazn 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
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PESO DE LAS FAJAS ELEVADORAS
Peso de la faja ( onzas )
Peso del armazn o alma de la lona Lb / pulg / pliegue / pie de longitud
Peso de la cubierta
Lb / pulg de ancho / 1/32de 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 Ta = , donde:
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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:
Ta = 43.699 lbs
T1 = 303.608 lbs.
T2 = 141.974 lbs.
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Fajas 28 onzas, Resistencia = 27 libras/pulg de ancho, 3 pliegues
Por consiguiente usar faja de 28 onzas 3 pliegues 1/32, 1/16
Relacin de Tensiones:
19. POTENCIA DEL MOTOR:
HPMOTOR =
Relacion de transmisin:
HPMotor = 2,57 HP