Este documento presenta el avance 2 de un proyecto de diseño de una mezcladora de cebada y avena de 150 kg. Inicialmente, describe los tipos de mezcladoras industriales y selecciona una mezcladora horizontal con paletas. Luego, detalla los cálculos para dimensionar el recipiente a 0.397 m3 y la longitud a 1.032 m. Finalmente, calcula la potencia requerida del motor considerando un volumen de mezcla de 0.292 m3.

1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción
CURSO: DISEÑO DE SISTEMAS MECÁNICOS
DISEÑO DE UNA MEZCLADORA DE CEBADA Y AVENA DE
UNA CAPACIDAD DE 150 KG
“Avance 2 del proyecto del Curso”
Profesor:
Federico José Camacho Brausendorff
Presentado por:
Encarnación Laje Angel Bryan
Riofrio Coronel Danny Bernardo
Soledispa Chele Kevin Fernando
GUAYAQUIL - ECUADOR
Periodo Académico 2022

2. 11/07/22
INDICE
1. TIPOS DE MEZCLADORAS ............................................................................................. 3
1.1 Mezcladores horizontales (convectivos)............................................................................. 4
1.2 Mezclador de palas ............................................................................................................ 4
1.3 Mezcladores de cinta....................................................................................................5
1.4 Mezclador de sólidos de tornillo cónico vertical ........................................................... 5
2. FACTORES DE INFLUENCIA A CONSIDERAREN EL DISEÑO DEL SISTEMA
MECÁNICO............................................................................................................................... 6
3. MATRIZ DE DECISIÓN....................................................................................................7
4. DISEÑO DE FORMA GENERAL ...................................................................................... 7
5. ESQUEMA GENERAL.......................................................................................................8
6. DEFINICIÓN DE REQUERIMIENTOS PARA EL DISEÑO DE ELEMENTOS............... 8
7. DISEÑO Y SELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS.............................................................. 9
7.1 CÁLCULO PARA EL DIMENSIONAMIENTO DEL RECIPIENTE .............................. 9
7.2 CALCULO DE POTENCIA...................................................................................... 10
7.2.1 POTENCIA DEL MOTORREDUCTOR............................................................ 10
8. SELECCIÓN DEL MOTOR Y REDUCTOR.................................................................... 13
8.1 SELECCIÓN DEL MOTOR........................................................................................... 13
9. SELECCIÓN DEL REDUCTOR ...................................................................................... 14
10. CALCULO DEL EJE PRINCIPAL............................................................................... 14
11. SELECCIÓN DE RODAMIENTOS.............................................................................. 15
12. BIBIOGRAFIA.............................................................................................................. 16

3. 1. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
 Diseñar una mezcladora al granel que con capacidad de 150Kg para la
identificación de las medidas y los requerimientos para el óptimo
funcionamiento de ésta.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Identificar los valores correspondientes al tamaño del cilindro
contendor de la mezcla de acuerdo con el volumen que se requiere.
 Diseñar el eje principal que contiene las palas para que tenga las
especificaciones requeridas.
2. TIPOS DE MEZCLADORAS
Ilustración 1: Mezcladora de Granel
1. Presentación de las mezcladoras industriales
Las mezcladoras industriales para polvos, gránulos y productos a granel se utilizan en muchas
industrias: química, alimentaria, farmacéutica, cosmética, nutrición animal, etc. durante los
procesos de fabricación como, por ejemplo, la fabricación de aromas, colorantes alimentarios,
pinturas, tintas o el procesamiento de polímeros, siliconas, lubricantes, adhesivos, etc.
Las operaciones de mezcla son necesarias en muchas etapas de los procesos industriales.
La elección y el dimensionamiento de una mezcladora son complejos. Su diseño tiene en cuenta
tres criterios
La naturaleza de los productos a granel que se van a mezclar, propósito de la mezcla, el tipo de
proceso (entorno).
La elección de un mezclador también dependerá del número de fases presentes.
Las mezcladoras industriales pueden ser de varios tipos: mecánicas, estáticas, con depósito
giratorio, con inyección de líquido...
Están equipados con una motorización (con reductor de velocidad), un mecanismo de guía del
eje, un eje y una herramienta de mezcla.

4. Según la viscosidad del producto y el tipo de fase (líquida, sólida o gaseosa), se denomina
mezcladora, amasadora o amasadora.
Las condiciones ambientales son muy importantes e indican las limitaciones a las que está
sometida la mezcladora e impondrán características específicas al equipo: presión
(estanqueidad), temperatura (medios de refrigeración), tipos de fluidos y atmósfera (tipo de
protección especial).
Ilustración 2: Tipos de Mezcladoras
1.1 Mezcladores horizontales (convectivos)
Están equipados con un sistema de agitación instalado en un tanque estático. Este agitador
mueve las partículas en grupos de un lugar a otro en el tanque de mezcla.
Las ruedas agitadoras utilizadas pueden ser cintas o cuchillas. La mezcladora de paletas genera
una acción mecánica mucho más sostenida que la mezcladora de cinta y ofrece un tiempo de
mezcla más corto en comparación con las mezcladoras de cinta.
Ilustración 3: Mezcladores horizontales (convectivos)
1.2 Mezcladorde palas
Las palas incorporan una cantidad significativa de aire en la mezcla, lo que tiende a fluidificar
la capa de partículas en el recipiente y promover el movimiento de las mismas. Las mezcladoras
de paletas se utilizan para muchas aplicaciones industriales, como, por ejemplo, la mezcla de
polvos minerales y aditivos químicos para la fabricación de revoques de fachada o adhesivo

5. para baldosas, pero también para el procesamiento de tierras o minerales o la mezcla de polvos
explosivos.
2.3 Mezcladores de cinta
Se utilizan para mezclar productos más frágiles, como en la industria alimentaria o en la
nutrición animal.
Ilustración 5: Mezcladores de cinta
2.4 Mezclador de sólidos de tornillo cónico vertical

6. Se trata de una mezcladora de alta precisión para todo tipo de polvos con características
físicas poco diferenciadas. El mezclador de tornillo cónico consiste en un recipiente con un
sistema de mezcla de tornillo vertical que atraviesa todo el volumen del cono y hace que el
producto se eleve en un flujo ascendente. (Sidaoui,2020)
(Allaboutfeed, 2021)
Ilustración 7: Mezclador de sólidos de tornillo cónico vertical
3. FACTORES DE INFLUENCIA A CONSIDERAR EN EL DISEÑO
DEL SISTEMA MECÁNICO
 TAMAÑO
Es necesario considerar el tamaño del sistema mecánico, ya que si existe
un sobredimeensionamiento se dan diversas situaciones adversas como:
falta de espacio disponible, incomodidad para realizar mantenimiento,
instalación complicada, costo elevado de sus diversas piezas al ser de
mayor tamaño, entre otras.
 RUIDO
Existen diversos tipos de contaminación, una de ellas es la auditiva, y al
tratarse de una mezcladora de materiales al granel, es decir, productos
sólidos, sedebe evitar los ruidos excesivos para que los operadores puedan
trabajar sin riesgo auditivo.
 COSTO
El costo del diseño es un factor muy importante. Dimensionar de forma
correctalos elementos mecánicos, y elegir el motorconpotencia ideal para
esta operación, son operaciones fundamentales para disminuir el costo de
operación del sistema.
 Tipos de material que se va a mezclar
 Tipo de unión para ensamblaje

7.  Mantenimiento que se realiza a la mezcladora
 Tiempo de mezclado de alimento
4. MATRIZ DE DECISIÓN
Factores de
Influencia
Peso Mezcladora horizontal Mezcladora de cinta
Calificación Total Calificación Total
Costos de
fabricación
0.22 7 1.54 6 1.32
Eficiencia 0.33 10 3.3 8 2.64
Tiempo de
proceso
0.17 8 1.36 8 1.36
Facilidad de
operación
0.15 5 0.75 5 0.75
Facilidad de
mantenimiento
0.13 6 0.78 5 0.65
1 7.73 6.72
Tabla 1 Matriz de decisión
El resultado de la matriz de decisión tomando en cuenta los factores deinfluencia
como: Costos de fabricación, Eficiencia, tiempo de proceso, facilidad de
operación, facilidad de mantenimiento, nos da como resultado con una
puntuación de 7.73 la alternativa del MEZCLADOR HORIZONTAL CON
PALETAS.
5. DISEÑO DE FORMAGENERAL
 Tina del mezclador
 Eje de mezcladora
 Paletas del eje
 Base
 Motor
 Eje de acople al motor

8. 6. ESQUEMAGENERAL.
Ilustración 8 Esquema General de Mezcladora horizontal
7. DEFINICIÓN DE REQUERIMIENTOS PARAEL DISEÑO DE
ELEMENTOS
El sistema mecánico para la mezcladora que se diseñará debe cumplir con los
siguientes requerimientos:
Capacidad Diámetro de eje Producto a mezclar
150 KG 0.70 m Alimento seco
Producto Cebada
DENSIDAD (Kg/m3) 690
DENSIDAD (Kg/m3) 540

9. Tabla 2 Requerimientos.
8. DISEÑO Y SELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS.
7.1 CÁLCULO PARA EL DIMENSIONAMIENTODELRECIPIENTE
Dado los requerimientos de la tabla 2 se calcula primero el volumen que
ocupará el producto, así:
Donde:
𝜌 = es la densidad de la cebada
𝑚 = es la masa
𝑉 = es el volumen que ocupael recipiente
𝑉𝑐𝑒𝑏𝑎𝑑𝑎 =
𝜌𝑐𝑒𝑏𝑎𝑑𝑎
𝑚𝑐𝑒𝑏𝑎𝑑𝑎
𝑉𝑐𝑒𝑏𝑎𝑑𝑎 =
100𝐾𝑔
690𝐾𝑔/𝑚3
𝑉𝑐𝑒𝑏𝑎𝑑𝑎 = 0.145𝑚3
𝑉𝐴𝑣𝑒𝑛𝑎 =
𝜌𝐴𝑣𝑒𝑛𝑎
𝑚𝐴𝑣𝑒𝑛𝑎
𝑉𝐴𝑣𝑒𝑛𝑎 =
50𝐾𝑔
540 𝐾𝑔/𝑚3
𝑉𝐴𝑣𝑒𝑛𝑎 = 0.093𝑚3
𝑉𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0.145𝑚3
+ 0.093𝑚3
= 0.238 𝑚3
Hay que tener en cuenta que, la eficiencia de la mezcla depende de algunos
factores como lo es: el volumen de llenado, la velocidad del eje principal, la

10. forma y disposición de las paletas, las propiedades del material a mezclar, por
eso se decide trabajar con un llenado del 60% del recipiente, es decir:
𝑉𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 0.238𝑚3∗
100%
60%
𝑉𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 0.397𝑚3
Con el volumen del recipiente podemos empezar a calcular las medidas de la
tina:
𝑉𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 =
𝜋 𝑥 𝑑12
4
𝑥𝐿
Donde:
𝑉𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒= es el volumen del recipiente
𝑑1= es el diámetro del recipiente
𝐿= la longitud del recipiente.
𝐿 =
4 𝑥 𝑉𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒
𝜋 𝑥 𝑑12
𝐿 =
4 𝑥 0.397
𝜋 𝑥 (0.7)2
𝐿 = 1.03158 𝑚 = 1.032 𝑚
7.2CALCULO DE POTENCIA
7.2.1 POTENCIADELMOTORREDUCTOR
Se calcula la potencia necesaria del motor eléctrico, para realizar la mezcla. Se
debe garantizar que la mezcladora no trabaje a máxima carga, por lo tanto, se
utiliza un factor de servicio de 1.2 en la masa de la cebada, este dato solo lo

11. usaremos en los cálculos de potencia, tenido una masa total del producto de
180Kg.
𝑉𝑚𝑒𝑧𝑙𝑐𝑎 =
𝑚𝑚𝑒𝑧𝑙𝑐𝑎
𝜌𝑚𝑒𝑧𝑙𝑐𝑎
𝑉𝑚𝑒𝑧𝑙𝑐𝑎 =
180𝐾𝑔
615𝐾𝑔/𝑚3
𝑉𝑚𝑒𝑧𝑙𝑐𝑎 = 0.292𝑚3
Se calcula la distribución del volumen del producto en el recipiente:
 Volumen de medio cilindro:
𝑉𝑚𝑐 =
𝜋 𝑥 𝑑12
𝑥𝐿
8
𝑉𝑚𝑐 =
𝜋 𝑥 0.72
𝑥1.032
8
𝑉𝑚𝑐 = 0.198580 𝑚3
𝑉𝑚𝑐 = 0.199 𝑚3
𝑉𝑠𝑢𝑝 = 𝑉𝑚𝑒𝑧𝑙𝑐𝑎 − 𝑉𝑚𝑐
𝑉𝑠𝑢𝑝 = 0.292 𝑚3 − 0.199 𝑚3
𝑉𝑠𝑢𝑝 = 0.093 𝑚3
ℎ =
𝑉𝑠𝑢𝑝
𝑑1 𝑥 𝐿
ℎ =
0.093𝑚3
0.7 𝑥 1.032
ℎ = 0.1287 𝑚
ℎ = 0.129 𝑚

12. 𝑉1 =
𝜋 𝑥 (𝑑12
− 𝑑22)𝑥𝐿
8
𝑉1 =
𝜋 𝑥 (0.72
− 0.42)𝑚2
𝑥 1.032 𝑚
8
𝑉1 = 0.134 𝑚3
Donde d2 es el ancho de la paleta d2=0.2mx2 =0.4m
El volumen restante de la parte superior que está en contacto con la paleta es:
𝑉2 = (𝑑1 − 𝑑2)𝑥 ℎ 𝑥 𝐿
𝑉2 = (0.7− 0.4)𝑥 0.129𝑥 1.032 𝑚
𝑉2 = 0.0339 𝑚3
El volumen total de la mezcla se calcula de la siguiente manera ya que es el
volumen total:
𝑉𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 𝑉1 + 𝑉2
𝑉𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 0.134 𝑚3+ 0.0339 𝑚3
𝑉𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 0.1979 𝑚3
El peso que la paleta debe remover continuamente para realizar la mezcla es:
𝑊𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 𝑉𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 𝑥 𝜌 𝑥 𝑔
𝑊𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 0.1979 𝑥 615 𝑥 9.81
𝑊𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 = 1193.96 𝑁
Donde:
𝜌= es la densidad de la mezcla.
𝑔 = es la gravedad conun valor de 9.81 𝑚/𝑠 2
El torque necesario para generar la mezcla es:
𝑇 = 𝑊𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 𝑥
𝑑1
2
𝑇 = 1193.96 𝑁 𝑥
0.7
2

13. 𝑇 = 417.88 𝑁𝑚
Se calcula la potencia del motor:
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =
𝑇 𝑥 𝑛
9550
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =
417.88 𝑁𝑚 𝑥 60
9550
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 2.63 KW
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 2.63 KW
1𝐻𝑃
0.746 KW
= 3.5 𝐻𝑃
𝑛=60 rpm
Donde:
𝑛= son las revoluciones de las paletas
9. SELECCIÓN DELMOTOR Y REDUCTOR
8.1 SELECCIÓN DELMOTOR
Con los datos obtenidos de torque y potencia necesaria para llevar a cabo la
mezcla, se realiza la selección del motor y el reductor más conveniente, el cual
ofrece una potencia de 3KW a 1200RP, una eficiencia de 83.5%.

14. 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 3𝐾𝑊 𝑥
1𝐻𝑃
0.746𝐾𝑊
𝑥 0.916
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 3.68𝐻𝑃
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 > 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎
3.68𝐻𝑃 > 3.5𝐻𝑃
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 3.684 𝐻𝑃
10.SELECCIÓN DELREDUCTOR
El reductor a seleccionar debe cumplir con el Torque necesario antes calculado
de 417.88 Nm, debe garantizar las revoluciones de trabajo.
11.CALCULO DEL EJE PRINCIPAL
La mezcladora está sujeta a torsióno flexión pura o una combinación de esfuerzos
de torsión y flexión. Primero analizamos la torsión a la que está sometida el eje y
a partir de esto se obtendrá el diámetro del eje que cumpla las condiciones
óptimas.
𝜏 =
𝑇𝑝
𝐽
Donde:
𝜏 es el esfuerzo cortante en el eje
𝑇 es el par de torsión interno que actúa en la sección transversal
𝜌 es cualquier posición radial
𝐽 es el momento polar de inercia de la sección transversal.
El esfuerzo torsional máximo se presenta en el radio del eje porlo tanto:
𝜏𝑚𝑎𝑥 =
𝑇𝑐
𝐽
Donde:
𝑐 es igual radio del eje

15. 𝜏𝑚𝑎𝑥 =
2 𝑥 𝑇 𝑥 𝑐
𝜋 𝑥 𝑐4
𝑐 = √
2 𝑥 𝑇
𝜋𝑥 𝜏𝑚𝑎𝑥
3
𝑐 = √
2 𝑥 417.88
𝜋 (205 ∗ 106)
3
𝑐 = 1.1 × 10−2
𝑚
𝑑 = 2𝑐 = 2 ∗ 1.1 × 10−2
𝑚
𝑑 = 22 𝑚𝑚
El momento de inercia para ejes tubulares como:
𝐽 =
𝜋
2
(𝐶04
− 𝐶𝑖4)
12.SELECCIÓN DE RODAMIENTOS
Para este tipo de montajes es recomendable usar chumaceras, que es un
rodamiento montado en un soporte enterizo, que puede atornillarse a una
superficie de apoyo. Además, es posible que, debido a la carga generada por la
mezcla, se presente desalineamiento en el eje, es por eso que, usar chumaceras
que incorporan una rótula, pueden mitigar este efecto. Otras ventajas de usar
chumaceras son, acceso fácil a su lubricación, fácil montaje y desmontaje,
monitoreo de condición,
uso a gran velocidad, entre otras.
Ilustración Rodamiento de bolas SKF

16. Ilustración Características de las chumaceras SYJ 100 TF
En la Figura, se puede ver que las condiciones de carga son mayores que los
resultados de cargas obtenidos en el diseño del eje.
13.BIBIOGRAFIA
 Allaboutfeed.(10de 8 de 2021). Obtenidode Metalteco:
https://metalteco.com/mezcladoras-cintas-paletas-ventajas-desventajas/
 Sidaoui,P.(12 de 05 de 2020). Palamatic.Obtenidode palamaticprocess:
https://www.palamaticprocess.es/blog/cuales-son-los-diferentes-tipos-de-mez