es el proyecto escrito para la construccion de un extractor de polvos y viruta realizado en la carrera de Ing. Mecánica

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.
1

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
2

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?
3

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.
4

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.
5

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.
6

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
7

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
8

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
9

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
10

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:
11

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.
12

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.
13

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.
14

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)
15

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)
16

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
17

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)
18

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.
19

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
20

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%)
21

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:
22

23. 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 ¿Estaría de acuerdo en utilizar nuevos
Encuesta con cuestionario.
polvo es aquel que aspira los complementos para su extracción de
Cuaderno de notas.
residuos de madera de varias Mejor extracción de residuos. polvo?
Aletas
máquinas que forman una
¿La extracción de polvo en su sector es Encuesta con cuestionario.
unidad, puede ser esta local por
de gran importancia?
su ubicación o según su
interdependencia en su ¿Cuál es el tiempo que se puede
Observación directa:
funcionamiento. demorar en quitar la viruta o residuos de
Encuesta con cuestionario.
madera de una forma manual?
Recolección de
polvo Almacenamiento de polvo ¿Influye el clima que podamos tener en Observación no participativa.
nuestro sector para extracción de polvo? Encuesta.
1

24. 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
Acciones a Estudios de plantas industriales. ¿Afecta el tipo de polvo directamente Observación
la solución de un problema que
Realizar para la extracción? Registros específicos
presenten nuestros productores
madereros por medio de la ¿La selección en elsistema adecuado
Selección del sistema de Encuestacon
elaboración de sistema de depende la cantidad de alimento a
extracción. cuestionario.
extracción, la cual facilitara la recolectar?
Registros específicos.
extracción de de polvo o
residuos de madera de una
Estudios de las necesidades en
manera más sencilla. ¿Será la extracción la mejor solución
las madereras del cantón. Observación directa:
Solución de para evitar las pérdidas de tiempo en la
Problemas Nuevas técnicas de extracción de producción de la planta? Fichas de campo
polvo.
¿Se requerirá de un personal Observación de campo:
especializado para el manejo de este
Fichas de campo
sistema?
1

25. 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.
2

26. 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.
3

27. 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.
4

28. 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.
5

29. 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.
6

30. 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,
7

31. 4.4.1. Coeficiente de Resistencia
a)
b)
c)
8

32. d)
e)
f)
g)
9

33. h)
i)
j)
k)
10

34. l)
m)
n)
o)
11

35. 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
12

36. 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
13

37. 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
14

38. 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
15

39. 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
16

40. 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
17

41. 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
18

42. 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
19

43. 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.
20

44. 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
21

45. 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
22

46. 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 m3/hr
4.13 Cálculo de Presión Dinámica.
23

47. 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
24

48. Tubería de salida
4.14 SELECION DEL ROTOR
25

49. 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
26

50. Seleccionamos un motor de de mas de 2.5 hp
Datos del motor
Potencia 2 hp
1800 rpm
Cat No 30000912
27