UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

Facultad De Ingeniera Mecnica Y ElctricaANALISIS Y DISEO DE EJES Y SELECCION DE RODAMIENTOS DE UN MOTOR REDUCTOR DE EXTRUSORA AREA

DISEO DE ELEMENTOS DE MAQUINA IIDOCENTE

Ing. TELLO RODRIGUEZ JORGE

INTEGRANTES

BURGA IPANAQUE DANNY

JUNIO 2014PRESENTACIONLo cual el presente proyecto consiste en disear un eje y seleccin de rodamientos de un motor reductor de extrusora el que desempea la funcin . 580 HP 1190 r.p.m.

AGRADECIMIENTOAgradecer hoy y siempre a mi familia por el esfuerzo realizado por ellos. El apoyo en mis estudios, de ser as no hubiese sido posible. A mis padres y dems familiares ya que me brindan el apoyo, la alegra y me dan la fortaleza necesaria para seguir adelante.

Un agradecimiento especial al Ing. Tello Rodrguez Jorge, por la colaboracin, paciencia, apoyo y sobre todo por esa gran amistad que me brind y me brinda, por escucharme y aconsejarme siempre.Nuestros compaeros, en especial a nuestros compaeros del curso de DISEO DE ELEMENTOS DE MAQUINA II, quienes de una manera u otra nos acompaan en nuestra formacin acadmica y moral.

DEDICATORIA

El momento en que el ser humano culmina una meta, es cuando se detiene a hacer un recuento de todas las ayudas recibidas, de las voces de aliento, de las expresiones de amor y comprensin; es por eso que nosotros dedicamos de manera muy especial ste trabajo de investigacin a nuestros queridos PADRES, quienes con su infinita adhesin nos han brindado todo su apoyo sin escatimar sacrificio alguno.

Y en general a todas nuestras FAMILIAS que de una u otra manera contribuyeron para el logro de nuestra carrera; y, por ltimo queremos dedicar este proyecto a todos nuestros AMIGOS testigos de nuestros triunfos y fracasos.

INDICE GENERALINTRODUCCION. I. DESCRIPCION DEL PROYECTO.1.1. Objetivos.1.2. Contenido.1.3. Descripcin.1.4. Bases y clculos.1.5. Disposiciones finales.II. NICOLL PER S.A.2.1. Resumen del proceso productivo.2.2. Descripcin del proceso.2.2.1-pre molienda.2.2.2-molienda.2.2.3-proceso del jugo.2.2.4calentamiento del jugo.2.2.5-clarificacin.2.2.6-sistema de evaporacin.2.2.7-cristalizadores.2.2.8-centrifugas.2.2.9 Almacenamiento. 2.3. Flujograma.III. CALCULOS DE INGENIERIA

3.1 Calculo de caja reductora.3.2 Clculos de los pesos.3.3 Fuerzas cortantes y momento mximo en el eje.3.4 Dimetro del eje segn ASME.3.5 Seleccin de rodamientos.IV. PRESUPUESTO Y METRADO

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

VI. BIBLIOGRAFIA ANEXOS.

INTRODUCCIN

Esta visita se dio en la planta de tubos NICOLL S.A. , uno de los ms importantes aportes econmicos en el departamento de Lambayeque, con produccin de muy buena cantidad y calidad, teniendo en cuenta la antigedad de la maquinaria con que cuenta sus fbricas.

Siguiendo una secuencia comenzaremos conociendo su funcionamiento de la empresa desde el campo, su proceso, y luego nos centraremos a lo que es disear los ejes y rodamientos de un motor de una maquina extrusora; asimismo tambin seleccionar sus rodamientos dar a conocer cuanto seria el presupuesto de su montaje, adems analizar y plantear propuestas para una mejor utilizacin o eficiencia del eje a disear en el ingenio de fabricar tubos de pvc.1. MEMORIA DESCRIPTIVA1.1. OBJETIVO.

1.1.1. General.

El proyecto tiene como principal objetivo disear los elementos de transmisin (Eje, Engranaje, Rodamientos,) para la empresa Nicoll S.A para la produccin de tubos de PVC (polipropileno). Aplicar los conocimientos que obtenemos en clase al rea laboral de la empresa con el motivo de tener una idea como funciona y en que consiste la carrera de ing. Mecnica y Elctrica.1.1.2. Especficos.

A travs de los conocimientos adquiridos durante el desarrollo de las clases estar en la capacidad de analizar, evaluar, en la prctica el funcionamiento de una maquina principalmente a que esfuerzos estn sometidos los elementos de transmisin.

Tener el criterio suficiente para realizar el clculo de los elementos de transmisin a utilizar, aplicando formulas conocidas y asumiendo datos que conlleven a un buen diseo.

Tener la capacidad de seleccionar los elementos de transmisin.- Estudio tcnico y econmico para el diseo del proyecto.

Calcular y analizar los indicadores de rentabilidad del diseo.1.2. CONTENIDO.

El presente proyecto est conformado por captulos que a continuacin se indican:

Memoria Descriptiva.

Se indica objetivos, contenido mismo del proyecto.

Datos Generales para el desarrollo del proyecto.

Ubicacin de la empresa, responsables del proyecto.

Flujograma del proceso fabricacin de postes de concreto para electrificacin.

Se muestra y se describe el proceso.

Especificaciones Tcnicas de Materiales.

De acuerdo a los clculos el tipo de elementos de transmisin, tipo de material usado para el diseo de la transmisin.

Clculos justificativos.

Procedimientos de clculo para la obtencin del dimetro de las poleas, pin, catalina y del eje.

Planos de montaje y detalles.

Planos de la transmisin, elementos sus dimensiones, etc.

Metrados y presupuesto.

Cantidad y costo de los elementos a utilizar.

Conclusiones, recomendaciones y anexos.

En esta parte se presenta las recomendaciones que se debe tener en cuenta para el montaje de los elementos de transmisin, imgenes, tablas usadas para el clculo, etc.1.3. DESCRIPCION

El presente proyecto comprende el clculo y diseo de los elementos y en s, el sistema de transmisin para el accionamiento de un eje Para dicho clculo tendremos en cuenta los datos referenciales obtenidos y recopilados en las visitas tcnicas realizadas a la empresa. En este proyecto tambin se ponen de manifiesto los distintos conocimientos, en las diferentes asignaturas relacionadas con el curso de diseo de elementos de mquina, aplicar los mtodos estudiados relativos al estudio y clculo de este tipo de mecanismos entre las cuales citamos los siguientes: Representacin de elementos normalizados. Clculos de resistencia mecnica de distintos elementos.

Clculos de resistencia de los distintos materiales de los elementos.

Seleccin de distintos tipos de elementos del sistema de transmisin, segn la carga a que estn sometidos.ELEMENTOS QUE CONFORMAN EL EJE A DISEARSon:a) Motores

La eleccin del motor se efecta de acuerdo al ancho establecido de la extrusora (materia prima, producto, capacidad). A esto viene la exigencia de un tornillo cuyo nmero de revoluciones est libre de cargas, para as poder lograr un transporte constante del material. Velocidades fijas o nmero de revoluciones variables no son viables. Segn, lo mencionado anteriormente, se utiliza:

Motores elctricos con revoluciones constantes en combinacin con engranajes mecnicos de velocidad regulable o turbinas hidrulicas. Para aumentar en la zona el nmero de revoluciones se puede colocar un electromotor con colector ajustable o correas cambiables. La escala de regulacin de estas concepciones es hasta cerca de 1:40. Motores elctricos regulables a corriente continua o motores a corriente trifsica. La escala de regulacin consta de 1:10 o sino 1:3,7 o 1:6. Las correas intercambiables pueden adaptarse tambin a la escala del nmero de revoluciones en forma ptima para la extrusin.b) EJE

Un eje es un elemento constructivo destinado a guiar el movimiento de rotacin a una pieza o de un conjunto de piezas, como una rueda o un engranaje. Un eje se aloja por un dimetro exterior al dimetro interior de un agujero, como el de cojinete o un cubo, con el cual tiene un determinado tipo de ajuste. En algunos casos el eje es fijo no gira y un sistema de rodamientos o de bujes inserto en el centro de la pieza permite que sta gire alrededor del eje. En otros casos, la rueda gira solidariamente al eje y el sistema de guiado se encuentra en la superficie que soporta el eje.

c) ACOPLAMIENTOS: Un Acoplamiento es un dispositivo que sirve para conectar los extremos de las flechas de dos equipos adyacentes. El Cople Ideal Debe Cumplir Con Las Siguientes Condiciones: Transmitir eficientemente la potencia total.

Compensar el inevitable desalineamiento de las flechas.

Absorber la vibracin. Amortiguar las cargas de impacto.

Tener pocos accesorios y fcil instalacin.

De fcil mantenimiento y reparacin.

No necesitar lubricacin o de fcil lubricacin.

Bajo costo.

D) ENGRANAJES REDUCTORES

Engranajes con dentados en forma de flecha o dentado oblicuo son preferidos para las uniones de hasta tres escalas. El concepto para la eleccin se efecta segn el tamao de la extrusora, de las exigencias especiales, la vida til, para mejorar el ruido y el mantenimiento. Tambin se pueden usar, cadenas dentadas y engranajes de reduccin, pero debido a los problemas de mantenimiento y sobre todo con respecto a las exigencias especiales en el tipo de construccin son poco usados. Para aplicaciones especiales se usan en lo posible extrusoras sin engranajes de reduccin. Consistiendo la unidad impulsadora de un motor elctrico regulable con una correa trapezoidal directa al tornillo. Las ventajas de esta construccin son la reduccin de costos, el movimiento sin ruido y el mantenimiento sin problemas.

1.4. BASES Y CLCULOS

El presente proyecto Diseo de ejes y seleccin de rodamientos de un motor reductor de extrusora de la empresa: EMPRESA NICOLL S.A. se ha basado en:

Normas ASME.

Diseo de elementos de mquina.

Tablas para el clculo.1.5. DISPOSICIONES FINALES

La responsabilidad del contenido de este proyecto corresponde exclusivamente a los alumnos responsables del desarrollo del mismo, y el asesoramiento del ing. TELLO RODRIGUEZ JORGE, en caso de existir discrepancias en el Proyecto, deber de tomarse en cuenta que los planos tienen prioridad sobre las especificaciones Tcnicas y stas sobre la Memoria Descriptiva.2. EMPRESA NICOLL S.A.2.1. Resumen del proceso productivo empresa NICOLL S.A. DiarioEl proceso productivo para la fabricacin de tubera de PVC es lineal y los procesos iniciados se terminan en el mismo da de operacin. En virtud de lo anterior, por lo general se opera un solo turno de trabajo.Las actividades generales de un da tradicional de operaciones se pueden resumir de la siguiente forma:La entrada del primer turno ser a las 8:00 hrs.A inicios del da el Gerente de Produccin verifica con el Jefe de Turno el programa de produccin.El Jefe de produccin verifica la asistencia de personal, uniformes y equipo de seguridad de los empleados, as como el estado fsico del equipo principal y accesorios requeridos para el proceso de fabricacin, as como las necesidades de mantenimiento y reparacin de los equipos.Una vez realizado lo anterior, supervisa la dosificacin de las materias primas para el inicio del proceso. Al terminar cada actividad del proceso se continua con otra, por lo que no se pierde la continuidad en el mismo, tal como se indic en la explicacin a detalle del proceso productivo. Para llevar a cabo lo anterior se debe llevar el control de cada carga del proceso, detallando la fase en la cual se encuentra cada etapa del mismo.El Encargado de Control de Calidad inicia las labores del da verificando que las materias primas cumplan con las especificaciones de calidad requeridadas. Al final del proceso efectuar el control de calidad del producto terminado.Se les proporciona 1 hora a los empleados, para tomar sus alimentos y un pequeo descanso.Al finalizar el da, el Gerente de Produccin evala el cumplimiento de las metas de produccin, estableciendo los mecanismos necesarios para solucionar los problemas presentados.2.2. Descripcin del proceso productivo de la empresa NICOLL S.A.2.2.1ETAPA DE FABRICACIN DE LA RESINA DE PVC

El PVC no es un material como los otros. Es el nico material plstico que no es 100% originario del petrleo. El PVC contiene 57% de cloro (derivado del cloruro de sodio - sal de cocina) y 43% de etileno, derivado del petrleo.

A partir de la sal, por el proceso de electrlisis, se obtienen el cloro, la soda custica y el hidrgeno. La electrlisis es la reaccin qumica resultante del paso de una corriente elctrica por agua salada (salmuera). As se obtiene el cloro, que representa 57% del PVC producido.

El petrleo, que representa apenas 43% del PVC fabricado, pasa por un camino un poco ms largo. El primer paso es una destilacin del petrleo crudo, obtenindose as la nafta leve. Esta pasa, entonces, por el proceso de craquea miento cataltico (quiebra de molculas grandes en molculas menores, con la accin de catalizadores que aceleran el proceso), generndose el etileno. Tanto el cloro como el etileno estn en la fase gaseosa y reaccionan produciendo el DCE (dicloro etano).

A partir del DCE, se obtiene el MVC (mono clorato de vinilo, unidad bsica del polmero. El polmero es formado por la repeticin de la estructura manomtrica). Las molculas de MVC son sometidas al proceso de polimeracin, o sea, van ligndose y formando una molcula mucho mayor, conocida como PVC (policloreto de vinilo), que es un polvo muy fino, de color blanco, y totalmente inerte.

La principal materia prima del PVC es la sal del mar, recursos natural y renovable:

2. MOLDEOMoldeo por inyeccin consiste en inyectar una cantidad de material termoplstico a travs de un cilindro calefactor donde se reblandece y se comunica con el molde. La masa plstica se distribuye y endurece por enfriamiento. Varan con el tipo de plstico y segn su estabilidad frente al calor.. El PVC forma parte de nuestro cotidiano

Los plsticos tienen un papel importante en la industria y en la sociedad. Estn en las ms diversas aplicaciones, desde productos mdico-hospitalarios y embalajes hasta piezas de alta tecnologa, como las usadas en equipos espaciales. A cada instante, donde encontramos confort y modernidades, encontramos los plsticos. Su presencia se volvi tan familiar que no la notamos ms.

El PVC es un ejemplo. Ocupa un lugar sobresaliente entre las materias plsticas presentes en lo cotidiano. Es atxico, leve, slido, resistente, impermeable, estable y no propaga llamas. Tiene cualidades que lo tornan adaptable a mltiples usos, de la botella al panel del carro, siendo el nico plstico utilizado por la medicina en la fabricacin de bolsas de sangre. Sin duda, es parte integrante de nuestro cotidiano. 2.2.3. Recepcin y Almacenamiento de Materia PrimaLa materia prima es el poli cloruro de vinillo (PVC), la cual se presenta en forma granular uniforme o en polvo, su presentacin puede ser en sacos o bolsas de plstico de 25 Kg. El lugar de almacenamiento tiene que ser fresco.2.2.4. Inspeccin de la Materia Prima

Se debe verificar las caractersticas de la materia prima como son la viscosidad, el contenido de plomo, estao, entre otros.2.2.5. Transporte de la Materia Prima a la Maquina ExtrusionadoraLos sacos que contiene el PVS son transportados con un diablo, montacargas o una banda transportadora a la maquina extrusionadora o extruder.2.2.6. ExtrusinLa extrusin es el mtodo de transformacin de termoplsticos que les confiere forma, forzando su pasaje a travs de una abertura cuyo diseo esta relacionado con la forma. Esta forma esta limitada a dos dimensiones, es decir se desarrolla en el plano perpendicular al eje del movimiento del material.

Dado que los termoplsticos son slidos a la temperatura ambiente, el equipo de extrusin debe encargarse de convertirlos en fluido de viscosidad apropiada, por calentamiento y mezclado o amasado y dotar a esa masa fluida de la presin suficiente para ser forzada por la seccin de extrusin.La extrusin se realiza en la maquina extrusora que tiene las siguientes partes.

1. Motor

2. Variador de velocidad3. Tolva de alimentacin4. Cilindro5. Cabezal.1.- MOTOR:

El motor de la mquina extrusora de la cual redisearemos el variador de velocidad, tiene los siguientes datos.

-Trifsico de 380 V

-Potencia: 50 HP

-Velocidad: 900 rpm.-Frecuencia: 60 Hz

2.-REDUCTOR DE VELOCIDAD.

Los Reductores Motoreductores son apropiados para el accionamiento de toda clase demquinasy aparatos de uso industrial, que necesitan reducir su velocidad en una forma segura y eficiente.

Algunos beneficios:

-Una regularidad perfecta tanto en la velocidad como en la potencia transmitida.

-Una mayoreficienciaen la transmisin de la potencia suministrada por elmotor.

-Mayorseguridaden la transmisin, reduciendo loscostosen elmantenimiento.

-Menor espacio requerido y mayor rigidez en el montaje.

-Menortiemporequerido para su instalacin.

Nuestro reductor tiene las siguientes caractersticas.

De 3 ejes paralelos. De 2 pares de engranajes

Relacin de transmisin : 16

3.-TOLVA DE ALMIENTACION.Es el reservorio encargado de la alimentacin de la resina a la extrusora.Consta de:

-Alimentador por resorte.

-Tolva.

-Dosificador por gusano transportador.-Sensor alto, de verificacin del llenado.-Sensor bajo, de verificacin de fallas.4.-CILINDRO:

Consta de:

-Husillo.

-Resistencias

-Sistema de enfriamiento, accionado por sensores.

-Tablero de control

5.- CABEZAL.

Es la parte final de la mquina, donde es variable su dimetro, entre ellos tiene:

-63 mm, 110 mm, 114 mm, 160 mm.

-Proceso de extrusin. Los granos del P.V.C. se vierten en la tolva de mediante el alimentador de resorte, el sensor alto (de encendido) verificar el estado de llenado de la tolva, el cual encender o apagar el alimentador segn sea necesario. La alimentacin tiene cierto anguilo de inclinacin para facilitar su deslizamiento. En la tolva tambin est el sensor bajo, el que se accionara si hay fallas en la tolva.Una vez vertida a resina en la tolva, de agregar al cilindro continuamente mediante un dosificador de gusano transportador, accionado por un sensor.El cilindro aloja a un husillo o tornillo que es el elemento mecnico responsable de las operaciones de transporte o alimentacin, fusin o transicin y dosificacin o descarga de la resina.

PRESUPUESTO

ACEROS BOEHLER DEL PERU

ElementoDi (mm)De (mm)BDesignacinCantidad (unit)Costo (S/.)

Rodamiento 115027045NU2301290

Rodamiento 215022535NU10301308

FACTORIA "NOVAC" (ING NOMBERA)

Maquinado en TornoS/. 700

Mano de obra para eje extrusoraS/. 320

InsumoCantidad (kg)P. (S/. x kg)Costo (S./)

GRASA SKF TIPO VKG1 38.8526.55

COSTO DE MONTAJES/300

COSTO DE DISEOS/2000

PRESUPUESTO TOTAL .. S/ 15 454.55CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: Podemos decir que el buen diseo de un eje conllevar a darle mayor Vida til a los elementos que estn acoplados a ella. No golpear directamente el rodamiento con un martillo, ya que se puede utilizar una prensa mecnica o hidrulica y/o un extractor de rodamientos. En el soporte que tiene que absorber las fuerzas y cargas que actan sobre los rodamiento Otros componentes tales como manguitos espaciadores, tapas laterales, anillos de retencin, tuercas, etc.

El lubricante que tiene que impedir el contacto metlico entre los diversos componentes de los rodamientos, reducir el desgaste y proteger las superficies metlicas contra la correccin.

Para evitar problemas de vibraciones, los ejes exigen un buen equilibrado dinmico, buena fijacin de los soportes y una rgida configuracin.

SE RECOMIENDA:

evaluar debido a que el uso de elementos mal planteados resulta perjudicial para una maquina.

Principalmente se tienen en cuenta los objetivos, polticas y normas de fabricacin..

Tener conocimiento de las disposiciones normativas establecidas y las prcticas informales. El ingeniero examine, evale y revise la informacin apropiada.BIBLIOGRAFIA Diseo de elementos de maquina I

Ing. ALVA DAVILA Diseo de elementos de maquina II

Ing. ALVA DAVILA Diseo en Ingeniera MecnicaJ.E. Shigley Catlogo de Grasas

SKF Catlogo para Ejes

ACEROS BOEHLER DEL PERU

CLCULOS DE INGENIERIA

PRESUPUESTO TOTAL DEL DISEO

O

ANEXOS