Este documento presenta el diseño y construcción de un prototipo de sistema de recirculación de granallas para una máquina limpiadora de metales. El sistema consta de cuatro partes principales: 1) un sistema de recolección, 2) un sistema de elevación, 3) un sistema de extracción de polvos y 4) un sistema dosificador. El autor explica el diseño de cada parte y realiza pruebas para analizar su funcionamiento. El objetivo final es lograr un sistema de fácil operación, reparación y mantenimiento que utilice componentes normalizados.

1. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL
Facultad de lngenieria Mecinica
"DISEAO Y CONSTRUCCION DE PROTOTIPO PARA SISTEMA DE
RECIRCULACION DE GRANALLAS PARA MAQUINA
LlMPlADORA DE METALES"
TESIS DE GRAD0
Previa a la obtencicin del Titulo de:
INGENIERO MECANICO
Presentado por:
Klgber Fernando Barcia Villacreses
-
Cuayaquil Ecuador
1989

2. A G R A D E C I M I E N T O
1
A1 Ing. MARCOS TAPIA Q.
Director de la Tesis, por
su ayuda y colaboraci6n en
la r e a l i z a c i 6 n de e s t e trabajo
A1 Ing. IGNACIO WIESNER y
a1 Ing. HOMER0 ORTIZ por
su aporte sinnificativo a
la consecuci6n de nuestros
objetivos.
A1 Ing. MANUEL HELGUERO y
a 1 personal del Taller Mec5nico
de la E S P O L , sin cuyo aporte
la c u i m i n a c i 6 n de e s t e proyecto
s e h u b i e r a v i s t o imposibilitada.

3. D E D I C A T O R I A
A DIOS: Por su gufa
A MIS PADRES: Por su
confianza en mf.

4. ING. MARCOS TAPIA
SUB-DECANO DE LA
FACULTAD
DIRECTOR DE TESIS
---____--_-___
MIEMBRO PRINCIPAL DEL
TRIBUNAL TRIBUNAL

5. DECLARACION EXPRESA
"La responsabilidad por 10s hechos , ideas
y doctrinas expuestos en esta tesis, me
corresponden exclusivamente; y , el patrimonio
intelectual de la misma, a la ESCUELA
SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL".
(Reglamento de Exsmenes Y Tftulos
proiesionales de la ESPOL).
KLEBEA. BARCIA VILLACBESES

6. R E S U M E N
Esta mdquina es parte de un proyecto de Construccidn
de Equipos para el Laboratorio de Fundicidn de la
Facultad. La construccidn de este sistema se realizd
en el Taller Mecdnico de la Facultad, que permitid
junto con la construccidn de una turbina impulsadora
de granallas, poner en funcionamiento la mdquina
limpiadora de metales.
La presente Tesis tiene 10s siguientes objetivos
principales:
1. Diseaar un I;
sistema de recir ulacidn que pueda ser
usado en una mdquina limpiadora de metales.
2. Lograr un sistema de fdcil operacidn, reparacidn
y mantenimiento.
3. Que el diseao del sistema contemplen partes
normalizadas existentes en el mercado nacional y
en otras partes d e f d c i l obtencidn.
Se estudia 10s principios de este sistema asf como,
las diferentes partes que 10s conforman, sus

7. VII
aplicaciones y alcances. Se hace referencia a las
diferentes clases de granallas que puedan utilizarse
en el sistema detallando el proceso de fabricacibn,
composici6n quimica, caracteristicas mecsnicas,
clasificaci6n y aplicaciones.. A parte de las g r a n a l l a s ,
existen o t r o s tipos d e abrasivos q u e n o s o n metglicos
y que no se 10s ha mencionado, entre ellos tenemos:
abrasivos de vidrio, abrasivos vegetales y abrasivos
plssticos.
El disefio contempla un sistema de recoleccibn, un
sistema de e l e v a c i b n , u n sistema d e extracci6n de polvos
y un sistema dosificador como partes constitutivas
del sistema total de recirculacibn.
Posteriormente se explica el proceso de fabricacibn
y e l montaje de las p a r t e s , luego se realizan pruebas
/
de 1 0 s diferentes sistemas que lo c o n f o r m a n , se analizan
las mismas y se adjuntan planos del sistema.

8. I N D I C E G E N E R A L
PBg.
RESUMEN ......................................... VI
INDICE GENERAL .................................. VIII
INDICE D E FIGURAS ............................... XI11
INDICE DE TABLAS ................................ XIX
INTRODUCCION .................................... 36
CAPITULO I
GENERALIDADES ................................... 39
1.1. Fundamentos del sistema de recirculaci6n ... 39
1.2. Tipos de sistemas de transporte ........... 42
1.2.1. Transportadores recolectores de
tornillo7 sin fin .................. 42
1.2.2. Transportadores elevadores de
cangilones ......................... 52
1.3. Extractores de polvos ..................... 58
1.3.1. Separadores de polvos y granallas ... 60
1.4. Dosificadores ............................. 62
1.5. Clases de granallas usadas en el sistema de
recirculaci6n .............................. 62
1.5.1. Granallas de 6xido de aluminio . . . . . 63

9. IX
PAg .
1.5.2. Granallas de bronce ................ 64
1.5.3. Granallas de alambre cortado ....... 64
1.5.4. Granallas de hierro templado . . . . . . . 68
1.5.5. Granallas de acero ................. 72
CAPITULO I 1
DISERO Y CONSTRUCCION D E L SISTEMA D E RECIRCULACION
DE GRANALLAS ..................................... 77
2.1. Especificaciones tecnicas a considerarse ... 77
2.1.1. Potencia ............................ 77
2.1.2. Cargas mecAnicas ................... 77
2.1.3. Materiales ......................... 78
2.1.4. Tamafio y peso ...................... 78
2.1.5. Productos existentes ............... 78
2.1.6. Vida iitil de servicio . . . . . . . . . . . . . . 79
2.1.7. Mantenimiento y reparaci6n . . . . . . . . . 79
2.1.8. Costo ............................... 79
2.2. Seleccidn del sistema de recirculaci6n de
granallas ...,G............................. 80
2.3. Codificaci6n de las partes ................ 81
2.4. Sistema de recolecci6n y sistema de
elevaci6n ................................. 83
2.4.1. CAlculo de la tolva de colecci6n .... 83
2.4.2. MAxima carga de 10s sistemas . . . . . . . 87
2.4.3. Dimensiones del sin fin . . . . . . . . . . . . 87
2.4.4. Longitud de la banda de 10s

10. X
FQg.
cangilones ......................... 89 A
2.4.5. DiseRo y cBlculo de 1 0 s cangilones .. 9 1 /-
2.4.6. Velocidad t a n g e n c i a l d e la h e l i c e d e l
sin fin ............................. 104
2.4.7. Diseflo y c B l c u l o d e la a r t e s a d e l s i n
fin ................................ 108
2.4.8. A n B l i s i s de f u e r z a s de trabajo que
actlian s o b r e 10s s i s t e m a s .......... 121
2.4.9. Determinaci6n de la potencia
requerida .......................... 127
2.4.10 Cdlculo y selecci6n de la c a d e n a y
catalinas .......................... 129
2.4.11 C B l c u l o y s e l e c c i 6 n de la banda de
cangilones ......................... 134
2.4.12 C B l c u l o y s e l e c c i 6 n d e las poleas ... 137
2.4.13 Diseflo y c d l c u l o del eje superior
del sistema de elevaci6n ........... 137
2.4.14 C Q l c u l o y s e l e c c i 6 n d e las c h a v e t a s y
chaveteros
det
sistema de elevaci6n
eje superior
...............
del
148
2.4.15 CQlculo y selecci6n de rodamientos y
chumaceras del eje superior del
sistema de elevaci6n ............... 152
2.4.16 Disefio y c d l c u l o del tensor de l a
banda de cangilones ................ 154
2.4.17 DiseRo y c B l c u l o de la plancha

11. XI
PBg .
recolectora .................... 163
2.4.18 Diseiio y c.5lculo d e l s i n f i n . . . . 172
2.4.19 CBlculo y selecci6n de las chavetas
y chaveteros del eje del s i n fin .... 193
2.4.20 Cglculo y seleccidn de rodamientos y
chumaceras del eje del s i n fin ...... 195
2.4.21 CQlculo de la potencia inercial ..... 197
2.4.22 CBlculo de la estructura de 10s
sistemas ........................... 203
2.4.23 Condiciones normales de trabajo
de 1 0 s sistemas .................... 207
2.4.24 Proceso d e fabricacidn de las partes . 210
2.4.25.Montaje de acuerdo a 1 diseiio ........ 218
2.5. Bistema de extraccidn de polvos ............ 225
2.5.1. Diseiio y cBlculo del separador de
polvos ............................. 227
2.5.2. D i s e a o y cdlculo de 10s ductos de I
extraccidn ......................... 232
2.5.3. Determinacidn de la potencia requerida . 242
2.5.4. Diseiio de la trampa de polvos ....... 243
2.5.5. Seleccidn del extractor ............ 244
2.5.6. Proceso de fabricacidn de las partes . 246
‘-2.5.7. Montaje de acuerdo a 1 diseiro ....... 251
2.6. Sistema dosificador ....................... 255
2.6.1. C5lculo del ducto de paso
de granallas ....................... 255

12. XI1
PAg.
2.6.2. CBlculo de la compuerta ............ 258
2.6.3. DiseAo y c6lculo del mecanismo
accionador ......................... 260
2.6.4. Proceso de fabricaci6n de las partes. 272
2.6.5. Montaje de acuerdo a1 diseiio ....... 274
CAPITULO I11
PRUEBAS DEL SISTEMA DE RECIRCULACION DE GRANALLAS. 280
3.1. Pruebas del sistema de recolecci6n y sistema
de elevaci6n .............................. 280
3.2. Pruebas del sistema de extracci6n . . . . . . . . . 282
3.3. Pruebas del sistema dosificador ........... 288
CAPITULO IV
ANALISIS DE RESULTADOS .......................... 290
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................. 293
BIBLIOGRAFIA .................................... 296
PLANOS DE CONSTRUCCION ..........................
I
298

13. I N D I C E D E F I G U R A S
NO P&ig.
1 FLUJCGRAPIA DEL SISTEMA DE RECIRCULACION.. .. 41
2. DIVERSOS TIPOS D E TRANSPORTADORES SIN FIN.. 47
3. DISPOSITIVOS DE ALIMENTACION PARA
TRANSPORTADORES SIN FIN ................... 49
4. DISPOSITIVOS DE DESCARGA PARA
TRANSPORTADORES SIN FIN ................... 51
5. TIPOS DE ELEVADORES DE CANGILONES Y DETALLES
DE CANGILONES ............................. 56
6. EXTRACTOR DE POLVOS DE UNA MAQUINA
GRANALLADORA...... ......................... 59
7. SEPARADOR TIPICO DE POLVOS Y GRANALLAS.... . 60
8. MICROESTRUCTURA DE LAS GRANALLAS DE ALAMBRE
CORTADO. ...................................
/
66
9. MUESTRA DEL EFECTO DEL TAMAN0 DEL CORTE DE
LAS GRANALLAS DE ALAMBRE CORTADO . . . . . . . . . . . 66
10. GRANALLAS DE ALAMBRE CORTADO.. ............. 67
11. GRANALLAS ANGULARES DE HIERRO TEMPLADO . . . . . 70
12. MICROESTRUCTURA DE LAS GRANALLAS D E HIERRO
TEMPLADO .................................. 70
13. MICROESTRUCTURA DE LAS GRANALLAS DE ACERO.. 74

14. NO
14 . RESISTENCIA A QUEBRARSE DE LAS GRANALLAS DE
ACERO ..................................... 74
15 . RESISTENCIA A QUEBRARSE DE LAS GRANALLAS DE
HIERRO TEMPLADO ............................ 74
16 . SISTEMA DE RECIRCULACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
17. SISTEMAS DE RECOLECCION Y ELEVACION . . . . . . . . 84
18. TOLVA D E RECOLECCION ....................... 85
19. REPRESENTACION DE UN PAS0 DEL SIN FIN . . . . . . 88
20 . BANDA DE LOS CANGILONES .................... 90
21 . TRAYECTORIA DE LAS GRANALLAS A LA SALIDA
DEL ELEVADOR ............................... 92
22 . a) CANGILON . b ) VOLUMEN UTIL DEL CANGILON . 97
23 . PARTE DE UN CANGILON SOMETIDA A MAYOR
DESGASTE .................................. 99
24 . RECORRIDO D E DESGASTE DEL CANGILON . . . . . . . . . 100
25 . DISTRIBUCION DE LOS REMACHES . . . . . . . . . . . . . . . 103
26 . SECCION TRANSVERSAL OCUPADA DEL SIN FIN . . . . 106
27 . SECCION DEL SIN FIN ....................... 106
28 . MEDIDAS DE L A ARTESA- ..................... 109
29 . DIAGRAMA DE FUERZAS DE LA ARTESA . . . . . . . . . . . 109
30 . DIAGRAMA DE MOMENT0 COMBINADO . . . . . . . . . . . . . . 111
31 . DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE Y MOMENT0
FLECTOR ................................... 113
32 . LLENADO MAXIM0 DE LA ARTESA . . . . . . . . . . . . . . . . 116
33 . SOLDADURA D E L A ARTESA .................... 119
34 . DIAGRAMAS DE FUERZAS a ) EN L A HELICE DEL

15. xv
No PBg .
SIN FIN . b ) EN LAS GRANALLAS .............. 122
35 . DIAGRAMAS DE FUERZAS ....................... 124
36 . DIAGRAMA D E FUERZAS ....................... 125
37 . REPRESENTACION DE LA TRANSMISION . . . . . . . . . . . 133
38 . POLEA ...................................... 138
39 . EJE SUPERIOR DEL SISTEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
40. DIAGRAMA DE FUERZAS EN EL PLANO XY . . . . . . . . . 139
41 . DIAGRAMA DE FUERZAS EN EL PLANO XZ . . . . . . . . . 141
42 . DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO
FLECTOR EN EL PLANO XY ..................... 142
43 . DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO
FLECTOR EN EL PLANO XZ ..................... 143
44 . EJE SUPERIOR ............................... 148
45 . CHAVETA D E L A CATALINA .................... 149
46 . FUERZAS EN LA CHAVETA ...................... 150
47 . CHUMACERA DEL EJE SUPERIOR DEL SISTEMA DE
ELEVACION .................................. 155
48 . ESTRUCTURA DEL TENSOR ..................... 157
49 . DIAGRAMA DE FUERZAS APLICADAS EN L A CAJA DE
RODAMIENTOS ................................ 158
50 . TORNILLO SOMETIDO A COMPRESION . . . . . . . . . . . . . 160
51 . MEDIDAS DE LA PLANCHA RECOLECTORA . . . . . . . . . . 164
52 . D IAGRAMA DE FUERZAS DE LA PLANCHA
RECOLECTORA ................................ 164
53 . DIAGRAMA DE MOMENTO COMBINADO . . . . . . . . . . . . . . 166
54 . DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO

16. XVI
NO PSg .
FLECTOR .................................. 165
55 . EJE DEL SIN FIN .......................... 172
56. DIAGRAMA DE FUERZAS EN EL PLANO XY . . . . . . . . 174
57 . DIAGRAMA DE FUERZAS EN EL PLANO X Z . . . . . . . . 175
58. DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO
FLECTOR EN E L PLANO XZ .................... 177
59 . DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO
FLECTOR EN EL PLANO XY .................... 178
60 . MONTAJE D E L EJE MACIZO .................... 182
61 . EJE DEL SIN FIN ........................... 184
62 . REPRESENTACION DE LA HELICE DEL SIN FIN . . . 185
63. DIAGRAMA DE FUERZAS DE L A HELICE .......... 186
64. DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO
FLECTOR................................... 187
65 . DESARROLLO DE LA HELICE DEL SIN FIN . . . . . . . 191
66 . SOLDADURA DE L A HELICE .................... 192
67 . CHUMACERA DEL SIN FIN ..................... 198
68. CARGAS APLICADAS EN LA ESTRUCTURA INFERIOR
DEL SISTEMA DE ELEVACION .................. 203
69 . SECCION DE LA ESTRUCTURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
70. TAPA DERECHA SUPERIOR ..................... 211
71. TAPA IZQUlERDA SUPERIOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
72 . ESTRUCTURA INTERMEDIA ..................... 214
73. ESTRUCTURA SUPERIOR ....................... 215
74 . BASE D E L MOTOR ............................ 215
75 . ARTESA .................................... 217

17. XVII
No P5g .
B1BLm.r E C ~ '
76 . CANGILONES REMACHADOS A LA BANDA .......... 218
77 . FABRICACION DE EMPAQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
78. MONTAJE DE LA ESTRUCTURA .................. 220
79. MONTAJE DEL SIN FIN ....................... 221
80 . MONTAJE DEL EJE SUPERIOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
81 . ESTRUCTURA SUPERIOR ....................... 222
82 . MONTAJE D E L A ESTRUCTURA CON EL EJE . . . . . . . 223
83. REMACHADO DE LOS CANGILONES EN L A BANDA . . . 224
84. SISTEMA DE EXTRACCION DE POLVOS . . . . . . . . . . . 226
85 . ESQUEMA DFL SFPARADOR D E POLVOS . . . . . . . . . . . 228
86 . PLANCHAS SOMETIDAS A DESGASTE . . . . . . . . . . . . . 229
87 . CALCULO D E L VALOR DE F .................... 231
88 . MEDIDAS DE LOS DUCTOS ..................... 238
89. CALCULO DE LOS DUCTOS DEL SISTEMA . . . . . . . . . 243
90 . TRAMPA D E POLVOS .......................... 245
91 . FABRICACION DE DUCTOS ..................... 247
92 . FABRICACION DE DUCTOS ..................... 247
93 . DUCT0 TERMINADO ........................... 249
94. ACOPLE DE RAMALES ......................... 249
95 . FABRICACION DE L A TRAMPA D E POLVOS . . . . . . . . 250
96 . FABRICACION DEL SEPARADOR DE POLVOS . . . . . . . 250
97 . FABRICACION DE EMPAQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
98 . MONTAJE DEL SEPARADOR D E POLVOS . . . . . . . . . . . 252
99 . MONTAJE DE LOS DUCTOS ..................... 253
100. MONTAJE D E LOS DUCTOS ..................... 254
101. SISTEMA DOSIFICADOR ....................... 256

18. XVIII
'
N Pzig .
102 . DUCTO DE PASO DE GRANALLAS . . . . . . . . . . . . . . . 257
103. PLANCHA CURVADA DE LA COMPUERTA . . . . . . . . . . 258
104. DIAGRAMA DE FUERZAS DE LA COMPUERTA . . . . . . 259
105. COMPUERTA ................................ 261
106 . COMPUERTA ................................ 262
107 . SISTEMA ARTICULADO DE 4 BARRAS EN
POSICION NORMAL CERRADA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
108 . SISTEMA ARTICULADO DE 4 BARRAS EN
POSICION NORMAL ABIERTA .................. 264
109 . DIAGRAMA DE FUERZAS ...................... 265
110 . DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE DEL ESLABON 4 . . . 267
111 . DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE DEL ESLABON 2 ... 267
112. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE DEL ESLABON 3 . . . 268
113. SISTEMA DOSIFICADOR ...................... 270
114. SISTEMA DOSIFICADOR ...................... 271
115. MONTAJE DE LA PALANCA ACCIONADORA . . . . . . . . 275
116. MONTAJE DEL DUCTO DE PASO Y DE LA COMPUERTA. 276
117 . MECANISMO ACCIONADOR NORMAL CERRADO . . . . . . 277
118 . MECANISMO ACCIONADOR NORMAL ABIERTO ...... 278
119 . PARTE SUPERIOR ABIERTA DEL SISTEMA
DE ELEVACION ............................. 282
120. TOMA GENERAL DE LA MAQUINA ............... 283
121. PRUEBAS DEL VENTILADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
122 . MEDICION DE POLVOS RECOGIDOS . . . . . . . . . . . . . 287
123. VERIFICACION DE DISTRIBUCION DE GRANALLAS 287

19. I N D I C E D E T A B L A S
NO PAg.
I. CAPACIDADES Y VELOCIDADES DE LOS
TRANSPORTADORES SIN FIN.. .................. 45
I1 CAPACIDADES DE LOS TRANSPORTADORES SIN FIN. 45
111 REDUCCION DE L A CAPACIDAD EN TRANSPORTADORES
INCLINADOS... .............................. 48
IV CLASIFICACION DE LAS GRANALLAS DE OXIDO DE
ALUMINIO DEL REIN0 UNIDO ................... 63
V ESPECIFICACIONES DE LAS GRANALLAS DE
ALAMBRE CORTADO. ........................... 65
VI COMPOSICION QUIMICA D E LAS GRANALLAS DE
ALAMBRE CORTADO.. .......................... 65
VII COMPOSICION QUIMICA DE LAS GRANALLAS DE
HIERRO TEMPLADO EN LAS DIVERSAS PARTES DEL
MUNDO. ..................................... 69
VIII ESPECIFICACIONES D E GRANALLAS DE HIERRO
TEMPLADO SEGUN L A NORMA BIS N o 2 4 5 1 . . ...... 71
IX COMPOSICION QUIMICA DE LAS GRANALLAS DE
ACERO ...................................... 75
X ESPECIFICACIONES DE LAS GRANALLAS DE
ACFRO SEG’JN L 4 NOSMA SAE 5 - 4 4 4 ............. 76

20. xx
NO PBg.
XI VALORES TIPICOS DE k d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
XI1 CLASIFICACION DE LAS CARGAS Y FACTORES DE
SERVICIO ................................... 132
XI11 F A C T O R E S K................................. 146
XIV F A C T O R E S K................................. 147
xv FACTORES K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
XVI FACTORES K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
XVII M A S A S DE L O S ELEMENTOS QUE COMPONEN LOS
SISTEMAS DE RECOLECCION Y ELEVACION ........ 200
XVIII VALORES DE CARGA QUE SOPORTA L A ESTRUCTURA. 204

21. S I H B O L O G I A
-
AB : Longitud del eslab6n 3
: Area de una parte de la tolva de colecci6n
A1
: Area de una parte de la tolva de colecci6n
A2
: Area de una parte de la tolva de colecci6n
A3
: Area de una parte de la tolva de colecci6n
A4
: Area de una parte de la tolva de coleccidn
A5
: Area de una parte del cangil6n
A6
Area de una parte del cangil6n
A7
Area de una parte del cangildn
A8
a Aceleraci6n normal
n
A Parte ocupada de la secci6n del cilindro
P
A Area de la seccidn transversal d e .la viga
a TamaRo de la soldadura
A Area de la garganta de la soldadura
e
Secci6n transversal de la banda
Ab
Ancho de la banda
ab
Area de la circunferencia
AC
A Area transversal de la estructura
es
a Ancho de la estructura
e
a Aceleraci6n tangencial
t
b Ancho de la artesa

22. XXII
Longitucl del cord6n de soldadura
61
Ancho d e la chaveta
b2
b' Longitud del desgaste
- Longitud del eslabdn 4
B04
C Distancia del eje neutro a la fibra mds
exterior
C Distancia entre centros
Constant e
cC
Capacidad bdsica de carga dindmica
b
'
D Didmetro exterior de la h6lice del sin fin
d Distancia del eje superior del elevador
a la bandeja recolectora
D i Ame t r o de la mesa rotatoria
dM
Didmetro de las poleas de 10s cangilones
Dl
Didmetro del eje superior del sistema
D2
de elevaci6n
Didme t ro del eje del sin fin
D3
D Didmetro del ducto ac
ac
Didmetro del ducto bc
Dbc
Didmetro del ducto cd
Dcd
D Didmetro del cod0
C
DHP Potencia de disefio
Didmetro primitivo de la catalina conductora
dl
Didmetro primitivo de la catalina conducida
d2
d Didmetro medio
m
d Didmetro menor de la tuerca
r
Didmetro mayor del tornillo
dt

23. XXIII
e Espesor de desgaste
d
e Espesor de la banda de 10s cangilones
b
e Espesor de la artesa
a
e Espesor de la viga
e Espesor de la plancha recolectora
P
e Espesor de la estructura
e
e Espesor de la helice
h
E Mddulo de elasticidad del acero
f Coeficiente de fricci6n entre la banda
y la polea
Fuerza de fricci6n entre las granallas
fl
y el sin fin
Fuerza de friccidn entre las granallas
f2
y la artesa
Factor de correcci6n
f3
Fuerza de fricci6n entre las granallas
fl
X
y el sin fin en direccidn x
Fuerza de friccidn entre la estructura
fl
Z
del tensor y la caja de rodamiento
f Esfuerzo de trabajo resultante en la
r
soldadura
f Esfuerzo de trabajo por cortante en la
S
soldadura
Esfuerzo de trabajo por f.lexd6n en la
fb
soldadura
Carga por unidad de longitud
f5
F : Fuerza normal a1 punto de contact0 de

24. XXIV
desgaste
f Fuerza de friccidn entre la carga y la
C
compuer t a
Factor de cor~eci5f6n
f6
Fuerza de fricci6n entre las granallas
f4
y las plancha inclinada
Fuerza en direcci6n x
FX
F Fuerza e n direcci6n y
Y
F Fuerza e n direcci6n z
Z
F Fuerza de excavaci6n
a
F Fuerza normal
n
F Esfuerzo cortante mdximo permisible
V
Fuerza mdxima que transmite la banda
F1
Fuerza de lado flojo de la banda
F2
Fuerza en la superficie del eje
F3
F Carga radial equivalente a1 rodamiento
e
F Carga radial aplicada a1 rodamiento
r
Esfuerzo deflexi6n mdximo permisible
Fb
F Carga axial aplicada a1 rodamiento
ax
F Fuerza inercial
S
Esfuerzo permisible en la soldadura
FV
Fi Fuerza mayor en la polea del sin fin
"; I'uerza menor en la polea del sin fin
Fuerza axial que las granallas ejercen
F4
sobre el sin fin
Fuerza radial que las granallas ejercen
F5
sobre el sin fin

25. xxv
: Constante para considerar pgrdidas en
F6
la zona d e aceleraci6n
Coeficiente de fricci6n en tubos rectos
F7
Constante para considerar pgrdidas por
F8
cambio de direcci6n
F Factor correctivo por resbalamiento
9
Fuerza que ejerce el eslab6n 3 sobre
F34
el eslabdn 4
Fuerza que ejerce el eslab6n 2 sobre
F23
el eslab6n 3
Fuerza que ejerce el eslab6n 1 sobre
F14
el eslab6n 4
Fuerza clue ejerce el eslab6n 3 sobre
F32
el eslab6n 2
Fuerza que ejerce el eslabdn 1 sobre
F12
el eslab6n 2
Fuerza que ejerce el eslab6n 4 sobre
F43
el eslab6n 3
F Fuerza necesaria para mover el mecanismo
ac
g Gravedad
h Altura del cangil6n a la bandeja recolectora
Altura de la chaveta
hl
Altura de la tuerca
h2
h Largo de la estructura
e
H : Altura que se eleva la mezcla aire-polvo
HP : Potencia en cabalos de fuerza
I : Inercia total

26. XXVI
Inercia d e la artesa
'
a
I Momento de inercia de la catalina
C
I Inercia de la soldadura
W
I Momento de inercia de la polea
P
I Momento de inercia del eje superior
es
I Momento de inercia del eje inferior
ei
Momento de inercia de u n paso d e helice
Ih
I Inercia alrededor del eje x
X
J Momento polar de inercia
K Constante de condiciones en extremos
Factor de superficie
Ka
Factor de tamafio
Kb
Factor de confiabilidad
KC
Factor de temperatura
Kd
K Factor de modificacidn por concentracidn
e
de esfuerzos
Factor de efectos diversos
Kf
Coeficiente de desgaste
kd
2 Longitud que recorre la banda en t
1
Longitud de la chaveta
l1
Longitud de la columna
l2
Avance del tornillo
l3
1 Altura de la estructura inferior
e
L Longitud del sin fin
Longitud de la banda
L1
Longitud de la cadena
L2
Ancho de la helice
L3

27. XXVII
Distancia a1 radio medio
L4
L Longitud equivalente
e
DuraciBn nominal en horas de servicio
LIOh
L' Longitud de la plancha recolectora
L Longitud del ducto principal
P
Longitud del ducto b c
Lbc
L Longitud del ducto ac
ac
Longitud del ducto c d
m Metros
mm Milfmetros
2
m Metros cuadrados
3
m Metros cCibicos
M Masa i
Momento reaccionante
M1
Momento reaccionante
M2
M Momento flexionante m5ximo
m
MPa Megapascal
Momento torsor necesario para mover la
MD
compuer t a
Momento en e l punto 4
Momento en el punto 2
M2
Momento requerido para mover el mecanismo
Mt
2
Momento flexionante en el punto 0
MO
Momento flexionante en e l punto E
ME
Momento flexionante en e l punto B
MB
M Momento flexionante en e l punto G
G
Momento flexionante en e l punto U
MU

28. XXVIII
M : Moinento inercial
S
: Momento inercial total
Mt
M : Masa de u n cangil6n
ca
M : Masa de la catalina conducida
C
M : Masa de la polea
P
M . : M a s a d e l eje superior
es
M : M a s a del eje inferior
ei
: M a s a de u n paso de h6lice
n : Factor de seguridad
blrsli J-i'hCb
n : N6mero de vueltas de la h6lice
1
N : Newton
: F u e r z a normal a - la h6lice
N1
: Fuerza normal a ?-a h6lice e n direccidn x
N1
X
: Fuerza normal a la carga
N2
: Fuerza normal a las granallas del fondo
N3
del elevador
-
OD : Distancia entre el punto de apoyo y el
punto de acciein de la carga
- : Longitud d e l eslab6n 2
02A
- : Longitud del eslab6n 1
2'
'4
P : P a s o del s i n fin
: Fuerza axial aplicada a 1 s i n fin
p1 X
: Fuerza tangencial aplicada a1 sin fin
p1 z
: Fuerza total d e l elevador
p2
: P a s o de la cadena
p1
Pa : Pascal

29. XXIX
Presi6n del flujo
pf
Potencia total de transporte
pT1
Potencia total
pT
P Potencia inercial
inercia
P Fuerza critica de pandeo
cr
Pot Potencia necesaria de transporte del
1
sin fin
Pot Potencia necesaria de transporte del
2
elevador
Potencia del ventilador
pV
P Paso del tornillo tensor
(P1-P Diferencia de presi6n debido a la
2 1
aceleraci6n
( P1-P2) Diferencia de presi6n debido a 1 rozamiento
e n las paredes
( P1-P2 Diferencia de presi6n debido a cambios
d e direcci6n
(P1-P2I4 Diferencia de presi6n debido a las fuerzas
gravitacionales
(P1-P2 Diferencia de presidn debido a1 filtro
(P1-P2) Diferencia de presi6n total
Diferencia de presi6n en el ducto ac
(P1-P2)ac
Diferencia de presidn en el ducto bc
( 12
-' 'bc
Diferencia de presi6n en el ducto cd
( 1'
2- cd
q Carga normal por paso
Carga normal del primer paso
41
Carga normal del segundo paso
42

30. : Carga normal del tercer paso
q3
: Carga normal del cuarto paso
94
: Carga normal del quinto paso
q5
Carga normal del sexto paso
‘6
Carga normal del sgptimo paso
97
Carga normal del octavo paso
q8
Carga normal del noveno paso
q9
Carga normal de u n cangil6n
qC
Flujo de arena
qP
Capacidad de transporte de aire
‘a
Capacidad total de transporte
qt
Q Flujo total normal
Flujo normal de granallas
Qg
Caudal en el ducto ac
Qac
Caudal e n el ducto bc
Qbc
Qcd
Caudal e n el ducto cd -
r
Caudal total transportado
Qt
Caudal de arena transportado
QP
r Radio de giro del circulo
Radio de curvatura de 10s cangilones
rl
rad : Radianes
r : Radio para el circulo de V
S S
r : Raz6n de reducc i6n del reduc tor
R
r : Radio de giro en x
X
r : Radio medio
m
R : Raz6n de reducci6n de transmisi6n
: Fuerza reaccionante
R1

31. XXXI
'r Fuerza reaccionante en direcci6n x
R1
X
: Fuerza reaccionante en direccidn y
R1
Y
: Fuerza reaccionante en direccidn z
R1
Z
: Fuerza reaccionante
R2
: Fuerza reaccionante en direccidn x
R2
X
: Fuerza reaccionante en direccidn y
R2
Y
: Fuerza reaccionante en direcci6n z
R2
Z
: Ndmero de dientes de la catalina mayor
R4
: Ndmero de dientes de la catalina menor
R5
: Radio de curvatura d e l c o d 0
: Carga que debe levantar el tornillo
RT
S : Segundos
S : Esfuerzo de fluencia
Y
SF : Factor de servicio
S : Limite de resistencia a la fatiga
e
S' ,? Limite de resistencia a la fatiga de
e
la viga rotatoria
S : Resistencia a1 corte
SY
S : Resistencia a la fluencia
Y1
S : Resistencia a la rotura
ut
: P r e s i d n estdtica e n el ducto ac
"ac
: P r e s i d n estdtica e n el ducto bc
"bc
: P r e s i d n estdtica e n el punto d
"d
: P r e s i d n estdtica total
SPt
t : Tiempo que se demora e n recorrer d
t : Tiempo que se demora el sin fin en dar
1
una revoluci6n

32. XXXII
: Altura del chavetero del eje
t2
t : Altura del chavetero de la catalina o polea
3
t : Tiempo que tarda el motor en llegar a
a
la velocidad de r6gimen
: Tiempo de u n ciclo
tC
t : Ancho del Area de garganta
e
T : Torque msximo de la polea
: Fuerza que transmite la cadena
T1
: Fuerza que transmite la cadena e n direccidn
T1
Y
Y
: Fuerza que transmite la cadena e n direccidn
T1
z
z
Fuerza del lado flojo de la cadena
T2
Momento de torsidn para vencer la carga
T3
F3
T Momento torsor en el eje del sin fin
m3
V Factor de rotacidn
V Fuerza cortante
BolGmcn de una parte de la tolva de
v1
coleccidn
Voliimen de una parte de la tolva de
v2
coleccidn
Volumen dtil del cangildn
v3
V Voliimen de arena
a
Velocidad e n el ducto bc
'c
b
V Velocidad e n el ducto ac
ac
Velocidad e n el ducto cd
'd
c

33. XXXIII
V Volumen del cilindro de u n paso del sin
C
fin
Voliirnen del material perdido por desgaste
vd
Velocidad de diseilo
vD
Velocidad lineal del cangildn
vO
Velocidad lineal de la banda de 10s
cangilones
V Volumen dL paso del sin fin
P
Presidn de velocidad e n a
vp a
Presidn de velocidad e n b
b''
Volumen total de la tolva de coleccidn
vT
V Velocidad d e la hglice
S
V Velocidad de succidn
su
W Carga msxima
Carga d e 1 0 s cangilones llenos
w1
Peso de las granallas del fondo del
w2
elevador
W Peso de la catalina conducida
C
W Peso de la polea
P
W' Carga mdxima por unidad de longitud
W Carga total que soporta la estructura
e
inferior
Carga mdxima que empuja la hglice
h
'
W Carga equivalente
0
X Factor radial
Distancia de desplazamiento del punto
xd
de desgaste

34. XXXIV
Y : Distancia del centro de coordenadas a1
elemento diferencial
Y : Factor de empuje
: Distancia del centro del circulo a1 inicio
*1
del drea ocupada
: Distancia entre ejes del elevador
Y P e s o . e s p e c i f i c o de las granallas
Didmetro medio de la polea con la banda
Peso especifico de la arena
ya
P e s o especifico del aire
YA
Peso especifico de la mezcla aire-polvo
yt
Y’ Angulo de transmisidn
c Suma t or i a
Coeficiente de friccidn estdtica entre
superficies de acero dulce
Coeficiente de friccidn estdtica entre
fiS z
superficies d e fundicidn gris
u Coeficiente de friccidn estdtica entre
acero dulce y fundicidn gris
Esfuerzo cortante mdximo
Esfuerzo de tensidn mdximo en la banda
Esfuerzo de pandeo mPximo
Esfuerzo de flexidn mdximo
Angulo de contact0 entre la banda y la
polea
B Angulo que forma la cadena con la horizontal

35. xxxv
Ae B O : Desviacibn angular de la tangente de
la curva eldstica de un elemento en B
con respecto a 0
a : Aceleraci6n angular
h : Angulo de la h6lice
rl : Eficiencia del ventilador
8' : Angulo del mecanismo de 4 barras
W : Velocidad angular
UMR : Velocidad angular de salida del motor-
reductor
: Velocidad angular de salida del motor
: Velocidad angular inicial

36. Las primeras mdquinas limpiadoras de metales no
empleaban un sistema de r e c i r c u l a c i 6 n Y estas mdquinas
trabajaban c o n u n a tolva llena de arena conectada por
medio de tubos flexibles a otro tub0 por el que
circulaba vapor o a i r e ; la arena era dirigida a1 chorro
por medio de un vacio provocado y lanzada a1 final
del tub0 contra la superficie sobre la cual iba a
operar. Este proceso se conocfa como "Sand-blasting".
Posteriormente, debido a que la arena es m5s suave
que las piezas de fundici6n a 1 limpiarse, se pulverizaba
rdpidamente y como este polvo n o se u t i l i z a b a , se v i 6
la necesidad de un sistema de separaci6n de polvos
de la arena, que resultaba econ6micamente alto, ya
que no era practicable s i n aparatos especiales. Esto
llev6 a usar granallas en vez de arena, las cuales,
duraban veinte veces mds que la arena, evitando asi
el polvo de la arena mds no el polvo producido por
las piezas a limpiarse."
Por el afio de 1935 se enfatizd el peligro que
representaba para la salud la presencia de estos polvos

37. 37
en la atmhfera, la cual provoc6 la aparici6n de un
nuevo m6todo de limpieza. Este elimin6 la necesidad
de que el operador entre en las csmaras cerradas y
trabaje en una atmdsfera contaminada.
Este nuevo metodo consiste en lanzar las g r a n a l k por
medios mecsnicos eliminando la necesidad de aire
comprimido lo que reduce el costo de operaci6n.
Las granallas usadas d e b i a n ser recicladas ya que sus
propiedades mecsnicas eran poco afectadas; esto hace
necesario un sistema de recolecci6n despues de haber
realizado el trabajo, un sistema de elevaci6n para
permitir la limpieza, extracci6n de polvos y el ingreso
regulado de lasgranallasal mecanismo encargado de lanzar
para volver a realizar el trabajo de limpieza.
E l m6todo original de recirculaci6n fue por medio de
una corriente de aire forzada por un sistema de
ventilaci6n. Fue excelente per0 de un mantenimiento
costoso. Para una msquina de limpieza con u n sistema
de chorreado centrifugo, Bste metodo es demasiado lento
por lo que se adopt6 un sistema de elevaci6n de
cangilones.
Una msquina simple es capaz de descargar grandes
cantidades de abrasivos, que deben ser reciclados y
limpiados a la misma velocidad para poder ser usados
nuevamente.

38. 38
Erl disefio y construcci6n de u n sistema de recirculaci6n
y por e n d e d e una mdquina limpiadora de m e t a l e s , tiene
gran importancia para el desarrollo tecnol6gico del
pais, puesto que permitiria limpiar piezas salidas
de fundicidn, evitando asi el desgaste excesivo de
la cuchilla si van a ser maquinadas o abaratando 10s
costos de limpieza, mejorando acabados superficiales,
etc.

39. C A P I T U L O I
Las msquinas granalladoras m5s adecuadas para
piezas fundidas son las de mesa rotatoria ,
correa giratoria y tambor rodante. La primera
se usa para piezas medianas y pequefias y las dos
iiltimas para piezas pequefias. Cuando se trata
de piezas grandes se usa el sistema colgante de
cinta monoriel.
Muchas de estas mdquinas poseen un sistema de
recirculaci6n formado principalmente por tornillo
sin fin, elevador de cangilones y extractor de
polvos.
Este sistema de recirculaci6n tiene la finalidad
de recolectar las granallas que salen de la cdmara
de limpieza, 6 s t a s c a e n e n una artesa y mediante
la rotaci6n del helicoidal del sin fin, son
transportadas hasta un sitio, donde un
transportador elevador las lleva a una cierta

40. 40
altura para limpiarlas y separarlas del polvo.
El transportador elevador estd formado por
cangilones que son encargados de elevar las
granallas, estos cangilones son de varias
capacidades y estdn hechos de distintos materiales
de acuerdo a1 material que van a transportar;
estdn unidos a una banda que recorre por dos
poleas; recogen las granallas del fondo del
elevador y las bota en su parte s u p e r i o r , donde
un extractor de polvos formado por un ventilador
centrifugo captura el polvo existente en las
granallas, permitiendo que eestas se depositen
limpias e n u n a tolva.
La altura del elevador estd determinada por el
tamafio de la mdquina y la posici6n de l a t u r b i n a ,
ya que, la descarga del elevador debe permitir
recoger las granallas e n la tolva colocada encima
de la turbina.
El extractor de polvos succiona toda particula
que tenga una densidad menor a la densidad de
las g r a n a l l a s , asegurando de esta manera que las
granallas ingresen libres de polvos a la turbina.
Estas particulas son retenidas por un filtro
logrando asi que el aire pase limpio por el
ventilador y salga a 1 ambiente.

41. - GRANALLAS
Ah
TOLVA
ELEVADOR DE
1
CANGILONES
GRANALLAS
POLVOS
FIGURA 1. FLUJOGRAMA DEL SISTEMA DE RECIRCULACION

42. 42
El sistema de recirculacidn es complementado con
un regulador de flujo de granallas colocado a
la salida de la tolva que puede ser neumdtico,
mecdnico o electric0 y debe abrirse instantes
despues de que la turbina haya alcanzado su
velocidad mdxima para permitir el ingreso de las
granallas.
La turbina se encarga de acelerar las granallas
para que realicen la limpieza por impacto d e las
piezas que estdn en la cdmara de trabajo, para
finalmente caer de nuevo en la artesa y ser
recolectadas y transportadas por el sin fin.
1.2. . . . . . . .DE. . SISTEMAS . DE . TRANSPORTE
TIPOS . ........ .. .........
L O ~ sistemas de transporte mds utilizado en el
sistema de recirculacidn de granallas son:
Transportadores recolectores de tornillos sin
fin.
Transportadores elevadores de cangilones.
1.2.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . RECOLECTORES. . . DE . . .TORNILLO
TRANSPORTADORES ........... .. ......
-------
SIN FIN
Estos transportadores estdn formados por
aspas helicoidales (helice laminada a partir
de una barra plana d e acero) o seccionales

43. 43
(secciones individuales cortadas y formadas
en h&lices, a partir de una placa plana),
montadas en una tuberia o eje que gira
en una artesa. Sus capacidades mLiximas
son d e 2 8 0 metros cdbicos por hora.
El u s 0 de tornillos huecos o tuberfas para
la circulaci6n de f l i i i d r a s calientes o frios,
permiten que 10s tornillos s i n fin se usen
para operaciones de calentamiento,
enfriamiento y desecaci6n. Es fAcil sellar
un sin fin de la atm6sfera exterior, con
el fin de que pueda funcionar en s u propia
atmdsfera con una presidn positiva o
negativa. Se puede mantener temperaturas
internas en regiones de temperatura ambiente
elevada o baja aislando la artesa.
Es ventajoso disefiar una descarga por debajo
de la artesa para facilitar la limpieza,
evitando la contaminaci6n cuando se manejen
en el mismo sin fin materiales diferentes.
Las Tablas I y I1 dan las capacidades
y velocidades de 10s transportadores
horizontales. El grupo (1) es para
materiales ligeros, no corrosivos y no
abrasivos que corren libremente; el grupo

44. 44
(2) es de materiales finos y granulares;
el grupo (3) comprenden materiales con
terrones pequefios mezclados con finos;
el grupo (4) comprenden materiales
semiabrasivos, finos, granulares y en
terrones pequefios y el grupo ( 5 ) comprenden
materiales abrasivos en terrones que deben
mantenerse fuera del contact0 de 10s
cojinetes colgantes.
L a Figura 2 muestra diversos transportadores
helicoidales: (a) H6lice de paso normal
de 10s transportadores longitudinales
ordinarios o de 10s inclinados hasta 20
g r a d o s , para transporte de casi todos 10s
materiales; el paso es aproximadamente
igual a1 didmetro del transportador. (b)
H4lice de paso corto empleada en 10s
transportadores con inclinaci6n de mds
de 20 grados sobre la horizontal, se usa
a veces en 10s alimentadores para evitar
derrame o en transportadores cerrados
provistos de camisa, e n 10s cuales se desea
un movimiento mds lento del material para
enfriarlo, secarlo, calentarlo o coserlo.
(c) Helice de paso variable. El tramo
con paso mds corto en el extremo de

45. 45
TABLA I
CAPACIDADES Y VELOCIDADES DE LOS TRANSPORTADORES S I N FIN
Porcentaje d x i r r ~
de rev/min mAximas
seccih transversal Den.;idad tGximadel para d&tros
G p
mo 3
ocupada por el mterial. Kg por m de:
naterial 15 a
n 50 cm
1 45 80i 170 110
r)
38 801 120 75
3 31 1200 90 60
4 25 1600 70 50
5 12 1/2 .... 30 25
--
FuENlE: Manual del Ingeniero k c i n i c o . Marks.
TABLA I1
CAPACIDADES DE LOS TRANSPORTADORES S I N FIN
3
m /h
Tat~iio del
transportador 15 23 25 30 35 40 45 50
an
Grupo1 9.9 31 45 71 113 156 215 283
Grupo2 6.2 19.8 27 45 68 96 127 170
Grupo 3 4.2 13 17.5 31 45 62 30 133
crupo 4 2.5 8.5 11.3 18 28 42 56 73
Gmpo 5 0.56 1.9 2.5 4.5 6.8 10 14 18
FUENE: Manual del Ingeniero Elec5nico. Marks.
alimentaci6n frena el paso 3'2.1 material
para evitar sobrecargar la porci6n
transportadora. (d) Helice de margen

46. 46
cortado, que sirve para transportar y
mezclar cereales, granos y otros materiales
ligeros. (el H6lice de margen corto
provista de paleta, que tienden a invertir
el movimiento y mezclar 10s materiales,
usados principalmente para productos ligeros
( f ) Helice de cinta sencilla c o n paso normal
usada para transportar materiales hdmedos
o pegajosos, o cuando se desea que quede
un espacio entre la h6lice y el tub0 del
eje, para facilitar el lavado, limpieza,
etc. (g) Doble h6lice de cinta de paso
normal. Este transportador tieneunaAcapacidad.
mayor que el de una sola cinta d e l mismo
didmetro. P a r a mezclar y amasar materiales,
pueden montarse paletas sobre el e j e , que
sustituyen a la helice. La mdquina se
conoce entonces, con el nombre d e mezclador
d e paletas.
Los materiales abrasivos y corrosivos pueden
manipularse en condiciones adecuadas de
la h6lice y el canal o artesa; tanto la
h6lice como el canal pueden ser fundicidn
cementada y para condiciones ligeras de
corrosidn y abrasidn se puede recubrir
el borde exterior de la helice con una

47. BI or~cA
BLI
(9;
FIGURA 2. D I V E R S O S T I P O S DE TRANSPORTADORES SIN FIN.
(a) paso estandar; (b) paso corto; (c) paso variable; (d) aleta
cortada; (e) a l e t a cortada con paleta; ( f ) una sola cinta; (g) cinta
doble. (Link-Belt &.I.

48. 48
tira renovable de estelita o algdn otro
material semejante extremadamente duro.
Para condiciones estandar se tiene una
h6lice de acero simple o galvanizada y
un canal del mismo material. Para
productos alimenticios, el aluminio, el
bronce, el metal monel o el acero
inoxidable son adecuados per0 costosos.
TABLA I11
REDUCCION DE LA CAPACIDAD EN TRANSPORTADORES INCLINADOS
Inclinaci6n en 10 15 20 25 30 35
grados
Reducci6n de la 26 45 58 70 78
capacidad por ciento
FUENE: Manual del Irtgeniero Mechico. Marks.
En la Figura 3 se muestran dispositivos
tipicos de alimentacidn. Se puede usar
canaletas simples (a) cuando el indice
de alimentaci6n sea bastante uniforme
y est6 controlado por partes anteriores
del equipo. L a capacidad del transportador
debe estar muy por encima d e l indice mdximo
de alimentaci6n procedente de puntos
simples o mdltiples. La vdlvula giratoria
de corte (b) es una vdlvula de accidn

49. 1 I
E'IGURA 3.. D I S P O S I T I V O S D E A L I M E N T A C I O N P A R A TRANSPORTADORES
SIN FIN. ( a ) canaletas. (b) vdlvula giratoria de corte. (c)
alkntador de paletas giratorias. (d) compuerta de tolva. (e)
compuerta de entrada l a t e r a l . (Link-Belt GI.>.

50. 50
rbpida, cerrada herm4ticamente a1 polvo,
para materiales de flujo libre. El
alimentador de paletas giratorias (c>
proporcionan un volumen predeterminado
y uniforme de materiales y se puede
impulsar a partir del tornillo sin fin,
o bien, independientemente mediante una
transmisi6n constante o de velocidad
variable. Las compuertas de cremallera
y piA6n (d) s o n apropiadas para el flujo
libre de materiales en tolvas, dep6sitos,
tanques y silos y asi mismo, como
compuertas de entrada lateral (e) para
materiales pesados o c o n terrones.
En la Figura 4 se muestran dispositivos
tipicos de descarga. Las aberturas simples
de descarga (a) equipadas c o n una canaleta
(b) son las mbs comunes, per0 tambign
se usan con frecuencia las artesas de
p l a n o , de cremallera y pif16n (f), permiten
la descarga selectiva, a1 igual que las
compuertas de deslizamiento manual (d).
Sin embargo para materiales perecederos,
la compuerta curva de deslizamiento (h)
elimina las bolsas de almacenamiento
muerto. Las compuertas de cremallera

51. ....:
.
'
.
.I .... ....
3 :; -_.__ ~ . - ___a_
. . . . . . . ............
........
. _
C. '.. . '-.
(C)
(d)
/=p
...................
'
.....
...:. . -! .
.... -.: . . . ....
.I
@
'
I*1
.-. . .,. .
hl
E U A 4. D I S P O S I T I V O S DE
I R
G DESCARGA PARA TRANSPORTADORES
SIN FIN. (a> abertura de descarga. (b) canaleta de descarga.
(c) artesa de e x t r m abierto. (d) compuerta deslizante mual.
(e) extrem de artesa de descarga. ( f ) conpxlerta de c r m l l e r a y piti&.
( 8 ) artesa de fond0 abierto. (h) c a q x e r t a deslizante curvada de
c r m l l e r a y pifih. (i> vslvula g i r a t o r i a de corte. ( j ) ccxrrpuerta
cerrada de c r m l l e r a p pi&. (Li&.-&lt CO. ).

52. 52
y pia6n cerradas (j) proporcionan un
funcionamiento pcategido herm6ticamente
contra el polvo, mientras que las vdlvulas
giratorias de corte (i) permiten una
detecci6n rdpida y se pueden adaptar con
facilidad para el control remoto. Las
compuertas activadas mediante cilindros
de aire se han hecho cada vez mAs
prevaleciente en 10s iiltimos a a o s , debido
a las bajas inversiones que se requieren
y a la facilidad para conectarlas a centros
de control automdtico de procesamientos.
1.2.2. TRANSPORTADORES. . .ELEVADORES . . DE . . . . . . . . . . .
............... . . . . . . . . . . . . CANGILONES
L O ~elevadores de cangilones son unidades
mds sencillas y seguras para desplazamiento
vertical de materiales. Existen en una
amplia gama de capacidades y pueden
funcionar totalmente a1 aire libre o
encerrados.
Los elevadores de cangilones pueden ser
con banda o cadenas. Cualquiera de 10s
dos tipos pueden ser vertical o inclinado.
Los de banda se adaptan particularmente
bien a la manipulaci6n de materiales
abrasivos que producirfan el desgaste

53. excesivo de las cadenas. Los elevadores
de cadenas y cangilones se usan con
frecuencia con 10s segundos perforados
cuando se manejan materiales mojados para
que escurra el agua en exceso. Ambos
tipos pueden tener cangilones continuos
o discontinuos.
Las cajas o cubieras de 10s elevadores
son generalmente de planchas de acero
de 4.8 mm, y hermgticas a1 polvo. Si
el elevador tiene una altura considerable,
su seccidn transversal debe ser
suficientemente grande para impedir el
contact0 entre la cubierta y 1 0 s cangilones
por balance0 de estos.
En la Figura 5 se muestran diferentes
tipos de elevadores de cangilones y
detalles de 10s cangilones como sigue:
Los elevadores de cangilones espaciados
y descarga centrifuga (a) son 10s mAs
comunes. Normalmente estAn equipados
c o n cangilones del tipo ( 1 ) 6 ( 2 1 , montados
sobre bandas o cadenas, 10s cubos se
separan para evitar la interferencia de
carga o descarga. Este tip0 de elevadores

54. 54
maneja casi todos 10s materiales de flujo
libre, fino 6 terrones pequeiios. Los
cangilones se cargan parcialmente con
el material que fluye directamente a ellos
(e). Las velocidades pueden ser
relativamente altas para materiales
bastantes densos, per0 se debe reducir
para materiales esponjosos y polvorosos,
con el fin de evitar que se origine un
tiro hacia arriba que arrastrard el
material. Se 10s utiliza para capacidades
pequeiias de hasta 55 ton/h por ser 10s
menos costosos. Debe trabajar con
velocidades entre 60 a 90 m/min para
asegurar asi el lanzamiento del material
contenido.
Los elevadores de cangilones espaciados
y descarga positiva (b) s o n esencialmente
iguales a 1 0 s a n t e r i o r e s , c o n la diferencia
de que 10s cangilones se montan en dos
tramos de cadena y se inclinan h a c i a atrds
bajo la rueda dentada principal para su
inversi6n, con el fin de que la descarga
sea positiva. Se 10s utiliza para
materiales pegajosos. La velocidad de
estas unidades es relativamente baja y

55. 55
10s cangilones tienden a ser mayores 6
a tener un espaciamiento mAs estrecho
para alcanzar 10s niveles de capacidad
de 10s elevadores de tip0 centrifugo.
Los elevadores de cangilones continuos
(c) se utilizan en general para terrones
mayores 0’ materiales m5s dificiles de
manejar. Los cangilones esta‘n espaciados
a distancias c o r t a s , de m o d 0 que la parte
posterior del cangil6n precedente sirve
como vertedero de descarga para el que
se vacia. La descarga suave evita la
degradaci6n excesiva y h a c e que este tip0
de elevador sea eficiente para materiales
esponjosos y pulverizados. E n las Figuras
(f) y (8) s o n tipos de botas y condiciones
tipicas de descarga. Este tipo de
elevadores para capacidades superiores
(d) se disefia para elevaciones grandes
y grandes terrones. Funcionan comilmmente
sobre un plano inclinado, para mejorar
las condiciones de carga y descarga.
Las velocidades de operaci6n son bajas
y debido a las cargas pesadas, la cadena
que soporta a 10s cangilones va
habitualmente sobre vias en las corridas

56. FI-5. TIPOS D E ELEVADORES DE CANGILONES Y DETALLES
DE L O S C A N G I L O N E S . (a) cangilones espaciados de descarga
centrifuga. (b) cangilones espaciados de descarga psitiva. (c)
cangilones continuos. (d) cangilones continuos de capacidad superior.
(e) 10s cangilones espaciados reciben parte de la carga directmnte
y parte mdiante el arrastre del fondo. ( f ) continuo: 10s cangilones
se llenan a1 pasar p r el brazo cargador, con una canaleta de
alkntaci6n sobre la rueda posterior. (g) continuo: cangilones en
caja de carga sin fondo, con registro de llmpieza. (h) cangilones
espaciados de hierro mleable para descarga centrifuga. (i) cangilones
de acero para elevadores de cangilones continuos. (Stephens-Adamson
M€g co.).

57. 57
de elevaci6n y regreso. Hay cangilones
para elevadores de tip0 espaciado (h)
tanto de hierro maleable como de acero.
El tipo (1) es estandar mientras que el
tipo (2) es idgntico, con la excepci6n
de que tiene un labio reforzado. Los
tipos (3) y (4) son de disefio de frente
bajo para materiales h d m e d o s , filamentosos
o pegajosos, cuya descarga es dificil.
Los cangilones de tipo continuo (i) se
montan en general con su parte posterior
sobre la cadena 6 banda. Por lo comdn
se fabrica de acero. E l estilo ( 5 ) es
estandar para 10s materiales normales,
mientras que el tipo (6) es de frente
bajo para facilitar la descarga de 10s
materiales dificiles. Los cangilones
de tipo (7) se utilizan para capacidad
adicional 6 terrones grandes y 10s del
tipo (8) para elevadores inclinados del
tipo de trituraci6n. Los cangilones del
tipo (9) se diseiian para capacidades
extremadamente altas y, por lo comdn,
se montan lateralmente y se sujetan unos
a otros mediante bisagras.

58. 58
L O ~ extractores de polvos succionan particulas
en reposo 6 en suspensi6n por medio de una
corriente de alta velocidad, que circula en un
ducto. Se adaptan mejor las particulas que no
tienen gran densidad y que corran f6cilmente.
Estos extractores, bgsicamente estdn formados
por un ventilador, que por lo general es del
tip0 centrifugo. De la boca de succi6n del
ventilador sale una tuberia principal con lfneas
ramificadas, e n d o n d e , se mantiene una corriente
de aire c a p a z de llevar las particulas de polvo
en suspensi6n. El drea de la secci6n de la
tuberia principal debe ser de 20 a 2 5 % mayor
que la suma de las dreas de las ramificaciones
que entran en ella. En la succi6n se colocan
separadores de polvo y cdmaras de expansi6n.
Los separadores ayudan a capturar el polvo y
las c d m a r a s d e expansidn r e t i e n e n las particulas
que tienen una densidad grande; las cdmaras de
expansidn tambien se colocan en cualquier punto
de la tuberia. Cerca del ventilador se coloca
un tamiz o una trampa de polvos que retiene el
polvo para evitar que se contamine el ventilador.
En la Figura 6 se muestran las partes de un

59. 1
r
7
FIW6. EXTRACTOR DE POLVOS DE UNA MAQUINA GRANALLADORA
1. Ventilador. 2. %ria principal. 3. R;amificaci&. 4. Separador
de plvos. 5. C4mu-a de expansih. 6. Tranpa de polvos. 7. T a m
de la c h r a . 8. T a m del elevador de cangilones .

60. 60
extractor de polvo de una mdquina granalladora.
La funci6n de 10s separadores en una
mdquina granalladora, es la de remover
la arena, escoria y las granallas
deterioradas por el uso, controlando el
tamafio de estas.
Los separadores trabajan acompafiados de
un flujo de aire que limpia las granallas
que caen en forma de cortina. Esto se
lo realiza por varios mgtodos, que son
bdsicamente 10s mismos.
FIGURA 7. SEPARADOR TIPICO DE POLVOS Y GRANALLAS
(Cleveland eta1 Abrasive c0.1

61. 61
El tip0 mds simple de separador, es el
que recibe las granallas en un plano
inclinado y las hace pasar por una
compuerta con el propdsito de que estas
caigan e n forma d e cortina. Una corriente
constante de aire pasa a trav6s de la
cortina de granallas llev5ndose las
particulas que estdn rnezcladas con las
granallas Gtiles. Las parficulas mds
grandes que las granallas son retenidas
en un tamiz ubicado en la parte inferior
del separador.
Existen variaciones de este tip0 de
separador, ' asi Por ejemplo: hay
separadores formados por varios planos
inclinados. Existen otros con cbmara
de expansidn para asegurar que la granalla
se quede en el separador. Otros tipos
reciben las granallas en un tambor
giratorio perforado, que solo permite
el paso de las granallas y particulas
mbs pequefias.
La Figura 7 muestra un separador tipico
de a l t a e f i c i e n c i a .

62. 62
Los dosificadores son 1 0 s encargados de permitir
el paso parcial o total de las granallas a la
turb ina.
Estos, generalmente son mecanismos de compuerta
colocados e n el ducto de salida de las granallas
que provienen del separador. La compuerta es
accionada por medios el6ctricos, neumdticos o
manualmente.
Hoy e n dia el proceso de limpieza se lo realiza
manualmente e n nuestro pais, y a s e a , c o n cepillos
metdlicos, amoladoras, cinceles n e u m 5 t i c o s Y etc.
Los metales abrasivos se han venido desarrollando
a tal punto que, actualmente son usados como
materiales de limpieza por chorreado, la finalidad
de 1 0 s abrasivos es desprender de la superficie,
de las piezas coladas, la arena adherida; separar
el material oxidado que existe e n la superficie;
descoriar piezas fundidas; limpiar piezas con
herrumbre; separar la capa de pintura de las
superficies de las piezas; y otros.

63. 63
El material es producido a partir de la
bauxita, la c u a l , es fundida por medios
electroquimicos dando 6xido de aluminio
(A12 O3 ). Es el segundo despugs del
diamante en dureza. La demanda de este
6 x i d o es especialmente para ruedas
moladoras y para discos de afilar debido
a sus bordes finos d e corte y alta dureza.
En el Reino Unido existen siete grupos
de materiales que se clasifican en la
Tabla IV.
TABLA IV
CLASIFICACION DE LAS GRANALLAS DE OXIDO DE ALUWINIO DEL
REIN0 UNIDO
De grueso a firo m r o de T d z
Pl 14/24
IP2 30136
Ng 3 54/60
Ng 314 54/90
P 4 80190
P 5 100/150
Ng 6 180/220
@ 7 240 y m5s
FVENIE: BlfLst Ckeanhg & Allied Processes. Plaster H. J.
El 6xido de aluminio es casi cien por

64. 64
producido por el hombre con una dureza
de 1950 a 2200 en la escala Knoop. Este
material contiene silice n o libre; a causa
de su alta dureza, las granallas
fracturadas pronto se convertirgn e n polvo,
el c u a l , puede ocasioia~r daiios a la mAquina
s i n o se lo extrae.
1.5.2. -____-------------- BRONCE
GRANALLAS DE
Las granallas de bronce tienen ventajas
con respecto a las g r a n a l l a s . de acero,
ya que, por ser miis tenaz, tienen mayor
vida. A1 realizar el trabajo de limpieza
por impacto no se quedan incrustradas
e n la superficie de fundicidn.
1.5.3. . . . . . . . . . . . DE . ALAMBRE . . . . . . .
GRANALLAS . . . . . . . . . CORTADO
Este material es producido en tamafios
de 0.51 a 2 m m de alambre de acero estirado
La vida iitil de este alambre depende de
las propiedades metaliirgicas, composicidn,
estructura y grado de endurecimiento que
resulta del trabajo en frio a1 estirarlo
y cortarlo y del tiempo de corte como
del tamafio del grano. El alambre q se
w
utiliza comiinmente es de un esfuerzo de
8 8
tensidn de 12.25 :
1 10 Pa. a 1 5 . 7 8 ~10 Pa. en

65. 65
donde se obtiene mayor tiempo de trabajo.
Durante el proceso de fabricaci6n el
alambre est5 sujeto a enfriarse desde
temperaturas a 800 6 900 grados
centigrados hasta 480 6 500 grados
centigrados. Este tratamiento da como
resultado caracteristicas de maleabilidad,
resistencia a la tensi6n y tenacidad.
TABLA V
ESPECIFICACIONES DE LAS GRANALLAS DE ALAMBRE CORTADO
Dihtro Esfuerzos de tensi6n Dureza RC
codificacih 8
(mn) (Pd. 1
x 0
W62 1.588 16.36 - 18.78 36
cw54 1.372 16.78 - 19.26 39
cw41 1.041 17.61 - 20.23 42
cl
w9 0.483 24.10 - 26.51 44
FUENIE: Blast Xhizkng & Allied Processes. Plaster H J.
.
TABLA VI
COMPOSICION QUIMICA DE LAS GRANALLAS DE ALAMBRE CORTADO
Caqmsici6n Porcentaje
CarMn 0.47 - 0.45
Manganeso 0 6 - 1.20
.0
F6s for0 0.045
Azufre 0.050
Silicio 0.10 - 0.30
J3JENE: B l a s t Gk&&@ 6 Allied Processes. Plaster H. J.

66. PIGURA 8. M ICROESTRUCTURA DE LAS GRANALLAS DEALAMBRE
CORTADO. hpliaci6n x 500. U s t r a ferrita y estructura perlitica
. B a t Cleani.@ & Allied Processes. Plaster H J.)
[ls .
FIGURA9. MUESTRA EL EFECTO DEL TAMAIO DEL CORTE DE LAS
GRANAL LA S DE ALAMBRE CORTADO. (Blast. Cen
l&g
& Allied Processes. Plaster H. J.)

67. -FIGLJRA 10. GRANALLAS DE ALAMBRE CORTADO
3
DE 0.4 mm DE
DIAMETRO Y 0.16 x lo8 - 0.18 x lo8 Pa DE
ESFUERZO DE TENSION DESPUES DE DIFERENTES
NUMEROS DE PASES.
a. G r a m virgen. b. Despds de 125 pases. c. Despds de 2500 pases
d. Despu6s de 5500 pases e. Despds de loo00 pases . (Zeiler Y
schmithals )

68. 68
El alambre es cortado a una longitud igual
a1 didmetro del mismo, siendo este el
tamafio estandar.
La Sociedad de Ingenieros del Autom6vil
ha clasificado a las granallas de alambre
cortado, de acuerdo a 1 didmetro del alambre
anteponiendo las letras CW (Cut Wire),
el didmetro del alambre tiene relaci6n
con el esfuerzo de tensi6n.
El rango de dureza se puede determinar
usando la identaci6n Rockwell C. Las
tolerancias en el didmetro del alambre
+
son del orden de - 0 . 0 2 5 mm e n 10s tamafios
+
mds pequefios y - 0 . 0 5 1 mm e n 10s didmetros
mds grandes.
L a Tabla VI nos dd la composici6n quimica
recomendada por esta especificaci6n.
1 . 5 . 4 . GRANALLAS D E H I E R R O TEMPLADO
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ L _ _ - - - _ _ _ _ -
El hierro blanco templado es uno de 10s
abrasivos utilizados universalmente, es
fundido en un cubilote y continuamente
es golpeado por u n chorro de arena o vapor
en e l flujo del colado, a una alta presi6n
lo que provoca que la c o l a d a se desintegre

69. 69
en partfculas esfericas y templadas.
Estas granallas son usualmente de una
estructura muy fina y consiste de carburo
muy duro encerrado en una masa obscura
de carActer martensitico, junto con algo
de austenita.
T A B L A VII-
COMPOSICION QUIMICA DE L A S G R A N A L L A S D E H I E R R O
TEMPLADO EN L A S DIVERSAS P A R T E S D E L M U N D O
Origen Tip0 G Si S P Fkl
Gran Bretaila redondo 3.24 2.58 0.160 0.87 0.42
Gran Bretaila redodo 3.12 0.82 0.206 0.98 0.16
Alemania redondo 3.25 0.62 0.150 0.74 0.21
EE.uu. angular 3.40 08
.0 0.083 0.28 0.21
EE.uu. redondo 3.36 2.11 0.117 0.58 0.50
EE.uu. redondo 3.10 2.68 0.111 0.57 0.33
kancia redondo 3.08 2.02 0.120 1.07 04
.7
Suiza angular 3.20 1.95 0.190 0.60 0.58
FUENIE: (H. J Plaster)
.
La Tabla VII nos da la composici6n quimica
comparativa de materiales similares
elaborados en diversas partes del mundo.
Algunas veces se le agrega cobre en
cantidades de 0.25 a 1% aproximadamente,
para incrementar algo de resistencia a
la fractura por impacto.

70. . .. - . - . . .- ... f . .
EIGURA 11. GRANALLAS ANGULARES DE HIERRO TEMPLADO.
(H. H. P l a s t e r ) .
FIGURA12.MICROESTRUCTURA DE LAS GRANALLAS DE EIERRO
TEMPLADO. Estructura rnartensitica dendritica en la mtrk de
c-tita debido a1 &%ento r5pido. (H. J. Plaster).

71. 71
El hierro templado se utiliza donde se
requiere la mdxima acci6n de limpieza,
la dureza es alta e n comparaci6n c o n otros
abrasivos y varian entre 60 y 80 Rockwell
C.
TABLA VIII
ESPECIFICACIONES D E GRANALLAS DE HIERRO T E M P L A D O
? BIS No 2451
% mi
Granallas Redondas Granallas Angulares
S: 1320 G: 95
s: 1110 G: 80
s: 950 G: 66
s: 800 G: 55
s: 660 G: 47
S: 550 G: 39
S: 470 G: 34
s: 390 G: 24
s: 340 G: 17
s: 240 G: 12
S: 170 G: 07
s: 120 G: 05
S: 070 G: 02
FUENIIE: .H.J Plaster
.
Las especificaciones del tamafio son dadas
por la norma BIS (Bristish Standard
Specification) No 2451 para granallas
esfCricas y angulares de hierro templado.
La gue indica el tipo de granallas con

72. 72
prefijo S para esfericas y G para
angulares, a continuaci6n da un ndmero
que representa el didmetro aproximado
en diez milesimas de pulgadas para las
esfericas y mil4simas de pulgadas para
las angulares.
Exist en esfgricas y angulares. Es
probablemente el abrasivo mds utilizado
de 10s existentes debido a las propiedades
particulares que poseen, con alta
resistencia a quebrarse y por evitar el
exce s ivo desgas te de la mdquina.
La produccidn de las granallas de acero
es mds complicada que la d e l hierro fundido,
Como partes similares en ambos procesos,
se seleccionan trozos de acero de bajo
azufre y f6sforo, s o n fundidos e n el horno
de a r c 0 elgctrico, c o n u n estricto control
quimico y de temperatura. A la temperatura
critica d e colado el a c e r o es pulverizado
por un proceso patentado, produciendo
una calidad uni forme de granallas.
Existen dos fases de tratamiento tgrrnico
para darle dureza, las granallas son

73. 73
homogenizadas y refinadas a una alta
temperatura en hornos, en 10s cuales,
la atm6sfera es controlada para prevenir
oxidaci6n y descarburizaci6n, despu6s
es descargado en un recipiente para ser
templado, donde se bombea gran cantidad
de agua a1 punto de descarga que asegura
la uniformidad de una estructura altamente
refinada y el tamafio del grano. Las
granallas esfgricas son cargadas luego
en un horno rotativo en donde son
~alentadas: a .
. temperaturas de revenido
para darles una vida mdxima y dureza
uni forme. Luego son cribadas para
prop6sitos de graduaci6n de tamafios.
Las granallas angulares son producidas
tomando 10s tamafios grandes para darles
u n especial tratamiento tgrmico aumentando
su dureza y fragilidad, las granallas
son entonces agrupadas e n molinos d e bola,
trituradas y luego revenidas a la dureza
correcta y graduadas a especificaciones
estandarizadas.
L a Tabla IX nos da la composici6n quirnica
de las granallas de acero dada por la
especificaci6n SAE de 10s Estados Unidos

74. - -
FLCxTRA 13. M I C R O E S T R U C T U R A D E LAS GRANALLAS DE ACERO.
-” -
-
(H. J. Plaster).
I
Perlita maii,_st-FLE con un proceso de endurecimiento y tarple.
n-14. RESISTENCIA A QUEBRARSE DE LAS GRANALLAS DE
DE A C E R O . (H. J. Plaster).
‘. -Antes deusar - despues de usar
. -
FI-15. RESISTENCIA A QUEBRARSE DE LAS GRANALLAS DE
H I E R R O TEMPLADO. (H. J. Plaster).

75. 75
y la especificaci6n B.S.C.R.A. de Gran
Bretafia. (British Steel Castings Research
Association).
TABLA IX
COMPOSICION QUIMICA DE L A S GRANALLAS DE ACERO
SAE B.S.C.R.A.
-2__
CarlGn 0.85 - 1.2% 0.6 - 1.25%
silicio 1 0 4 min.
.0 0.2 - 1.1%
I
-i
so 0.60 - 1.2% 1.25 &.
Azufre 0.05 &. 0.08 ndx.
F6sforo 0.05 ndx. 0.08 &.
lTJENE: H. J . Plaster
La dureza varia en el ragno de 40 a 50
Rockwell C. con una estructura
uniformemente temp 1ada de matriz
martensitica y con finos carburos bien
distribuidos. L a densidad de las granallas
3
no son menores a 7g/cm ni contienen m b s
del 1 0 % de porosidades.
El tamafio de las granallas de acero estd
especificado por la norma SAE 5-444 que
identifica las granallas redondas con
el prefijo S y a las angulares con el
prefijo G seguidas por un ndmero que
representa el dibmetro nominal en diez
milesimas de pulgadas para las esfericas

76. 76
y milBsimas de pulgadas para las angulares
T a b l a X.
TABLA X
ESPECIFICACIONES D E L A S G R A N A L L A S D E A C E R O
Norm SAE J4-u
Granallas RedonQs Granallas Angulares
S1320 G10
SlllO G12
s 930 G14
s 780 G16
S 660 G18
s 550 G25
S460 G40
s 390 G50
S 330 G80
s 280 g120
s 220 G200
S 170 G325
s 110
S 70
FUENIE: (H. J. Plaster).

77. _____________________-1
C A P I T U L O I
2.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . TECNICAS . A . CONSIDERARSE
ESPECIFICACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
POTENCIA
2.1.1. _-------
La potencia necesaria tiene estrecha
relaci6n con el material que a va ser
reciclado y el tamafio del sistema.
Mientras mds pesado sea el material mds
grande :el sistema, la potencia requerida
serd mayor.
2.1.2. CARGAS MECANICAS
____________----
Las cargas mecdnicas son la base del disefio,
ya que, en base a ellas encontraremos el
tamafio y la forma de 10s diferentes
elementos del sistema. Estos elementos
son 10s encargados de transmitir las
fuerzas, las cuales, deben ser lo m d s bajas

78. 78
posibles para tener elementos de menor
dimensionamiento y de materiales m8s
l i v i a n o s y econ6micos.
2.1.3. MATERIALES
______--__
Generalmente se disefian en base a la
resistencia del material. Los materiales
influyen en la forma del diseiro y su
selecci6n debe realizarse considerando
t o d a s sus propiedades m e c s n i c a s .
2.1.4. TAMAH0 Y PESO
__________---
E l s i s t e m a d e b e tener u n tamafio q u e p e r m i t e
el buen funcionamiento de sus componentes
y la r e a l i z a c i 6 n d e s u s d i f e r e n t e s procesos.
E l tamafio y peso son parAmetros que deben
establecerse en el disefio de acuerdo a
las c o n d i c i o n e s d e l s i s t e m a .
2.1.5. . .R.O.D.U.C. T O S . E X I S T E . .T.E S
P ... ......N
E l s i s t e m a d e b e estar c o n s t r u i d o c o n m a t e r i a
prima que se pueda obtener en el Mercado
N a c i o n a l y c o n partes f u n d i d a s y m e c a n i z a d a s
d e f s c i l fabricaci6n.
Adem5s existen partes predisefiadas
estandarizadas que se pueden seleccionar

79. 79
en base de catdlogos tales como rodamientos,
bandas, retenedores, pernos, etc., que
tambien deben ser adquiridas fdcilnente
e n e l m e r c a d o local.
2.1.6. . . .D.A. .U.T. I L . D E . S E . . .I.C.I O
VI . . . . . . RV
La vida iitil de servicio es un parb~etro
que se ve afectado por varios factores
tales como: las condiciones mecsnicas;
cambios de 10s esfuerzos de trabajo en
sus partes; corrosi6n, abrasi6n; etc.
En el disefio del sistema se deben tomar
en cuenta todos 10s factores para darle
una vida iitil econ6micamente admisible..
2.1.7. . . .N.T.E.N.I.M.I E N T O . Y . R E P A R . . .I.O N
MA . . . . . . . . . . . AC
El disefio y construcci6n de este sistema
debe permitir un fdcil mantenimiento y
reparacihn, principalmente de partes que
estdn en constante movimiento para evitar
asi su desgaste prematuro y mantener la
vida iitil de servicio de la m5.quina.
2.1.8. __---T 0
COS
El costo initial de todo sistema se
relaciona por lo comiin con la vida de

80. 80
servicio iitil, asf como tambidn con el
flujo escogido, es decir, que si a una
mQquina se le prolonga su vida iitil, su
costo inicial se distribuirs por un mayor
nfimero de aiios. Asf, pues, es importante
ajustar la calidad de 10s disefios a la
duraci6n que se espera.
D e acuerdo a lo analizado e n el Capftulo I y a1
tamafio y forma de la msquina, el sistema de
recirculaci6n estd formado por cuatro partes
.figura 1 6 . :
a. Un sistema de recolecci6n formado por un
tornillo sin fin de paso normal colocado en
la parte inferior de la mQquina y sujetado
en sus dos extremos por chumaceras de pared.
La artesa del transportador se abre por todo
lo ancho de la msquina para recolectar las
granallas que c a e n por 10s orificios que tiene
la mesa rotatoria. E l tornillo descarga a1
final de la hdlice por gravedad por una abertura
un poco mayor, a1 dismetro de la hdlice del
sin fin.
b . Un sistema de elevacidn formado por u n elevador
de cangilones centrifugo. Este elevadbr es

81. 81
de banda y cangilones estandares. La polea
inferior est6 acoplada a1 eje del s i n f i n para
transmitir movimiento. L a polea superior estd
unida a1 motor y a un sistema regulador de
la tensidn de la banda.
c. Un sistema de extracci6n de polvos formados
por un separador que recibe las granallas de
10s cangilones. El separador estd formado
por dos planos inclinados, una c o m p u e r t a , un
tamiz y una cdmara de expansibn. Se separa
el polvo de las granallas y se lo transporta
por un ramal de la tuberia que estd unida a
un ducto principal. E l ducto principal succiona
el polvo en suspensi6n d e la parte media del
elevador d e cangilones y de la cdmara d e trabajo
de la msquina. Este polvo es llevado hasta
u n filtro donde s e lo retiene para q u e e l a i r e
salga limpio a 1 ambiente.
d. U n sistema dosificador de granallas formado
por una compuerta y por un mecanismo d e cuatro
barras que acciona la compuerta.
La codificaci6n de 10s planos del sistema esta
formada por ndmeros separados por un punto: el
primer ndmero indica el ndmero d e la mdquina dentro

82. 82
FIGURA 16. SISTEMA DE R E C I R C U L A C I O N . a. Sistgna de recoleccih.
b. Sisterra de elevaci6n. c. Sistema de extraccih de plvos.
c. Sistsna d o s i f i u d o r .

83. 83
del Proyecto de Construccidn d e Equipos; el segundo
ndmero indica el ndmero del subconjunto tomado
de la mgquina; y el tercero da el niimero de la
parte que pertenece a1 subconjunto del niimero
anterior y el dltimo niimero indica el ndmero de
despiece de la parte del ndmero anterior.
Por ejemplo: 7.01 indica que se trata del plano
del subconjunto ndmero 1 de la mdquina ndmero
7. La codificacidn 7.01.18 indica que se trata
del plano de la parte ndmero 1 8 del subconjunto
ndmero 1 de la mdquina ndmero 7.
Los planos adjuntos muestran dos vistas generales
de la rndquina limpiadora de metales. Ademds se
podrl encontrar 10s subconjuntos de las cuatro
partes del sistema d e recirculacidn que conforma
la mbquina.
SISTEMA DE RECOLECCION Y SISTEMA DE ELEVACION
2.4. ________________________________________----_------
L O ~sistemas de recolecci6n y elevacidn trabajan
acoplados a u n mismo motor :figura 1 7 . .
2.4.1. . . . . . . . . .DE. .LA . T O L V A . DE . COLECCION
CALCULO . .. ..... .. ........
La tolva de colecci6n es donde
las granallas que descargan el
4e almacenan
elevador.

84. 84
-
FIGURA 17. SISTEMAS DE ELEVAC I O N Y RECOLECCION.
1. b t o r - reductor. 2. Tensor de la banda. 3. Base del mtor.
4 . Estructura. 5. Cmngil6n. 6. Banda. 7. Polea. 8. Sin fin.
9. Artesa.
Volumen de la tolva d e colecci6n
E l tamaRo d e l a t o l v a d e c o l e c c i 6 n s e e s c o g e
de acuerdo'a las limitaciones de es acio.
5_
De l a f i g u r a 1 8 :
V 1 = 0 . 2 5 1 (A1 + A2 + A3)

85. 85
v
1
0
I
n
7
' 0
'
II
X
FW 18. TOLVA DE RECOLECCIOI-..
I
' V1 y V2 : V o l h s de las p a r t s
de l a tolva. AIJ %J 5 , A4 y As: 5reas.

86. 86
Donde:
2
A 1 = 0.01782 m
-3 2
A 2 = 1.70 x 10 m
-3 2
A 3 = 5.94 x 10 m
Entonces:
-3 3
V 1 = 6.39 x 10 m
D e Ref. 10:
v2 = H (A4
3 + A5 +Jm)
Donde:
H = 0.250 m
2
A4= 0.08308 m
2
A 5 = 0.0169 m
Entonces:
3
V 2 = 0,01146 m
El v o l u m e n d e v v a es:
v T.= v 1 + v2
3
V T = 0.018 m
Carga mdxima de la tolva

87. 87
k g a dxim - Peso especifico __ Volmn
-
de la tolva de las granallas de la tolva
w = y X V T
w = 71613 N/m3 x 0.018 m 3
W = 1289.03 N
2.4.2. M . . .I.M.A. .CARGA . DE . L O S . SISTEMAS
. AX ..... .. ... .......
L O ~ sistemas de recolecci6n y elevaci6n
estdn en su mdxima carga cuando la turbina
ha descargado todas las granallas que se
almacenap en- la tolva de colecci6n que estd
arriba de ella.
2 . 4 . 3 . . . . . . . . . . . . . . DEL . . . . . .F.I N
DIMENSIONES . . . SIN
Longitud del s i n fin
La longitud se toma de acuerdo a las
dimensiones d e la mdquina.
L = 1.368 m
L
Pasoc del sin fin
Escogemos u n paso de:
N f i m e r o d e pasos
L
N? Pasos = -
P

88. 88
N2 Pasos = 9
Didmetro exterior de la h e l i c e d e l s i n fin
Se s u p o n e q u e la c a r g a m d x i m a se distribuye
uniformemente en la longitud del sin fin.
Entonces, cada paso tendrd un volumen de:
3
V = 0.002 m
P
Se escoge un mdximo porcentaje de llenado
del sin fin de 9 se representa u n paso
come u n c i l i n d r o .
FICZRA19. REPRESENTACION DE UN PAS0 DEL SIN FIN.

89. 89
Volumen del cilindro:
2
Vc= 0.119 D m (2-1)
-
Si Vp es el volumen que ocupa un 4 0 % , el
volumen que ocupard un 100% serd:
3
Vc= 0 . 0 0 5 m
Reemplazando en (2-1)
2
0.005 = 0.119 D
2
D = 0.042
D = ,-
/
D = 0.205 m
Donde D es el dizmetro exterior de la h6lice
del sin fin.
De la figura 2 0 :
Espesor de la banda
4 = W k t r o d e laplea+2
2

90. 90
N
sr
0
FIGURA20. BANDA DE LOS CANGILONES
Y2= 3.028 m
El difimetro de las poleas y la distanc
entre ejes Y, se escogen de acuerdo la1
tamaao de la mdquina.
El espesor d e la b a n d a e s estimado. Despu6s
serd c a l c u l a d o .
Datos:
Didmetro de la polea = 0.358 m
Espesor de la banda = 0.006 m

91. 91
Entonces:
0 = 0.364 m
9
-2
= 0.182 m
Longitud:
L 1= 2Y 2 + ( d ( 0 )
'I
L1= 2 x 3.028 +IT x 0 . 3 6 4
L1= 7 . 2 0 0 m
2. 4 5 D I S E f i O Y CALCULO DE LOS CANGILONES
Velocidad lineal y angular d e 10s cangilones
El elevador de cangilones es de tip0
centrifugo, por lo que, sus cangilones
descargan e n tiro parab6lico.
E l grifico indica la distancia de 10s
cangilones a la bandeja de granallas en
el instante d e descarga.
Donde:
h : distancia del cangil6n a la
bandeja .
d :-*:distandia del eje a la bandeja
- .
ri : radio de curvatura
r l : radio de la polea + Espesor de

92. 92
- -
I - LA GRANALLA DE
TRAYECTORIA
I
t
d=o. 390 m
h
~ 1 a m 2 1 . TRAYECTORIA DE LAS GRANALLAS A LA SALIDA' DEL
ELEVADOR.

93. 93
la banda + Distancia de la
banda a1 centroide del cangil6n
(estimado).
r l = 0.179 + 0 . 0 0 6 + 0.030
r l = 0.215 m
Velocidad lineal
D e la f i g u r a 2 1 :
Donde t es el tiempo e n segundos s
Reemplazando, tenemos:
V 0= d E
V o = 1.171 m / s
Velocidad angular
W = 5.446 rad/s
o = 52 r/min
Ndmero de cangilones
Tiempo que se demora el sin fin en dar una
revoluci6n:

94. 94
1
tl= w
t l = 0.019 min
t l = 1.15 seg.
Velocidad de la banda del elevador:
v&= w 4
-
2
Donde:
'
-
2
= 0.182 m
Entonces:
v&= 0.991 m/s
Longitud que recorre la banda en t l = 1.15
segundos:
% = v1 t 1
Z = 1.14 m
Si se colocara un cangil6n por c a d a vuelta
del sin fin, se necesitarfa:
--_ - 6.32 cangilones
a
Con la finalidad de distribuir uniformemente
la descarga del elevador para un mejor
efecto de cortina e n el separador de polvos,
se repartirs la carga de un cangildn en
aproximadamente 3 cangilones.

95. Es decir, se usariin:
6 x 3 = 18 cangilones
Distancia entre cangilones:
L1
-- = 0 . 0 4 m
18
N6mero de cangilones que pasan por vuelta
del s i n fin:
= 2.85 cangilones
Pasardn aproximadamente 3 cangilones por
vuelta del sin fin.
Carga mdxima que recoge un c a n g i l 6 n
Suponiendo que la c a r g a mdxima de la tolva
se encuentra repartida uniformemente en
el sin fin; entonces:
W
_-----
9 pasos
Carga de un cangil6n =
3,cangilones
-- __ : Carga de un’cangil6n :s 47.74 N
Disefio de 10s cangilones
Los cangilones deben permitir recoger las
granallas del fondo del elevador y dejar
que fluyan hacia la bandeja recolectora
por encima de la polea superior. Ademds

96. 96
deben transportar una carga mdxima de
47.74 N por cangil6n.
Considerando lo anterior:
a. La parte inferior y frontal de 10s
cangilones debe ser redondeada 0
suavisada.
b. El lado posterior d e 10s cangilones debe
sujetarse a la banda.
c . Cada cangil6n debe tener u n volumen iitil
de :
v3 Carga de u n cangil6n
= ____________________
Y
-4 3
V3 = 6.67 x 10 m
El siguiente cangil6n cumple con 10s
requerimientos del diseRo.
Volumen fitil
De la figura 22.b
A6= 2.55 X
-3 3
A,= . 1.50 x 10
1
m
3
A = 1.38 x m
8
V 3 = 0.127 ( A 1 + A2 + A 3 )
-4 3
V3= 6.90 x 10 m

97. 97
O I
,? 0 . 0 , 3 0
0.085
I
FIaTRA22.a) CANGILON. b) VOLUMEN UTIL DEL CANGILON. %,f$
Y Ag’ Areas.

98. 98
Disefio por desgaste
La parte mds afectada por desgaste abrasivo
en el cangil6n es la frontal.
De la Ref. 13 obtenemos la f6rmula
experimental que da el volumen perdido por
desgaste.
Donde:
Vd: volumen del material perdido
3
en m
F : fuerza normal a1 punto de
contact0 e n N
Xd: distancia de desplazamiento
del punto de desgaste en m.
kd: coeficiente de desgaste.
presi6n d e flujo en Pa.
Pf:
Pf: 3 sY
S : esfuerzo de fluencia
Y
E l volumen de material perdido es,
figura 23:
Vd= (0.030 + 0 . 0 7 4 + 0.030) (0.127)ed
Vd= 0.017 ed

99. 99
FIGURA23.PARTE DE UN CANGILON SOMETIDA A MAYOR DESGASTE
La fuerza normal en el punto de contact0
es la carga mdxima.
F = 47.74 N
Para u n a v i d a dtil de servicio de 1 0 0 0 h o r a s ,
la distancia de desplazamiento del punto
de desgaste es:
x=-ciclos x Vida dtil de servicio
tc
Donde :
: tiempo de u n ciclo
tc
El tiempo que se demora un cangil6n en
realizar u n ciclo es:

100. 100
t c = 2.02 x hr
Entonces:
_-_--1 0 - 4 9 5 . 0 5 c i c l o s / h r
cic
tC
Suponiendo que el fondo del elevador se
l l e n a h a s t a la p o l e a . E n u n ciclo, el punto
de desgaste recorre:
FIGURA24.RECORRIDO DE D E S G A S T E D E L C A N G I L O N .
Donde:
1
: = --
Dl + (Ancho del cangil6n)
2 2 + eb
D 1 : d i d m e t r o d e la p o l e a

101. 101
eb: espesor de l a banda de cangilones
En t onces :
r2= 0.179 + 0 . 0 0 6 + 0.090
r2= 0.275 m
2nr 2 x 104"
1 ciclo de desgaste = ------------
360"
1 ciclo de desgaste = 0.499 m
Reernplazando e n (2-3)
X d = 495.05 x 0.499 x 1000
X d = 247029.95 m
El valor del coeficiente de desgaste se
obtiene d e la siguiente tabla:
TABLA XI
VALORES T I P I C O S DE k d
hbricacih & las Metal - Metal No mtdlicos
superficies deseable. No deseable mtAlicos
-4 -6
Linlpia s 2 10 5x 10
-4 -6
Pobre 2X1O4 2x 10 5 x 10
Praredio 2 ir5 2x 5x 10
-6
-6
2X1O4 2x10 -6
Excelente 2x 10
2 2
FuENIE: Importancia del Desgaste en el Diseiio. Lipson CH.
Para una superficie limpia:

102. 102
kd= 2 . 6 x
Usando acero estructural A 3 6 .
4
2
S = 36000 lb/pulg
Y
S = 2.48 x lo8 P a
Y
L a presi6n d e l flujo es:
P = 3 S
€ Y
p f = 7.44 x lo8 P a
Reemplazando en (2-2) 10s valores obtenidos
0.017e =1.37 x
d
e =8.06 x
d
Como va a desgastar por mbos lados:
-4
ed=8.06 x 1 0 x 2
ed=0.0016 m
Se escoge u n espesor de 3 / 3 2 Pulg.
Se usa el mismo espesor e n todo el cangil6n.
Los cangilones van rernachados a la banda.
El claro entre el cangil6n y la plancha
recolectora es de 2mm.

103. 103
qQlculo y selecci6n de 10s remaches de 10s
cangilones.
Los cangilones van remachados a la banda
con dos filas de remaches cada uno. Se
usan remaches de 4.8 mm de didmetro
(3/16 p u l g ) .
0 127
FIc;uRA 25. DISTRIBUCION DE LOS REMACHES
Comprobaci6n:
Por cortante:

104. 104
La fuerza cortante mdxima a la que estdn
sometidos 10s remaches es de 47.74 N que
es la mdxima carga de u n cangildn.
El esfuerzo de fluencia permisible de 10s
remaches es de 179.14 MPa para un acero
UNS G 1 0 1 0 0 .
Usando la teoria de energfa y distorsidn
tenemos:
0'577
-__----- 'y, .Carga. .mrixima . del . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . cangildn
n -Area transversal de 10s 6
cangilones.
Para n = 4 tenemos:
47.74
______-_______4 - ________________
0.577 x 179.1 >
4 6 x 7i x 2 3 . 0 4
____________-
4
25.84 1 0.44
Por aplastamiento
_____________-4 >--------------7 . 7 4
0.577 x 179.1 4
4 -6 x 2;38 x 4;8
25.84 2 0 . 7 0
V = a r
S s-

105. 105
2n lmin
V s = 5 2 r/min x -- x ---- x r s
lr 60 s
V s = 5.446 radls x r s
r depende de la cantidad de granallas
S
en e l sin fin.
r es la distancia media desde el eje del
S
sin fin a 1 centro del volumen transportado.
De la secci6n 2.4.3.
3
V = 0.002 m
P
El Area transversal ocupada serd:
0.002
A = -----
P P
2
A = 0.013 m
P
En la figura 2 6 .
yl: distancia del centro del eje
a1 inicio del. area ocupada.
Entonces:
r S = 0.052 + 0.500 lyll (2-5)
Se calcula y 1 integrando el Area ocupada:
A -0.084
-I?= { -y1 xdy+ r- XdY
2
-0.084 -(D/2+0.002)

106. FIWRA26. S E C C I O N T R A N S V E R S A L OCUPADA DEL SIN FIN.
T
Y
0 04
W
0
0
,
. "/ / X
O /
b
-yl
y =0.6 3 64X-0.1222
- 0 .084
- (D/2+0. 0 02)
x +y =(D/2+0. 0 02)
FIWRA 27. S E C C I O N D E L S I N F I N . Escala 1:6 enn-etros.

107. 107
Donde:
0.6364
si - 0.084 c. y < - y1
"I
D
d(D/2 + 0.002)2
- + .O.002. = 0 , 1 0 4 5 m
2 '
-y
" si D/2 + O.OO2<y<:6.084
Reemplazando e n la integral
0.013 =Jyl
-. (1.571~+ 0.192) dy +I- . J
-0*084 m d y
-0.084 -.%
015
_.
L
+-0 21 9 -l
. 0 -
0 y--] -0.084
0.1045 -0.1W5
0.0065 = -0.0055 + 0 0 6 + 0.7855 y
.11 : - 0.192 y1 + 0.0086 -
-0.0026 - 0.0051
0.7855 y 1 2 - 0.192 y 1 + 0.005 = 0
1
+
+0.192 - J(0.192)* - 4 (0.7855) (0.005)
Y1= 2 (0.7855)
y l l = 0.215 m
y12= 0.030 m
Escogemos:

108. 108
Reemplazando en ( 2 - 5 )
r = 0.067 m
S
Reemplazando en ( 2 - 4 )
V S = 0.365 m/s
La longitud de la artesa debe ser igual
a la del sin fin.
La artesa recoge las granallas y polvos
que provienen de la mesa rotatoria de la
mdquina, por lo tanto, debe
debajo de toda la mesa. Adem
un dngulo de inclinaci6n no
(Ref. 2) para asegurar que s
granalla.
Tomando en cuenta estas condiciones, las
dimensiones de la artesa se dan en la
figura 28.
Espesor de la artesa
Para cdleulos del espesor consideramos
la artesa como una viga ancha empotrada.
L a distribuci6n de fuerzas e s la siguiente:
(Figura 2 9 ) .

109. FW 28. MEDIDAS DE L A ARTESA
I
W'L= w
FIGURA29. DIAGRAMA DE FUERZAS DE LA ARTESA

110. 110
Donde:
Wt' mdxima carga de granallas
(1289.03 N )
R1 y R2:reacciones
M1 y M2:momentos reaccionantes
L: longitud de la artesa
(1.368 m)
Es una viga eststicamente indeterminada.
De Ref. 11:
- W
R1 = R2 - -
2
R1 = R2 = 644.52 N
Usando el mgtodo de Brea del diagrama de
momento flexionante para vigas estgticamente
indeterminadas se calcula 10s valores de
Primer0 se considera a la viga simplemente
apoyada, cuyo diagrama es una parbbola,
luego se considera a la misma viga solo
con 10s momentos de empotramiento que dan
un diagrama de momento rectangular.
Utilizando el primer teorema del Qrea de
momento se obtiene:

111. 111
W'
FIGURA30.DIAGRAMA DE MOMENT0 COMBINADO.
B *
_- dx
Ae B O = J EI
VF
0 3
P
Donde :
M: momento
EI: r i g i d e z a l a f l e x i d n
Resolviendo se obtiene:
+ L i+ i
M
r

112. 112
M = 146.95 N - m
1
M 1= M 2 = M
Los diagramas de fuerza cortante y momento
f lector se exponen a continuaci6n:
Diseflo por cortante
Donde:
V = 644.52 N
A = 0.840 e
e : espesor de la viga
Entonces:
El esfuerzo cortante mdximo permisible
dado por el manual de la AISC -Ref. 12-
es:
F = 0.40 S 2 TmaX
V Y-
S es la resistencia a la fluencia del
Y
material. .
Usando una plancha de acero estructural
A 36:

113. t 644~52N
“T
rnCJJ’RA31. DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE Y MOMENT0
FLECTOR.

114. 114
2
S = 36000 lb/pulg
Y
s = 2.48 x lo8 P a
Y
Entonces:
Fv= 9.92 x 10 7 Pa =
T
max
Reemplazando este valor e n (2-6)
e = 1.16 x loe5 m
D i s e i l o p o r flexi6n
a Mm
max = ----
a
'
> *-.
Donde : g'
&-
Mm: momento m6ximo
c : distancia del eje neutro a
la fibra mds exterior.
: inercia de la secci6n de la
a
'
viga.
Entonces:
Donde:
b : ancho de la viga (artesa)

115. 115
0 1049.64
= -------
2 (2-7)
(el
De Ref. 12
F b = 0.60 S y 2 omax
Donde:
Fb: esfuerzo mdximo de flexi6n
permisible
Entonces:
F = 1.49 x
b
lo8 Pa cs
max
R e e m p l a z a n d o e n (2-7)
e = 0.0026 m
D i s e f i o por d e s g a s t e
Consideramos la carga mdxima en el fondo
d e la artesa.
D e la Ref. 1 3
Donde:
Pf= 3 s
Y
p f = 7.44 x l o 8 P a
E l v o l u m e n d e l m a t e r i a l p e r d i d o es:

116. 116
FIGURA32. LLENADO MAXIM0 DE LA A R T E S A .
Vd= 0.325 x 1 . 3 6 8 x ed
3
Vd= 0.445 e d m
La fuerza normal a1 punto de contact0 es
igual a 1 peso d e la c a r g a mAxima.
F = W = 1286.03 N
Para una vida iitil de servicio de 1000
horas, la distancia de desplazamiento del
punto d e desgaste e s :
x=-ciclos x Vida i t l de servicio
ii (2-9)
d h
Sabemos que en un ciclo de transporte de
granallas el sin fin s e demora:

117. 117
Entonces:
i
______ - -----
ciclos -
min 0:173
Como :
1 ciclo = 1.368 m 1
{T
i:
i,-
>
v
) ,
R e e m p l a z a n d o e n (2-9) *'- -
- -
B 1c;L 1OT ECA
X d = 346.8 x 1.368 x 100
X d = 474422.4 m
El valor del coeficiente de desgaste se
obtiene de la Tabla X I
7%
Para una superficie limpia:
6. ' ,
5x10-~+ 2 x
k = _________________
d 2
-3
k = 2.6 x 10
d
Reemplazando 10s valores o b t e n i d o s e n (2-8)
2.6 x x 1286.03 x 474422.4
0.445 ed= 8
3 x 7.44 x 10
ed= 0.0016 m
Espesor de la artesa:
e a= e + e d

118. 118
e = 0.0042 m
a
El espesor es de 3/16 pulg.
CQlculo de la soldadura de la artesa
Existe una soldadura de filete horizontal
en cada lado que se considera como una
viga empotrada.
En la figura 3 3 :
a : tamafio de la soldadura
bl: longitud del cord6n
c : distancia a 1 eje neutro de
la viga.
: ancho del Area de garganta.
te
De Ref. 12 para una soldadura E6011
P o r cortante:
Donde :
f S : esfuerzo de trabajo por cortante
V . : fuerza cortante ( N )
: Area de garganta (m 2 )
Ae
Ae: bit,.
Ae: 0 . 8 4 te

119. '1 )
Z z :F!
FIU33. S O L D A D U R A DE LA A R T E S A
Entonces:
Por flexi6n:

120. 120
Donde:
fb: esfuerzo de trabajo por flexi6n
Mm: momento flexionante
: inercia de la soldadura
IW
2
Iw: blc t e
Entonces:
f
r
=J f S
2 + fb . ; FV= 0 . 3 S
Y
Donde :
f r : esfuerzo de trabajo resultante
F V : esfuerzo permisible en la
soldadura.
72895.90
f = -------- = 0 . 3 x 3 . 4 4 x lo8 P a
I: te
t
e
-4
te= 7.08 x 10

121. 121
Como :
t = 0.707 a
e
Entonces:
a = 0.001 m
El manual de la AISC recomienda u n tamalIo
de soldadura minima de 1/8" para espesores
de hasta 114'' inclusive.
Entonces:
a = 1/8 pulg.
2.4.8. . . . . . . . . . .DE. . FUERZAS. . DE . . . . . . . . . . . . . .ACTUAN
ANALISLS . ...... . . TRABAJO QUE . . . .
SOBRE LOS SISTEMAS
_____-_____-_____-
fuerza tange
p1 :
Z
a 1 s i n fin
fuerza axial aplicada a1
*1 X :
sin fin
fl: fuerza de friccidn entre
granallas y la helice
del s i n fin.
f2: fuerza de friccidn entre
las granallas y l a artesa

122. 122
w p e s o d e la granalla
N 1 y N2: fuerzas normales
x : Q n g u l o de la h 6 l i c e
a) "I
FIcxIRA34. DIAGRAMAS DE FUERZAS. a) en la h6lice del sin fin.
b) en las granallas.

123. 123
P1 -p s N 1 C o s A - NISen = 0
Z
= N~ (~,COSX + Sen A) (2-12)
p1
Z
Sustituyendo ( 2 - 1 1 ) en (2-12)
(pScosX + S e n X 1
P1 = P 1 ____-___________ (2- 13)
(Cos - p s S e X 1
~
Z X
D e la f i g u r a 34.b)
N2= W
f 2 = VsN2
f 2 = VSW
-F2 = -N1 + fl
X X
Vsw = NlCosX - psNISen (2- 14)

124. 124
p 1 = VSW (2-15)
X
Sustituyendo ( 2 - 1 5 ) en (2-13)
(yScosX + Sen X )
- w _______________-
p1 -
Z
s (COS X -1.1 S Sen A)
Sustituyendo:
kficiente de r o k e n t o = 0.78 (Ref. 2)
Angulo d e h6lice = 2 0 . 8 "
Tenemos:
p1 = 1 . 2 8 6 W (2-16)
Z
FI(XIRA35. DIAGRAMA DE FUERZAS

125. 125
Donde:
W1: carga de todos 10s cangilones
de u n lado de la banda.
W2: peso de la granalla que est3
en el fondo del elevador.
Fa: fuerza necesaria de excavaci6n
que realiza un cangildn para
recoger la granalla del fondo.
Fuerza de excavaci6n
Se supone la siguiente carga critica:
i N3
S
F I W 3 6 . DIAGRAMA DE FUERZAS
Donde:
a n : aceleraci6n normal
N3: fuerza normal

126. 126
La fuerza de excavacidn se determin6
experimentalmente. Concluyendo que es
a p r o x i m a d a m e n t e i g u a l a l a f u e r z a d e fricci6n
El peso de la carga representada en el
e s q u e m a es:
W2= 587 N
De la f i g u r a 3 6 :
N 3 - W 2= M a n
N 3= W 2 + M a n
Como :
Y
2
"0
a =
n
---
r
1
Tenemos:
2
w2 vo
x --
N3= 2 + -- :1
N3= W (1
2 r a
1-
N3= 968.63N

127. 127
L a f u e r z a d e e x c a v a c i 6 n es:
= 755.53 N
Fa
Fuerza t o t a l d e l e l e v a d o r :
P2= W 1 + F a
P2= w1 + 755.53 (2-17)
L a potencia requerida es: A
Donde:
8 B L I o-rECA
1
P O tenc ia .total de
transportes de 10s
s is t emas
p.. * potencia inercial
inercia'
Para el c5lculo de potencia consideramos
todos 10s cangilones llenos y el sin fin
c o n toda la carga de la tolva.
Recolecci6n
D e (2-16) t e n e m o s :
PI = 1657.69 N
z

128. 128
La potencia necesaria de transporte del
sin fin es:
Pot
1
= P1 x vS
z
Potl= 605.06 Watts
Potl= 0.605 Kw
Elevaci6n
9 Cangilones llenos:
4 7 . 7 4 x 9 = 429.66 N
De la secci6n 2 . 4 . 7 :
W 1 = 429.66 N
De ( 2 - 1 7 ) tenemos:
P2= 1185.19 N
La potencia necesaria de transporte del
elevador es:
Pot2= P 2 x v0
Pot2= 1387.86 Watts.
Pot2= 1.388 Kw
La potencia total d e transporte es:
= Pot1 + Pot2
= 1.993 Kw

129. 129
La potencia necesaria para vencer las
fuerzas inerciales dependen del
dimensionamiento y peso de las partes de
10s sistemas, por lo que serd calculada
despues.
Tomaremos un valor de potencial inercial
a comprobarse de:
'inertia- 0.030 Kw
Entonces:
P
T= 1.993 Kw + 0 . 0 3 0 K w
P T = 2.023 Kw
U n motor reductor d e 2.2. Kw a 1 7 9 0 r / m i n
cumple con el requerimiento de potencia.
L a raz6n de reduccidn e s de 25.59
El motor reductor transmite la potencia
a1 eje superior del elevador por medio
de una cadena y dos catalinas.
La velocidad angular de salida del motor
reductor es:

130. 130
Donde
: velocidad angular del motor-
reduc tor
Ufil : velocidad angular del motor
rR: raz6n de reducci6n del reductor
Entonces:
La velocidad a la que debe girar el eje
La raz6n de reducci6n de la transmisidn es:
La potencia de disefio es:
DHP= HP x S F
Donde:
DHP: potencia de diseao (HP)
HP : potencia total (HP)
SF : factor de servicio

131. 131
El factor de servicio se lo obtiene de
la Tabla XII.
De acuerdo a la Tabla X I 1 la carga es d e
Clase B con un factor de servicio 1.3
Entonces:
D H P = 3.9 HPJC
DHP= 2.91 Kwatts
r Con DHP y Urn se obtiene: (Ref. 7.
)
- -o
r de la cadena. 80 (paso I pig) (O.M5m)
- Minim &o
r de dientes de la catalina canductma
18
- M5xh diktro del agujero para el eje 2
3/4 p l g (0.07Ckn)
- Lubricaci6n tip A. Marrual.
Se escoge una catalina conductora de 26
. dientes, entonces la catalina conducida es:
26 x 1.35 = 35 dientes
La distancia entre centros es de:
C = 0.636 m
La longitud aproximada de la cadena estd
dada por (Ref. 11).
~~~
* Se usan valores en H p porque a{ lo requieren las Tablas del
s
CatBlogo de ‘ P m r Transmission and Conveying Components” Ref.7

132. 132
TABLA X I 1
C L A S I F I C A C I O N DE L A S CARGAS Y FACTORES DE S E R V I C I O
Clase A Clase B Clase C
Carga est5tica Carga intermitente Carga pesada con choque
SF - 1.0 SF - 1.3 SF - 1.7
Ejemplos tipicos son: Ejgnplos tipicos son: . Ejemplos tfpicos san:
Agitadores - Equido Maquimria de arcilla Transportadores
reciprocantes y
agitadores .
Transportadores Transportadores Griias y Hmtacargas
unifonwmnte cargados elevadores de banda y
y alimentados tornillos
Ventiladores Dragadoras Dragadoras
Generadores el&tricos Lavadoras rnlinos de m x a l
-
-.
Ejes de servicio -._ Elevadores de Badxis de dragado
liviano cangilones
Maquinas de todo tipo Rectif icadores %lines de martillo
con carga unifom no
reversible
W a s centr€fugas Ejes de servicio Mlinos de rcdillos
rotatorias de p h n pesado
k a n d a s rotatorias %quinas de todo tipo Squinas de todo t i p
unifomte con derados golpes con impactos severos y
alimntadas de carga no reversibles
reversible
FUENIE: P w r TransrrJssion arrd Conveying Gn-ipenents. Rexnord.

133. 133
Donde:
L2: L o n g i t u d d e la c a d e n a
P1: P a s o de la cadena
C : Distancia entre centros
N4: N d m e r o d e dientes de la
catalina mayor
N 5 : N d m e r o d e d i e n t e s d e l a catalina
mayor
Entonces:
L 2 = 2.036 m
C Q l c u l o d e l Qngulo @
CONDUCTORA CONDUC I D A
FIGURA 37. REPRESENIACION .DE-LA TRANSMISION

134. 134
Datos:
d = 0.146 m
1
d 2 = 0.283 m
c = 0.636 m
Donde:
dl: di5metro primitivo de la
catalina conductora
d2: di5metro primitivo de la
catalina conducida
d i d2
-
-1 .-1
-___---
f3 = Sen 2c
$ = 19.7"
2.4.11 CALCULO Y SELECCION DE LA BANDA--_____ LOS
DE /
-__--__--_
CANGILONES
El torque m5ximo en la polea superior del
sistema de elevaci6n es:
T pT
= --
w
T = 403.97 N-m
Las fuerzas que actuan en la polea superior
son:
(F1 - F2) = 1878.74 N (2-18)

135. 135
Valor de F 1
--_ - e f 8
F1
F2
Donde :
F 1 ; fuerza mdxima que transmite
la banda
fuerza de lado flojo de la banda
F2:
f : coeficiente de friccidn (0.50)
8 : Angulo de contact0 (180")
Reemplazando e n (2-18):
F1= 2378.15 N
F2= 494.42 N
Se selecciona una banda de lona con un
esfuerzo m6ximo d e tensidn experimental de:
U = 40 MPa
b
Es decir, que una seccidn transversal de
1 m m 2 resiste 40 N.
Entonces la seccidn transversal de la banda

136. 136
sera:
2
Ab= 5 9 . 4 5 mm
-5
Ab= 5.94 x 10 m
Como:
Ab = ab x eb
Donde:
ab: ancho de la banda
eb: espesor d e la banda
Escogiendo:
eb= 0.006 m
Tenemos:
ab= 0.010 m
Debido a que 10s cangilones que v a n unidos
a la banda tienen un ancho de 0.127 m,
se escoge el ancho de la banda igual a1
ancho de 10s cangilones.
a = 0.127 m
b

137. 137
El dismetro de las poleas fue establecido
e n la secci6n 2.4.4
D 1 = 0.358 m
Las poleas son planas y d e b e tener u n ancho
mayor a 1 de la banda.
Ancho de la polea = 0.152 m
El material de las poleas es fundici6n
gris y tienen un peso de 240.54 N cada
una.
CQlculo de f u e r z a s
En la figura 3 9 tenemos:
T 1 : fuerza que transmite la cadena
T 2 : fuerza del lado flojo de la
cadena.
La fuerza del lado flojo de la cadena es
tan pequefio que puede depreciarse.
T2= 0
E n la figura 40 tenemos:

138. --
I
I I
a38
- -1
FlGCRA38.POLEA D E LOS S I S T E M A S D E R E C O L E C C I O N Y E L E V A C l O N

141. 141
R 1 = 2896.63 N
Y
FIGURA41.DIAGRAMA D E F U E R Z A S E N EL P L A N 0 XZ
De la f i g u r a 41:
R1 - R2 - T1 = 0
Z Z Z
R1
- R 2 = 2687.78 N (2-21)
Z Z
0.076T1 - 0.294R2 -= 0
Z Z
R2 = 694.80 N (2-22)
Z
R e e m p l a z a n d o (2-22) e n (2-21)
R 1 = 3382.58 N
Z
El momento flector msximo se presenta en

142. 1
-
-1
-0 - +x
A
Ri
Y
IB 1
R2
Y
51 147 I 147
I
--D
"L
M
Id
1831.8lN
-4 x
-
26 6 2 ~ - m
9 3N-m
FI-42. DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE Y MOMENT0 FLECTOR
EN EL P L A N 0 XY.

143. B
lz
1 47 14
'7
M
67 - 19N-m 4
FICXRA43.DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE Y MOMENT0 FLECTOR
EN E L P L A N 0 X Z .

144. 144
el punto B.
I
(188.35)2 + (lO2.14l2
M* = 214.26 N- m
El momento torsor en el eje es:
T = 403.97 N- m
El cdlculo del didmetro del eje para cargas
estdticas s e lo realiza aplicando la teoria
del esfuerzo cortante mdximo (Ref. 11)
que estd en funci6n de la resistencia a
la fluencia, el momento torsor y e l momento
flector.
Donde :
D2: didmetro d e l eje
n : factor de seguridad = 1.5
8
S : 2.20 x 10 P a , para un acero
Y
UNSGl 01 8 0
Entonces:
D 2 = 0.032 m
E l c4lculo del didmetro d e l eje para cargas
dindmicas se lo realiza aplicando e l criterio

145. 145
de Sines en el que el diAmetro es funci6n del
momento flector y de la resistencia a la
fatiga.
Donde:
: limite de resistencia a la
'
e
Donde:
QIBLIC)-PE-
S': limite de resistencia a la
e
fatiga de la viga rotatoria
Ka: factor de superficie
Kb: factor de tamafio
Kc: factor de confiabilidad
K d : factor de temperatura
Ke: factor de modificaci6n Por
concentraci6n de esfuerzos.
Kf: factor de efectos diversos
En la Tabla XI11 se dan 10s valores de
10s factores K.
El lcmite de resistencia a la fatiga de
una viga rotatoria es:

146. 146
s;= 0.5 su
t
8
s;= 0.5 x 4 . 0 0 x 10
S'= 2.00 x l o 8 Pa
e
TABLA XI11
FACTORES K
(Ref. 11)
Factores bndici6n Valor
~~~ ~~~
Maquinado 0.88
Ka
7.6<d< 50 mn 0.85
5J
Gmfiabilidad 0.50 1
Kc
Temp. 160°F 1
Kd
Chavetero r = 0.25 0.53
Ke
Kf = 1 + q (Kt - 1) 1.88
Kf
Entonces:
Se= 7928800 P a
D2= 0.035 m
Con el dizmetro encontrado se determina
el factor de seguridad para evitar fallas
por f luenci'a.
n = 2.02

147. 147
Con el factor de seguridad encontrado se
determina el didmetro para evitar fallas
por fatiga.
D2= 0 . 0 3 8 m
En e l punto E el momento flector es:
M = 72.27 N-m
E
Para carga estdtica
D2= 0 . 0 3 4 m
Por cargas din5micas
TABLA XIV
FACTORES K
(Ref. 11)
Factor bndici6n Valor
MaqUiMdO 0.88
Ka
7.6<d< 50 0.85
5-l
miabilidad 0.50 1
Kc
Kd
Temp. 160" F R .
- .5 1
0.608
Ke -
1.64
Kf
. S'= 2.00 x lo8 P a
e
Entonces:

148. 148
Se= 9 0 9 5 6 8 0 0 P a
D2= 0.025 m
Chaveta p chavetero de la catalina
Se u s a u n a c h a v e t a p r i s m d t i c a
FIGURA45. C H A V E T A DE L A C A T A L T N A
De la figura 4 5 :
: a n c h o de la c h a v e t a
2.
hl: altura de la chaveta
altura del chavetero del eje
t2:
t3: altura del chavetero de la
cat alina

149. r
I
8 1B LI OT E m
..
L
4
-
4
W
d
0
H
d
W
PI
3
m
W
r,
w

150. 150
D2: d i d m e t r o d e l e j e
De Ref. ~ 10, las medidas del chavetero y
c h a v e t a s son:
h l : 0.008 m
b 2 : 0.010 m
t2: 0 . 0 0 4 5 m
t3: 0.0037 m
Se u s a u n a c e r o U N S G 1 0 4 5 0
s = 3.23 x lo8 P a
Y
Con relaci6n a la figura 46, la fuerza
F 3 e n l a s u p e r f i c i e d e l e j e es:
Fj= 2 3 0 8 4 N
I F3
FIWRA46.FUERZAS EN LA CHAVETA

151. 151
P o r cortante:
Por la teoria de energia y distorsi6n la
resistencia a1 cortante e s :
sS Y = 0.577s
Y
-.
La falls por corte originh unliSPuerzo:
Donde :
1 1 : longitud de la chavetero
n : factor de seguridad = 3
Entonces:
1 1 = 0.037 m
Por aplastamiento :
La resistencia a1 aplastamiento se determina
con un Brea igual a la mitad de la cara
de la cufia.
11= 0.053 m

152. 152
C h a v e t a y c h a v e t e r o de l a polea
D e Ref. 10 p a r a D 2 = 0.040 mi
b 2 = 0.012 m
h l = 0.008 m
t2= 0.0045 m
t3= 0.0037 m
U s a n d o el m i s m o acero U N S G 1 0 4 5 0
F3= 20197 N
Para cortante:
F3- s s y
" ----
7 n
1 = 0.027 m
1
Para aplastamiento:
1 1 = 0.050 m
La longitud minima de la chaveta es de
0.050 m
La mayor fuerza de reaccidn estd en el

153. 153
punto 0.
R1= JR1 2 + R1 2
Y z
R1= 4453.35 N
L a carga radial equivalente es:
F = F = 1.5
e r R1
Donde:
Fe: carga radial equivalente
Fr: carga radial aplicada
Entonces:
Fe : 6 6 8 0 . 0 2 N
La capacidad bdsica de carga que soporta
el rodamiento es:
I
Donde:
C b : capacidad bdsica de carga
dindmica
Llbh: duraci6n nominal e n h o r a s de
servicio
W : revoluci6n por minuto
El valor de L se obtiene d e la tabla 9- 5
1 Oh

154. 154
(ReC. 11) para miquina de servicio de 8
hcrns que no se usan permamentemente.
= 20000 horas
LIOh
Cb= 26495.53
CAlculo para el otro rodamiento
R 2 = 1457.56
Fe= 2186.34
Cb= 8671.87
Se escogen rodamientos que soporten la
carga mayor.
Las chumaceras o soportes de rodamientos
son de fundici6n gris y tienen guias para
deslizarse en el tensor de la banda de
10s cangilones. Los soportes llevan
retenedores de polvo.
2.4.16 DISERO Y CALCULO DEL TENSOR DE LA BANDA
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ I _ _ _ _ _ _ _
El tensor de la banda tiene la funci6n
de subir o bajar el eje superior del sistema
de elevaci6n para permitir una tensi6n
adecuada de la banda de cangilones.
Las fuerzas que realizan este trabajo estan
localizadas en 10s rodamientos y son iguales

155. FI-47. CHUMACERA D E EJE SUPERIOR DEL SISTEMA DE
ELEVACION.

156. 156
a las fuerzas d e reacci6n e n esos puntos.
El tensor est6 conformado por dos estructuras
con guias en las cuales, se deslizan las
cajas de rodamientos. Este deslizamiento
es provocado por un tornillo regulador
de fuerza.
Disefio d e l t o r n i l l o
Suponiendo que las cargas se distribuyen
uniformemente a lo largo de la tuerca y
usando un acero UNS G10100, se determina
el didmetro del tornillo.
Por cortante:
El esfuerzo cortante medio en la rosca
del tornillo es:
Donde:
n : factor de seguridad = 4
RT: carga que debe levantar el
tornillo
d : didmetro menor de la tuerca
r
h2: altura d e la tuerca

157. -
"I
1
-I-----
I
I
i
i
gi
N
!
I
I
R L ' '8. ESTRUCTURA DEL TENSOR
G R-

158. 158
FIGT 1 . :TAGRAMAS DE FUERZAS APLICADAS EN LA CAJA DE
RODAMIENTOS
L a fuerza total que levanta e l tornillo es:
r
Donde:
: coeficiente de fricci6n entre
YS
z
superficies de fundici6n gris =
1.10 Ref. 6.
f3: factor que absorve posibles
desalineamientos. que aument aria
la carga del tornillo = 1.5
Entonces:
R = 9926.20 N
T

159. 159
De 1 esfuerzo cortante medio obtenemos:
d = 0.009 m
r
El esfuerzo cortante medio en la rosca
de la tuerca es:
Donde:
d t : dismetro mayor del tornillo
S : resistencia a la fluencia de
Y1
la fundici6n gris ASTM No
20 = 1.38 x lo8 Pa.
Entonces:
d = 0.017 m
t
Por pandeo:
El tornillo de fuerza regulador actua como
una columna, cuya mayor longitud desde
la base de la estructura del tensor hasta
la caja de rodamiento es d e 0.132 m. Tiene
rotaci6n 1i.bre sin traslaci6n e n el extremo
superior y empotramiento en el extremo
inferior.

160. 160
FXWRA 50. TORNILLO SOMETIDO A COMPRESION
El tornillo no fallars por pandeo.
Demostraci6n
0-
Para un tornillo de dismetro de 0.020 m
Datos:
r = 0.005m (radio de curvatura
del circulo)
= 0.0003 m 2 ( g r e a )
E .= 2.0 x Pa (mbdulo de
elasticidad

161. 161
Cc= 148.51
L K l2
-- ___
e-
r r
L 0 . 8 0 x 0.132
-52 __________-_-
r 0.005
L
-2 21.12
r
Como se utiliza la f 6 rmu 1 a
r
parab6lica d e pandeo:
El valor de la carga critica es:
'cr= 'A
wc
= 30911.74 N
'r
c
Como se observa la carga critica en un
tornillo de 2 0 m m de di5metro es superior
a1 valor de por lo que el tornillo
RT '
no fallarg por pandeo.

162. 162
Por aplastamiento
Tomando un tornillo M20 x 2.5. se calcula
el esfuerzo de aplastamiento en la rosca
(Ref. 11).
Donde :
p : paso del tornillo 0.0025 m
dt: dizmetro mayor del tornillo
0.0200 m
d : didmetro menor de la tuerca
r
0,0168 m (Ref. 10)
Entonces:
8
1.38 x 1 >
0 4 x 0.0025 x 9926.20
5.5 R X 0.015 (0.O2OO2 - 0.01682
2.51 l o 7 >1.79 lo7
CBlculo del momento de torsi6n requerido
para vencer el rozamiento en la rosca y
levantar la carga.
De la Ref. 11:
Donde :

163. 163
T3: momento d e torsi6n requerido
d : dizmetro m e d i o del tornillo
m
d = 0.0184 m Ref. 10
m
13: avance del tornillo
13= P
1.1 : coeficiente d e friccidn dinQmico
entre acero dulce y fundicidn
gris.
1.1 = 0.23 Ref. 6
Entonces:
T 3 = 25.20 N-m
L a plancha recolectora debe tener e l mismo
ancho y largo que la estructura q u e rodea
a 10s cangilones.
Debe tener u n Qngulo d e salida q u e permita
el llenado de todo el volumen iitil del
cangildn que pasa sobre ella recogiendo
las granallas.
Espesor de la plancha r e c o lec t ora
Se realizan las mismas consideraciones
que e n la secci6n 2.4.7.

164. CURVATURA b' = 0 . 8 57
FIGURA51. M E D I D A S DE L A P L A N C H A R E C O L E C T O R A
FIGURA 52. DIAGRAMA DE FUERZAS DE LA PLANCHA RECOLECTORA

165. 165
Jje la f i g u r a 5 2 :
Wa: c a r g a m B x i m a en la plancha
recolectora
Wa= 587 N
L': L o n g i t u d de la plancha
recolectora
L ' = 0.227 m
Entonces:
a'
R1 = 2 = --2
R1 = R2= 292.5 N
M1 - -
- M 2 - Mm
P o r el m6todo de Brea del diagrama de
momento flexionante para vigas estgticamente
indeterminadas se tiene:
2
- -w' (L')
M1- ---------
12
M =- 585 x 0.22
_-__-______ 7
.1 12
M1= - 1 3 2 . 8 0 N-m
Los diagramas de fuerza cortante y momento
flector se exponen en la figura 54.

166. 166
M
0
MI
FIGURA53. DIAGRAMA DE MOMENT0 COMBINADO
Diseilo por cortante
Donde:
A = 0.857 e
Entonces:
T - _____-
- 511.96
max e
Esfuerzo cortante m5ximo permisible

167. 1 3 2 , 8 0 c
N-m
111111
A
292, SN
t
0,1135 0,1135
*
M'
1 6 6.4 ON-m

168. 168
Fv= 0 . 4 0 Sy 1 T max
.
Usando una plancha de acero estructura
A36
Fv= 9 . 9 2 x l o 7 P a
Reemplazando:
-6
e = 5.16 x 10 m
Diseflo p o r f l e x i 6 n
CT 929.76
= _____-
max 2
(el
Esfuerzo m5ximo de deflexi6n permisible
F = 0 . 6 0 F - a max
>
b Y
Fb= 1 . 4 9 x l o 8 Pa
Reemp1azand.o:
-- -
. I- D i s e i i o p o r Zdesgaste

169. 169
Donde :
Pf= 3 sY
p f = 7.44 x lo8 P a
La longitud de desgaste de la plancha
recolectora es igual a b'
V d = 0.857 x 0.227 x ed
V d = 0.194 ed
F = W = 587 N
a Ei, - !LCA
Se considera que cada pase de u n cangil6n
es un ciclo.
El tiempo entre el paso de un cangil6n
y otro es:
_______________ - ------
- 1.15 s
2.85 cangilones 2.85
______________- - 0.404 s
-
2.85 cangilones
1.
___-_-______--- -
2,85 cangilones
- 6.73 x min
Entonces:
___---O s
cicl = 148.59 ciclos/min
min

170. 170
------ -
ciclOs . 8 9 1 5 . 3 0 ciclos. /h
hora
Para una vida iitil de servicios de 500
horas, la distancia de desplazamiento del
punto de desgaste es:
xd = ----- x vida iitil de servicio
cic10
h
Xd= 8 9 1 5 . 3 0 x 0 . 8 5 7 x 500
Xd= 3820206.1 m
Para una superficie limpia
-3
k = 2.6 x 10
d
Reemplazando tenemos:
2.6 x x 58 x 3820206.1
0 . 194ed= 8
3 x 7.44 x 10
ed= 0.0135 m
Espesor de la plancha recolectora
e = e ed
P +
e = 0.0160 m
P
Se escoge u n espesor de 3 / 4 pulg.
CQlculo d e la soldadura
El cdlculo es similar a el de la secci6n
2.4.7, usando soldadura E 6 0 1 1

171. 171
Por cortante:
Por f l e x i 6 n :
f = ___-__-_- 2
154.95.9
b t
e
Como :
Entonces:
2 2
(---"--) 3 1
341 + (--------)
15495.92 -
r - Fv
te tC
f 15499.68
= -------- = 1 0 3 x 1 08
r
te
Donde:
t = 1 . 5 0 x 1 0- 4 q
e
Como :
t = 0.707 a
e
Entonces:

172. 172
-4
a F 2.12 x 10 ,
El manual de la AISC recomienda un tamaao
d e s o l d a d u r a 114" p a r a e s p e s o r e s 3 1 4 "
. . 2 . 4 . 1 8 . .I S E . .O. .Y. . CALCULO . DEL . . . . . . .
D .. B . . . . . . . . . . SIN FIN
CAlculo de fuerzas
RODAM
FIGURA55. E J E S I N FIN
D e l a f i g u r a 55:
F4: fuerza axial que la granalla
ejerce sobre el sin fin

173. 173
F5: fuerza radial que la granalla
ejerce sobre el sin fin
El m o m e n t o t o r s o r e n e l e j e e s :
T = P I x r
S
m3 z
T = 111.06 N- m
m3
C A l c u l o d e 1 0 s v a l o r e s F i y F;
Pot.
(Fi - F;) = 610.49 N
Como :
Reemplazando da:
Fi= 770.72 N
F;= 160.23 N
De la f i g u r a 56:
W : peso de la polea
P
Rl: reacci6n
R2: r e a c c i 6 n

174. 174
I 177 1 I
FlGuRA56. D I A G R A M A D E F U E R Z A S E N E L P L A N 0 XY
Datos:
W = 240.54 N
P
Fi= 770.72 N
F = P = lJ W = 1005.44 N
4 1 S
X
F4= R + R2
1
X X
Como :
R1 = R2
X X
F = P
4 1
X

175. 175
Entonces:
F4
R1 = . 2 . .
--
x
R1 = 502.72 N = R2
X X
CF = 0 (++I
Y
= 690.41 N (2- 23)
R1 + R2
Y Y
CM = 0 &+
0
0.153 ( F i + F; - W ) - 1.693 R2 =O
P
Y
R2 = 6 2 . 3 9 N (2-24)
Y
Reemplazando (2-24) en (2-23)
R1 = 628.02 N
Y
f 5 L = F5
177 1
FIGURA57. DIAGRAMA D E F U E R Z A S EN EL P L A N 0 XZ

176. 176
D e la f i g u r a 57:
f = 1211.76 N / m
5
R1 + R2 = F5
Z Z
= 1657.69 (2-25)
R1 + R2
Z Z
1.693 R 2 - 0.965 F 5 = 0
Z
R2 = 943.76 N (2-26)
Z
Reemplazando (2-26) e n (2-25)
R1 = 713.93 N
Z
L o s diagramas de fuerzas cortantes y m o m e n t o
f l e c t o r se d i b u j a n a c o n t i n u a c i 6 n .
El momento flector mgximo se presenta en
e l p u n t o U.
M m = 414.13 N-m

177. F
0
R 1X
3
1
U
11
1. I
R2X
[ RIZ
154, 127
I
1368
v1 7 13 3 N
M
1
k’ICXTRA58.DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE Y MOMENT0 FLECTOR
EN E L PLAN0 XZ

178. J
?I
2
1
___,
127 590
8
780 ,
62-39
51.35
86-16
FIGURA59.DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE Y MOMENT0 FLECTOR
E N E L P L A N 0 XY

179. 179
Cglculo del diiimetro del eje para cargas
estiticas:
Donde:
n = 1.2
8
S = 8.04 x 1 Pa, para m acero UNSG10240 (Ref.14)
0
Y
Entonces:
D 3 = 0.019 m
Ciilculo del diiimetro del eje para cargas
dingmicas
Donde:
Se= KaKbKcKdKeSl
El lfmite d e . resistencia a la fatiga de
una viga rotatoria es:
s;= 0.5 su
t
8
Sl= 0.5 x 8 4 3 x 10
S
=; 4.22 x lo8 P a
Entonces tenemos:
S e = 170466000 P a

180. 180
TABLA XV
FACTORES K
(Ref. 11)
Factores Condici6n V m
Maquinado 0.71
Ka
7.5< d <50 mn 0.85
'6
Confiabilidad 0 9
.0 0.897
Temperatura 160'F 1
Kd
- 1
Ke
- 1
Kf
D3= 0 . 0 2 8 m
Con el digmetro encontrado se determina
el factor . d e .seguridad para evitar fallas
por fluencia.
n = 4
Con el factor de seguridad encontrado se
determina el dizrnetro para evitar fallas
por fatiga.
D3= 0.042 m
Para evitar problemas de flexidn del eje
se utiliza un eje hueco de secci6n igual
a u n eje macizo.

181. 181
S e u s a un e j e d e :
Didmetro e x t e r i o r = 0.050 m
Didmetro i n t e r i o r = 0.025 m
D3 5 (Di&tro exterior) 2 - ( D i k t r o interior) 2
0.042 5 0.043
En e l punto G el momento flector es:
M = 218.48 N- m
G
Para cargas eststicas usando un material
UNSG43370 t e n e m o s :
D3= 0.024 m
Para cargas dindmicas:
TABLA XVI
FACTOR K
(Ref. 11)
Factor andici6n VAuxi
Ka Mapinado 0.68
Kb 7 . 6 ~ 6 0m
d 0.85
Kc Confiabilidad 0.90 0.897
Kd . Temperatura 160" F 1
Ke 0.61
Kf Kf= 1 + q (Kt - 1) 1.63

182. 182
SL= 5.39 x lo8 P a
Se= 170466000 P a
D3= 0.037 m /
Para D 3 = 0.037 se utiliza un eje macizo
de 0.040 m de digmetro. Este eje va
montado con un ajuste d e precisi6n a1 eje
hueco y soldado con soldadura de filete
alrededor del mismo.
FIGURA60. MONTAJE DEL EJE M A C I Z O F1
3L L
Y’ 31-g-
C Q l c u l o de la soldadura
El filete va a estar sometido a la torsihn,
usando E6011 tenemos:
T x D3/2
f = m3
________-___ < F
v J - V
Donde:
f V : esfuerzo de torsi6n aplicado
F V : esfuerzo d e torsi6n permisible

183. 183
J : momento polar d e inercia
F = 0.3 X S
v Y
Entonces:
te= 4 . 2 9
t = 0.707 a
e
Entonces:
-4
a = 6.07 x 10 m
El manual d e la AISC recomienda:
C d l c u l o d e l a h e l i c e d e l sin fin
Se calcula considerando que la helice es
una viga corta e n v o l a d i z o proyectada desde
el eje del sin fin. La carga se toma
paralela a1 eje concentrado en el radio
medio de la helice, el ancho de la viga
es igual a la longitud d e la h e l i c e medida
e n el radio medio.
De la figura 6 2 :
n d m e r o d e vueltas de la helice =9
nl :

184. N
156 100 X
Y) 0
Y)
f
X I
I
310 137 0 91
177 -
1
FIGURA 61. E J E DEL S I N F I N E 1:2 PENETRACION DEL E J E MAcIzo 120 mm

185. 185
W
I h
FIGURA62. REPRESENTACION DE LA HELICE DEL SIN FIN.
e * e s p e s o r de l a ht5lice
h'
L3: ancho de l a ht5lice
L 3 = 0.078m
L4: d i s t a n c i a a 1 r a d i o medio
L3
L4 :
L4: 0.039 m
Wh: c a r g a miixima que empuja la
ht5lice
W = V x w
h s
Wh= 1005.44 N

186. 186
r = 0.064 m
m
IWh
FIU63.DIAGRAMA DE FUERZAS DE LA H E L I C E
De l a figura 63:
CF = 0 (++I
Y
R1 = Wh
R1 = 1005.44 N
M1 = 0.039 Wh
M1 = 39.21 N-m
D i s e f i o p o r cortante
Usando u n a c e r o e s t r u c t u r a l A - 3 6
- -- < F
3v
Tmax 2A - v
3 x 1005.44 = 0.40 x 2.48 x 10a
2 x 2~ x 9 x 0.064 x e
-6
e = 4 . 2 0 x 10 m

187. 1005,44 N
3 9 - 2 1 N-m c-
} I
1005-44 N
v
M
*GuRA64. D I A G R A M A S DE F U E R Z A - C O R T A N T E Y M O M E N T 0 F L E C T O R

188. 188
Di.sefio p o r f l e x i 6 n :
3M 8
m
______________-------- - 1.49 x 10
2
~ T X9 x 0.064 x ( e l
-4
e = 6.60 x 1 0 m
Disefio por d e s g a s t e :
kd d'
%= -------
3pf
Donde:
p f = 7.44 x lo8 Pa
-3
kd= 2.6 x 10
F = 1005.44 N
Longitud por desgaste:
2nnr = 3.619 m
m
Volumen de desgaste
V d = 3.619 x 0 . 0 7 8 x ed
Vd= 0.282 ed
Cada 9 vueltas del sin fin es un ciclo.
El t i e m p o q u e s e d e m o r a e n d a r 9 v u e l t a s e s :

189. 189
9 t l = 10.35 seg.
Entonces:
___--_ - 347.83 cicloslh
ciclO
hora
Para una vida iitil de servicio de 1000
horas tenemos:
X d = 347.83 x 3.619 x 1000
X d = 1258796.8 m
Reemplazando tenemos:
e d = 0.005 m
Espesor de la helice
eh = e + ed
eh= 0.006 m
Se escoge un espesor de 114 pulg.
Desarrollo d e la helice
La helice del sin fin se construye por
pasos. Para hacer el desarrollo de la
helice se dibuja primero el alzado d e un
paso del s i n fin, (figura 65) para esto,
es necesario, dividir la semicircunferencia
de la vista en planta de la helice e n cierto
niimero de partes iguales, para luego

190. 190
levantar perpendiculares a1 alzado. A
continuaci6n se divide el medio paso del
alzado c o n e l mismo niirnero d e partes iguales
y por 10s puntos de divisidn se dibujan
perpendiculares a1 eje que a1 cortar a
las rectas verticales nos dan 10s puntos
de la helice..
Para encontar las longitudes desarrolladas
de la helice se dibujan triEingulos
rectdngulos c u y o cateto comunes es e l paso
P y 10s otros catetos son respectivos
desarrollos de las circunferencias d e base.
Las hipotenusas son las longitudes
desarrolladas d e la h6lice. .
Para el desarrollo de la h6lice se tonia
el radio R del alzado y se dibuja una
circunferencia que serd e l eje de la hBlice
A ambos lados se lleva la distancia del
38.75 m m encontrada e n e l alzado y s e trazan
en circunferencias interior y exterior.
Estas circunferencias deben tener las
longitudes desarrolladas de la hBlice
13 - 13 y 1 4 - 14.
CAlculo d e la soldadura
La h6lice v a soldada a 1 e j e por u n solo lado.

191. 2
E i:4 E i:4
DIBUJO DEL ALZADO D E UN DESARROLLO DE LA HELICE
PAS0 DEL SIN F I N
13 14
13
nx20 5
LONGITUD DESARROLLADA DE LA H E L I C E D E L S I N F I N E 1:s
FIGuRA65. DESARROLLO DE LA HELICE DEL SIN FIN.

192. 192
I
B I iaL !0-r ECA
FIGURA66. SOLDADURA DE LA HELICE
El cdlculo es similar a el de la secci6n
2.4.7. usando soldadura E6011.
Por cortante:
El v a l o r d e b l s e obtiene de la figura
65. que estd dado por la longitud de la
hipotenusa 1 4 - 14.

193. 193
b l = 0.219 m
Entonces:
Por flexibn:
Esfuerzo resultante
L L
fr= i f s 4- fb <
- 0.3 s
Y
= 0.707 a
te
a = 7.71 x 10
-4 m
El m a n u a l de la A I S C r e c o m i e n d a
a = 1/8 pulg.
Y
2.4.19 _____________________---_---_----_---_---
CALCULO SELECCION DE LA CHAVETA Y
. . . . . . . . . . .D.E.L. . E J E . D E L . . .I . . .F .I .N .
CHAVETERO ... ... S N
Usando la m i s m a nomenclatura de la seccidn

194. 194
2.4.14 las m e d i d a s d e la c h a v e t a y c h a v e t e r o
son:
b 2 = 0.012 m
h l = 0.008m
t 2 = 0.0045 m
t 3 = 0.OD37mi
Se usa acero UNSG10450.
Fuerza en la superficie
F3= 5553 N
Resistencia a1 cortante
= 0.577 s
ss Y
Y
= 1.86 x lo8 P a
ss
Y
1 = _____ = --
n
b 2 l1
l 1 = 0.008 m
Resistencia a1 aplastamiento
l 1 = 0.013 m

195. 195
La longitud minima de la chaveta es de
0.013 m.
La mayor fuerza de reacci6n estd en el
punto B.
R2= 945.82 N
Usando 10s factores de seguridad para
efectos dindmicos de mecanismos accionados,
10s valores de las cargas radial y axial
son: (Ref. 11).
F = 1.5 R2
r
F r = 1418.73N
F = 1.5 R2
ax X
Fax
= 754.08 N
La carga equivalente e s :
F = XVF + YFax
e r
Donde :
Fe: carga radial equivalente

196. 196
F r : carga radial aplicada
Fa: carga axial aplicada
X : factor radial
v : factor de rotaci6n
Y : factor de empuje
De Ref. 1 1 se obtiene
X = 0.56
Y = 1.4
v = l
Entonces:
F = 1850.20 N
e
La capacidad bdsica de carga que soporta
el rodamiento es:
El valor LIOh se obtiene de la tabla 9-5
(Ref. 11) para m5quinas de servicio de
8 horas que no se usan permanentemente.
2000 h
LlOh=
Cb = 7338.60 N
CBlculo para el otro rodamiento
R1 = 950.84 N

197. 197
%= 502.72 N
X
F = 1426.26 N
r
Fa= 754.08 N
X = 0.56
v = l
Y = 1.4
Fe= 1854.42 N
C b = 7355.34 N
Se escogen rodamientos que soporten la
mayor carga.
Las chumaceras son de fundici6n gris y
llevan retenedores de polvo.
2.4.21 . . . . . . . . .DE .L A . POTENCIA . . . . . . . .
CALCULO . . . . . . . . . . . . INERCIAL
Aplicando el principio de D' Alember que
expresa que las fuerzas externas q u e actuan
sobre el sistema son equivalentes a las
fuerzas que actuan en el.
C F s = M at
C M = I a
S
Donde:
I F : sumatoria de fuerzas inerciales
S
del sistema
M : masa total

198. -
,
8 N
c 00
0
P
FIQJR.467. C H U M A C E R A S DEL S I N F I N

199. 199
a -
t-
aceleraci6n tangencial
E M s : sumatoria de momentos
inerciales del sistema
I : inercia total
a : aceleracibn angular
Para el sistema de recolecci6n y elevaci6n
queda:
Mt= 01 ( + 21 + 1 + Iei + 9%) +
I
C P
- l a at r,
m
Donde :
Mt : momento inercial total
Ic : momento de inercia de la catalina
I : momento de inercia de una polea
P
: momento de inercia del eje superior
Ies
Iei : momento de inercia del eje inferior
Ih : momento de inercia de un paso de
h6lice aproximado a un disco hueco
Mca: masa de un cangilbn
rl : radio de curvatura del cangildn
Las masas de cada elemento se tabulan
a continuacibn:
3
Peso especifico delacero= 7.85 x l o 3 Kg/m
3 3
Peso especifico de la fcmdici6n gris= 7.13dO Kg/m

200. 200
TABLA XVII
MASAS DE LOS ELEMENTOS QUE COMPONEN L O S SISTEMAS DE
RECOLECCION Y ELEVACION
M 0.76
c1
Catalina
M 0.33
C,
Polea M 2.50
P
0.05
03
.6
Meil 0.64
E j e inferior 1.76
2
M 0.13
ei3
slice 0.15
0.09
CQlculo de 10s momentos de inercia
2
0 . 7 6 x (0.28312 + 0.33 x ( 0 . 1 2 1 )
I = 8 8
C
2
Ic= 8.21 x Kg-m
2
I =
. 2.50 x (0.358)
P 8
2
I = 0.04005 Kg-m
P
n n
1 4 0.05 x (0.035)'
. + 0 . 3 6 x (0.040)'
es 8 8

201. 201
= 8 x Kg-m 2
Ies
I .= 0 . 6 4 x (0.04012 + -1.76 (o.0502+ o,0252)
el 8
+- (0.0502 + 0.0402>
8
I .= 8.8 x Kg-m 2
el
I = -0.15 (0.2052 + 0.0502 )
h 8
Ih= 8.3 x 10-4 Kg-m 2
C5lculo de la aceleracidn angular
E c u a c i 6 n de m o v i m i e n t o a n g u l a r
w=w
0
+ a ta
Donde:
w : velocidad angular de r4gimen
: velocidad angular inicial
w O
ta: tiempo que se tarda el motor
en llegar a la velocidad de
rggimen.
Entonces:
Datos:
w
0
= o

202. 202
u = 5 . 4 4 6 rad/s
ta= 0 . 5 s
Entonces:
a = 10.89 rad/s 2
C6lculo de la aceleraci6n tangencial
a=c1
t rl
2
a = 2 . 3 4 m/s
t
El momento inercial total queda:
M = 0.191 K g f . m
t
Mt= 1.868 N-m
Potencia inercial
= Mt x w x n
'inercia
Donde:
n : factor de seguridad = 2
: 1.868 x 5.446 x 2
'inercia
'inercia : 2 0 . 3 5 Watts.
Con lo que se verifica el valor de la
potencia inercial usado e n la secci6n 2 . 4 . 9 .

203. 203
La estructura est5 compuesta biisicamente
de cuatro partes (Plano 7 . 0 . 1 ) .
Tapa superior
Estructura superior
z
Estructura intermedia ~
Estructura inferior 1 1 i &ca
T o d a la c a r g a e s s o p o r t a d a por la e s t r u c t u r a
,
inferior. Esta carga se puede repartir
uniformemente y la estructura se considera
continua.
FIGuRA68. CARGAS APLICADAS EN LA ESTRUCTURA INFERIOR
DEL SISTEMA DE ELEVACION.

204. 204
Donde:
We: carga t o t a l que soporta la
estructura inferior
e : espesor de l a e s t r u c t u r a
e
E l v a l o r d e We s e d a e n la t a b l a XVIII.
TABLA XVIII
VALORES DE CARGA QUE SOPORTA LA ESTRUCTURA
Elemento Peso (N)
&to reductor 550.00
Polea 240.54
18 Cangilones 155.58
Catalina conducida 104.68
Catalina conductora 66.82
2 Tensor 410.00
E j e superior 39.38
Tapa superior (aproximado) 297.94
Gtructura superior (aproxkdo) 434.58
Estructura interrredia (aproximado) &1.99
Carga total 1289.03
Gmra separadora de polvos (aproximado) 562.51
Tolva de coleccib (aproxiTlado3 63.20
k t o s (aproximado) 644.09
T O T A L 5500.33 N
We= 5500. 33n
Donde:

205. 205
n : factor de correcci6n d e carga
n : 3
Entonces:
: 16000.99 N
e'
Analisis para evitar pandeo:
Se asume que la estructura estd simplemente
apoyada en la parte inferior y libre en
el extremo superior.
Se asume u n espesor de 0 . 0 0 1 6 m ( 1 / 1 6 pulg).
Cdlculo del Brea transversal
AeS= a e x h c - (ae- 2e,) (he - 2ee)
2
AeS= 0.003 m
CBlculo del momento de inercia mlnimo
'T
0
0
4
FI-69. SECCION DE L A ESTRUCTURA

206. 206
I = y2dA
X
Para este caso:
CZilculo d e l r a d i o d e g i r o minim0
r = 0.101 m
X
Datos:
E = 2.0 x Pa
S = 2.48 x lo8 Pa (A- 36)
Y
K = 2
Cc= 126.17
r r
X X
L
--_ - 2 7 . 1 3
e
r
X
e
Como -- < c c se u t i l i z a l a f 6 r m u l a parab6lica
r
X
de pandeo

207. 207
2
Carga critica
=O A
w es - We
1.39 x lo8 x 0.003 2 16000.19
417000 2 16000.99
Esto asegura que la estructura no fallard.
En condiciones normales de trabajo el sin
fin recoge:
Granallas:
Q = 17.97 N / s
g
y arena de moldeo:
= 0.30 N / s
qP
Entonces el flujo total que entra a1 sin
f i n e s de:

208. 208
Q = Q, + qp
Q = 18.27 N / s
El valor de q se obtiene de la siguiente
P
manera:
Datos:
Dihtros de la msa rotatoria % = 1.600m
3
Peso especifico de la arena Y a = 22072.5 N/m
Se supone una capa de 2 milimetros sobre
la mesa que fluye a1 sin fin e n u n tiempo
de 5 min.
Volumen de la arena:
-3 3
V = 4.02 x 10 m
a
Entonces:
Ya x a
'
P= ---t----
q = 0.30 N / s
P
Si el flujo de granalla y arena se reparte
uniformemente en el sin fin, la carga de
cada paso serP:
q =-- Q x N o Paso x t l
9

209. 209
Donde:
t l : es el tiempo que se demora
el sin fin en transportar
la carga una distancia igual
a un paso (1 revoluci6n).
Entonces:
q = 2.03 x '
N Pasos
Carga por pasos
q l = 2.03 x 1 = 2.03 N
q2= 2.03 X 2 = 4.06 N
q3= 2.03 x 3 = 6.09 N
q4= 2.03 x 4 = 8.12 N
q5= 2.03 x 5 = 10.15 N
q6= 2.03 x 6 = 12.18 N
q7= 2.03 x 7 = 14.21 N
q8= 2.03 x 8 = 16.24 N
= 2.03 x 9 = 18.27 N
99
-_--____
Total 91.35 N
En el elevador, cada cangil6n se carga
con:
q c = 6.09 N
c

210. 210
Como el sistema estA formado por 18
cangilones; 9 de ellos siempre tendrdn
carga.
Carga totak de 10s cangilones = 6.09x9=54.81N
ESTRUCTURA
La estructura del sistema estd formada
bdsicamente de cuatro partes que van una
por encima de la otra. La fabricacidn
se hizo a base d e planos.
Las dos tapas superiores fueron fabricadas
a patir de planchas, las mismas que fueron
cortadas, dobladas y soldadas.
La estructura superior a1 igual que las
tapas, se doblaron y soldaron. Luego se
prepararon las planchas que iban a formar
la bandeja recolectora y e l marco d e soporte
del separador d e polvos que tambi6n fueron
soldados.
La estructura intermedia fue doblada y
soldada, previamente se realizd la abertura
en la parte posterior que comunica con
el sistema de extracci6n de polvos.

211. 2- . -.
I
-- , .
.
. .a:- . .
FIGURA 7 . TAPA
0 DERECHA SUPERIOR. SISTEMA DE ELEVACION

212. 212
La estructura inferior se dobl6 y sold6.
En la parte posterior s e realiz6 la abertura
para el montaje de la puerta de 10s
cangilones y otra para el ingreso de la
granalla de alimentacihn. En la parte
anterior se realizaron las dos aberturas
para extracci6n de polvos.
Tanto las tapas c o m o las diferentes partes
que conforman la estructura del sistema
llevan en sus extremos dngulos de acoples
soldados.
La base del motor se fabric6 en partes
separadas. El tornillo regulador fue
fabricado en el t o r n o , a 1 igual que el eje
de la base y el regulador de la base.
La plancha base, el acople de base y el
acople regulador fueron cortados a partir
de planchas de espesores dados y en base
de plantillas. Una vez fabricadas las
partes, fueron soldadas.
TEMPLADOR, CHUMACERAS, POLEAS
Estos elementos fueron fabricados de
fndicihn gris, 10s mismos que despugs de
haber sido desmoldados fueron maquinados
ddndoles el acabado final.

213. 213
,~ -c
I I
FIGURA 71. TAPA IZQUIERDA SUPERIOR. SISTEMA DE ELEVACION
EJE DEL SIN FIN
S e c o r t 6 el e j e h u e c o a l a m e d i d a r e q u e r i d a
Se torneo internamente el eje hueco para
permitir el montaje de 10s ejes macizos.
Se cortaron y se tornearon 10s dos ejes
macizos. Finalmente se montaron y se
soldaron 10s dos ejes macizos en el eje
hueco.

214. FIGURA 72. ESTRUCTURA INTERMEDIA. SISTEMA DE ELEVACION

215. FIGURA 73. ESTRUCTURA SUPERIOR. SISTEMA DE ELEVACION
..
FIGURA74. BASE DEL MOTOR. SISTEMAS DE RECOLECCION Y
ELEVACION.

216. 216
A R T E S A Y PLANCHA RECOLECTORA
Se fabricaron a partir de espesores
calculados. La curvatura de estas planchas
se la realiz6 por rolado verificzndola con
plantilla. Finalmente fueron soldadas a
la estructura.
E J E SUPERIOR
Se fabricaran a partir d e u n eje die dismetro
un poco mayor a1 requerido. Fue torneado
y luego rectificado en las partes que lo
requerian. Luego se realizaron dos
chaveteros.
CANGILONES
Se fabricaron en base a plantillas, que
permitieron cortar las planchas a l a medida
requerida, para posteriormente soldarlas
de acuerdo a las indicaciones del plano.
L u e g o s e perforaron 10s agujeros p a r a colocar
10s remaches.
H E L I C E DEL S I N F I N
Se fabric6 por paso e n base a una planti.lla,
para luego montarla en el eje y soldarla
a1 mismo tiempo a este y a la siguiente

217. FIGLJRA 75. ARTESA. SISTEMA DE RECOLECCION

218. 218
36 ! i c e .
'COLVA DE RECOLECCION Y T O L V A D E ALIMENTACION
Se cortaron sus partes e n base a plantillas.
Luego se soldaron de acuerdo a 10s planos
de construcci6n y finalmente se sujetaron
con pernos a la cdmara separadora de polvos
y a la estructura inferior respectivamente.
- - - _____ - -~ ___ -
_._
FIGURA 76. CANGILONES REMACHADOS A LA BANDA
2.4.25 M O N T A J E D E A C U E R D O AL D I S E N O
-_______-_________-_--------
Una vez fabricados todos 10s elementos del
sistema, se procede a1 montaje de las
diferentes partes de la estructura. Previo
a esto se fabrican 10s empaques, que van

219. 219
en las uniones. Las partes d e la estructura
van empernadas.
FIm77. FABRICACION DE LOS EMPAQUES
Se presenta tanto la artesa c o m o l a plancha
recolectora, para luego ser soldadas.
La artesa tambien v a soldada a la e s t r u c t u r a
de la mdquina en sus tres lados libres.
En el eje del sin fin se montan la polea
y 10s rodamientos, para luego alinearlos
con respecto a la artesa y ajustar 10s
rodamientos e n sus cajas.

220. 220
I
FIGURA 78. MONTAJE DE LA ESTRUCTURA
Se procede a1 montaje del eje superior.
En este eje se coloca la otra polea y 10s
rodamientos. Simultzneamente se emperna
la estruct.ura del templador de la banda
a la estructura superior del sistema.
Finalmente se monta el eje en el templador
ajustando sus rodamientos.

221. FIGURA79. MONTAJE DEL SIN FIN. SISTEMA DE RECOLECCION

222. I
i
i
i
!
!
i
!
i
i
FIGuRA80. MONTAJE DEL EJE SUPERIOR. SISTEMA DE ELEVACION
FIGURA 81. ESTRUCTURA SUPERIOR. SISTEMA DE ELEVACION

223. 1 r
FIGuRA82. MONTAJE DE LA ESTRUCTURA CON EL EJE. SISTEMA
DE ELEVACION.

224. 224
BIBLIOIEC.4
FIGURA83. REMACHADO DE LOS CANGILONES EN LA BANDA
Una vez remachados 10s cangilones en la
banda, se realiza el montaje de esta en
el sistema. La banda se une por medio
d e pinzas "dientes de lagarto" y se tensa

225. 225
ajustando el tornillo regulador del
tensor. En este momento se alinea la
'banda y se ajustan las poleas.
Se monta el motor y las dos catalinas.
Posteriormente se coloca la cadena y se
regula su tensidn por medio del tornillo
regulador de la base.
Finalmente se monta la tolva de
alimentacidn, la puerta de 10s cangilones
y se coloca las tapas superiores de la
estructura.
El sistema estd montado de tal manera
que facilita el mantenimiento y desmontaje.
Para engrasar 10s rodamientos solo es
necesario sacar las tapas de las cajas.
Para sacar la banda, se deben separar
las pinzas. Para desmontar el eje
superior, se 'tiene que sacar la tapa del
templador y para desmontar el eje del
sin fin, se tiene que sacar el soporte
de la caja de rodamiento trasero.
Las partes principales de'l-:Sistema de:. extracci6n
de polvos.se enumeranzen la figura 84.

226. FICURA 84. SISTEMA DE EXTRACCION DE POLVOS. 1. C&ma separadma
de polvos. 2. Tam del s h t e m de elevaci6n y de l &a
a de linpieza
3. k t o s 4. %tar. 5. Vepltilador extractor. 6. T r q de polvos.

227. 227
Las funciones principales del separador
de polvos son:
1. Remover la arena principalmente
2. Controlar el tamafio de las granallas
Una vez que las granallas y sus contaminantes
dejan 10s cangilones, caen en la bandeja
recolectora que estd unida a1 separador
de polvos.
El separador estd formado bssicamente por
dos planchas inclinadas a 52.5" que guian
las granallas hasta la tolva de colecci6n.
Las granallas se hacencaer desde la iiltima
plancha en forma de cortina mediante una
tercera plancha pivoteada en forma de
compuerta que ordena el flujo.
A travCs del flujo de granallas se hace
pasar un flujo de aire separando de esta
manera las partes contaminantes de las
granallas, llev5ndolas hasta 10s ductos
de extraci6n.
Antes del ingreso de las granallas a la
tolva de colecci6n se coloca una malla que
impide el ingreso de particulas de mayor

228. GRANALLAS TOLVA DE MATERIAL
DESVIADAS COLECCION GRANDE
FI-85. ESQUEMA DEL SEPARADOB DE POLVOS

229. 229
tamafio a la tolva. Dichas partfculas
resvalan hacia una tolva ubicada junto a
la de colecci6n.
Algunas granallas son desviadas de su ruta
por el flujo de aire, las mismas que se
recogen en otra tolva que tambien estd junto
a la de recolecci6n.
La estructura del separador se detalla en
el plano 7.10.10
CQlculo del espesor de las planchas
inclinadas por desgaste.
(3)
FI(xIRA86. PLANCHAS SOMETIDAS A DESGASTE
El cdlculo se lo realiza incluyendo la
longitud del desgaste de la bandeja

230. 230
recolectora.
Longitud del desgaste de la bandeja
recolectora = 0.290 m.
Longitud de la plancha (2) = 0.324 m.
Longitud del desgaste de la plancha
(2) = 0 . 2 9 4 m.
Longitud de la plancha (3) = 0.324 m.
Longitud de desgaste de la plancha
(3) = 0 . 0 9 0 m.
Longitud del desgaste total = 0.670 m.
Ancho de las planchas - 0.180 m.
Entonces:
Vd= 0.670 x 0.180 x ed
Vd= 0.121 ed
Y
Donde
Pf= 3 s
Y
Usando A - 36
3 P f = 7 . 4 4 x lo8 Pa

231. 47.74
29.06
.J?ICXRA87. CALCULO DEL VALOR DE F. SISTEMA DE EXTRACCION

232. 232
F = carga mixima de un cangildn
x Cos 5 2 . 5 "
F = 29.06 N
-3
Kd= 2.6 x 10
Se considera que cada descarga de un
cangil6n es un ciclo. De la secci6n
2.4.17:
= 8915.30 ciclos/h
Con una vida iitil de 1000 horas, la
distancia de desplazamiento del punto
de desgaste es:
Xd= 8915.30 x 0.670 x 1000
Xd= 5973251 m
Entonces:
ed= 0.0017
Se escoge un espesor de 3/32 pulg.
Las velocidades de succi6n y -de disefio
estdn dadas en las Tablas 4-1 y 4-2 (Ref. 16). .

233. 233
v su= 2.54 m/s
VD = 17.78 m/s
Capacidad de transportes de arena. Secci6n
2.4.23
q = 0.30 N / s
P
Caudal de arena transportado:
- 1 . -
-5 3 - .-,?-ECA
Q = 1 . 3 6 x 10 m /s
P
Caudal de aire transportado:
Tomando para el ramal ac (figura 88)
didmetro de:
Dac= 0.254 m
Para el ramal bc un diimetro de:
Dbc= 0.178 m
Y para el ducto principal cd:
Dcd= 0.254 m
Tenemos :
3
= 0.90 m / s
Qac

234. 2 34
Entonces:
Qcd= Qac + Qbc
3
Q c d z 1-.34 m / s
V c d = 26.44 m / s
Capacidad d e transporte de aire:
Donde :
3
YA: p e s o e s p e c f f i c o d e l a i r e =12.64N/m
q a = 1.34 x 12.64
= 16.94 N / s
‘a
Caudal total transportado
Qt= Q
, + Qcd
Qt= O f l o + 1.34
3
Q t = 1.34 m / s
Capacidad total de transporte

235. 235
= (0.30 + 16.93) 1.3
qt
= 17.23 N / s
qt
Peso especifico de la mezcla
qt
y = --
Qt
Cdlculo de las presiones de trabajo
La energia que necesita suministrar
el ventilador para que el sistema funcione,
es la utilizada para vencer las diversas
resistencias que se oponen a1 flujo de la
mezcla a travds de la tuberia de transporte.
Esta energia puede ser expresada en funcidn
de la diferencia de presidn y de la velocidad
de la mezcla en el interior de la tuberia.
La diferencia de presidn total es la suma
de las caidas de presidn a lo largo de todo
el equipo y son las siguientes:
1. Aceleraci6n de la arena desde el estado
de reposo.
La arena entra en la tuberia a una velocidad
muy lenta y es acelerado hasta la velocidad
de disefio, absorviendo energia e n el proceso.

236. 236
Dicha energfa esti expresada por:
Donde:
(P, - P2l1: diferencia de presi6n
debido a la aceleraci6n
: constante para considerar
F6
las perdidas en la
zona de aceleraci6n
debido a la turbulencia,
reaceleraci6n de la
arena en colisi6n con
la pared, etc.
: aceleraci6n de la
gravedad.
El valor de F 6 (Ref. 4 ) se lo determina
experimentalmente
F6= 2
Entonces:
2
(PI - P2I1= 4 1 4 . 8 4 N/m
Como en el sistema existen dos entradas:
2
2 (P, - P2 ) 1= 829.68 N/m

237. 237
2. Rozamiento d e tuberfa
Una vez que la arena ha sido acelerada es
transportada a lo largo de la tuberia, la
cual produce un rozamiento con las paredes
internas de 10s diferentes dispositivos
que constituyen el sistema. generando una
caida de presi6n que se expresa como sigue:
Donde:
(P, - P2I2: diferencia de presi6n
debido a1 rozamiento
en las paredes.
F7 : coeficiente de fricci6n
para tubos rectos.
D : didmetro de la tuberia.
L : longitud de la tuberia.
El valor de F2 se lo obtiene de la figura
3 . 3 0 (Ref. 4 .
)
F7= 0.015
De acuerdo a la figura 88 las longitudes
son:
Para Dad= 0.254

238. 238
.
FIQJRA88. MEDIDAS DE LOS DUCTOS
P a r a Dac= 0.178 m
Lbc= 1.088 m
Entonces:
2 2
(P1-P212=
F7 x V D t ' tat,
- + F7 d
c
' xyt (-4+
2g Dad 2g Daa
F xVD
+ 7

239. 239
(P1 - P212= 85.48 N/m 2
3 . Cambios d e d i r e c c i b n
Los codos producen resitencia a1 flujo
y las perdidas se expresan como sigue:
En el sistema existen:
3 codos a 90"
1 cod0 a 135"
1 unidn a 45"
El valor de F3 se toma de la Tabla 4 de la R e f . 4.
Para un cod0 de 9O0,Rc/Dc= 1.16; F8= 1.5
(P1 - P2)3= 311.13 N/m 2
Para un cod0 a 90" con V = 26.44
ad
(P1 - P2I3= 688.02N/m 2
Para un cod0 a 135" ; F8= 1.0
2
(P, - P213= 207.42 N/m
Para una unidn a 45" ; F8= 0.56
(P1 - P213= 116.16 N/m 2
Perdidas totales por cambio de direccidn:

240. 240
2
(P1 - P2l3= 2010.75 N/m
4. Fuerzas gravitacionales
Como la arena es elevada un tramo de
0.720 m, se debe considerar su caida de
presi6n.
Donde:
H : es la altura a ser elevada ,LCA
Fg: factor correctivo Por
resvalamiento 1.5
2
(P, - P 1 = 8.18 N/m
2 4
5. La caida de presidn que provoca el
filtro que se encuentra en la trampa de
2
polvos e s aproximadamente de 100 N/m
(0.4 pulg H20) (Ref. 18).
(p, - P ) = 100 N/m 2
2 5
CBlculo de la caida de presidn total
( 1 P ) = 829.68 + 85.48 + 2010.75 + 8 1 + ux)
Py2t .8
L
( 1 P ) = 3034. 09 N/m
P-2t
2
( 1 P ) = 3096.60 Kg/m
P-2t

241. 241
Balance d e l sistema e n e l punto C
R;anal a VPa=
c fm) 0.76 pulg 3 = 189.18 N/m2
3500-
= 0
(1P)c
P-2a -414.84 + 14.89 + 311.13 + 8.18
2
(1P)
P-2= = 749.04 N/m
s Pac= -VPa - (P1- P2Iac
= -938.22 N/m 2
'c
a
Ramal bc
2
V Pb= 189.18 N/m
= 414.84+19.02+116.16+207.42
( 12
'- ' bc
2
= 757.44 N/m
2
'
-
1
( 'bc
S Pbc= -189.18 - 757.44
2
= -946.62 N/m
'c
b
Como :
s Pac= 0.99 s Pbc
Entonces se considera que el sistema estd
balanceado.
P6rdida estd.tica corregida en el punto d
Donde:

242. 242
(P1-P2)cd=51.57+2~688.02+100
2
(P1-P2)cd=1527.61 N/m
Entonces:
S Pd= - 946.62 - 1527.61
2
S P d = - 2474.23 N/m
Pdrdida eststica total
s Pt= s Pd +
s Pbc
S P t = 2474.23 - 946.62
2
S P t = 3420.85 N/m
S P t = 349.06 m m H 2 0
S P t = 13.74 pulg. H 2 0
La potencia requerida por el sistema es:
Donde:
Pv: potencia d e l ventilador
SPt: p 6 r d i d a e s t l t i c a t o t a l
Qti c a u d a l t o t a l
0 : eficiencia del ventilador
(0.5 a 0 . 9 )
Entonces:

243. 243
3
0.44 m /s
1 7 . 7 8 m/s
0,178 m
FIGURA89. CALCULO DE LOS DUCTOS DEL SISTEMA
_________-_---
= 3420.85 x 1.34
pV
lo3 0.9
P v = 5.09 Kw
2.5.4 DISEWO DE LA TRAMPA DE POLVOS
____L________________--_-----
La trampa de polvos va colocada antes
del ventilador.

244. Tiene la funcibn de retener'qa arena y
permitir el paso del aire, para evitar
que la mezcla provoque un deterioro
excesivo del ventilador.
Estd formado por una caja de seccibn mayor
que la del ducto principal, dentro de
la cual se coloca una malla que (::det-i&ne
el paso de la arena.
Esta malla es de fPcil remocidn con el
propdsito de limpiarla cada vez que se
use el sistema.
2.5.5 ___________---____---
SELECCIOB DEL EXTRACTOR
El ventilador se selecciona de acuerdo
a 10s resultados obtenidos en el cPlculo
de las perdidas de presidn estlticas y
del caudal necesario para lograr la
separaci6n y el transporte de la arena.
De acuerdo a lo dicho, el ventilador se
selecciona con 10s siguientes datos:
S P t = 349.06 m m H20
3
Qt = 1.34 m / s
. . .

245. TAPA
CA JA
FIQJRA90.TRAMPA DE POLVOS. SISTEMA DE EXTRACCION.

246. DUCTOS
Los diferentes ductos se fabricaron en
base a las medidas que se calcularon.
Las planchas cortadas a la medida, se
rolaron longitudinalmente, se fabricaron
las bridas con 10s respectivos agujeros
a partir de plantillas y se soldaron 10s
a 10s ductos.
CODOS
Los codos se construyeron realizando el
desarrollo de 10s mismos en cartulina,
luego se soldaron las bridas.
ENTRADA DE POLVOS
Fue construida en base a plantillas de
cartulina y soldada a 1 ducto de absorsi6n.
Una vez fabricado 10s ductos, se unen
mediante soldadura 10s ramales de absorsi6n
TRAMPA DE POLVOS
La trampa de polvos se la construye en
base a plantillas. Se cortan las partes,
se realizan 10s agujeros y se las une

247. QU FABRICACION
91. DE DUCTOS. SISTEMA DE EXTRACCION
1j
I
1
i
I1
j
i
i
!
!
i
.
F'ICXTRA 92. FABRICACION DE DUCTOS. - SISTEMA DE EXTRACCION

248. 248
con soldadura. Los filtros intercambiables
de malla, se fabrican con la misma medida
de la secci6n de la trampa. La tapa de
la trampa d e polvos se construye por planos
a partir de plancha de acero.
SEPARADOR DE POLVOS
La fabricaci6n del separador de polvos
se la realiza por separado.
El cuerpo del separador que se hace en
base a plantillas cortando las planchas
y realizando perforaciones, para luego
soldarlas.
Las dos tolvas pequefias que recogen las
granallas desviadas tambien son elaboradas
en base a plantillas.
Los marcos son soldados y perforados con
la ayuda de plantillas, a1 igual que la
tapa del'cuerpo del separador.
La bisagra de la tapa es torneada y soldada
en base a planos de construcci6n.
Finalmente todas las partes del separador
de polvos son unidas con soldadura.
Las planchas inclinadas se cortan a la

250. FIGURA 95. F A B R I C A C I O N DE LA TRAMPA DE POLVOS.
i
!
.
FICXRA%.FABRICACION DEL SEPARADOB DE POLVOS.

251. 251
medida determinada y se unen a1 cuerpo
del separador sold3ndolas, dPndoles la
inclinacidn correcta.
La compuerta que va en el interior del
separador se la fabrica e n base a planos
de construccidn.
La malla que va por arriba de la tolva
de coleccidn se la puede fabricar en el
taller o adquirir prefabricada.
Una vez fabricado todos 10s elementos
del sistema, se procede a1 montaje de
las partes. Previo a esto se fabrican
10s empaques de las uniones empernadas.
--_I
F ' I ~ 9 7 . F A B R I C A C I O N DE EMPAQUES

252. Fm 98. MONTAJE
. I DEL SEPARADOR DE POLVOS. SISTEMA DE
EXTRACCION.

253. FICXJRA 99. MONTAJE DE LOS DUCTOS. SISTEMA DE EXTRACCION

254. UXR 100. MONTAJE
CTA DE LOS DUCTOS. SISTEMA DE EXTRACCION

255. Se realiza primero el monta-htdel separador
de polvos con sus partes constitutivas,
comprobando que la uni6n con la estructura
del sistema de elevaci6n quede correcta
para que no se produzcan fugas de arena
con granallas.
Posteriormente se montan 10s ductos y
codos con sus respectivos empaques y
finalmente la trampa de polvos y el
ventilador.
Las partes principales del sistema dosificador
se muestran en la figura 1 0 1 .
El flujo d e granallas que debe dejar pasar
el ducto es de:
Q = 17.97 N / s
g
Este flujo es el que necesita la turbina
para trabajar en condiciones normales.
El cdlculo del ducto de paso se lo hace
experimentalmente, s imu 1 and o las
condiciones de trabajo. De esta manera
se selecciona un ducto de 0 . 1 1 8 m de largo

256. FIGJRA101. SISTEMA DOSIFICADOR. 1. Duct0 de pas0 de granallas
2 chpuerta 3. t-kcanisrrp accionadar.
.

257. 0
c
c
c
I
FIG-% 102. DUCT0 DE PASO DE GRXNALLAS

258. 258
y de 9 . 0 8 x l o m 4 de Brea. Este ducto
permite un flujo igual a
Q,c o n un Area
efectiva de 7 . 0 7 x 10
-4
m
2
.
Ademds la parte exterior del ducto debe
estar provista de apoyos que sirven como
centro de rotacidn de la compuerta.
La compuerta estA formada por una plancha
curva que es accionada con el mecanismo
de cuatro barras y rota alrededor de 10s
apoyos del ducto de paso de granallas.
Esta compuerta obstruye el paso de
granallas en condicidn normal y a1 rotar
45" permite el paso de granallas en
condici6n normal abierta.
CQlculo por desgaste
FW 103. PLANCHA
I CURVADA DE LA COMPUERTA

259. 259
Donde: "...,.
z1 .J L ! {->-Ic q
L
P f = 7.44 x lo8 Pa (A-36)
- 3-. 3
V d = 4.61 x 10 ;e
d
rn
k d = 2.6 x loJ
F = 1289.03 N
X d = 18144 m ( V i d a i i t i l 80 h).
Entonces:
e = 0.006 m
d
Se escoge un e s p e s o r de 114 p u l g .
Calculo del momento torsor requerido por
l a compuerta para d e j a r l a p o s i c i 6 n normal
cerrada.
FICXlRA 1%. D I A G R A M A DE FUERZAS DE LA CONPUERTA

260. 260
De la figura 104
M D= f c XOE
Donde:
MD: torque necesario para mover
la compuerta
fC : x wo
--
OD: distancia entre el punto de
apoyo a1 punto de acci6n
de la carga W
W o : carga equivalente a1 volumen
de un cilindro de diAmetro
igual a1 del ducto de paso
y altura a la del ducto mds
la altura de la tolva de
colecci6n.
W o = 27.83 N
Entonces:
MD= 1.78 N-m
El mecanismo accionador estd formado por
un sistema articulado de cuatro barras
y tiene la funci6n de abrir y cerrar la
compuerta del sistema.

261. MS
--TI--
A-
m
81
----
-1-
Fl(:.X? 105- C O M P U E R T A . SISTENA DE EXTRACClON

262. 120°
I
A - A
FIGtR4 106. COMPU.ERTA. SISTEMA DE EXTRACCION

263. 263
El sistema de cuatro barras estd formado
por 2 balancines, 1 acoplador y 1 lfnea
de centros fijos. Las longitudes de estos
eslabones se han tornado de tal manera
que :
- Permite la rotaci6n de la compuerta.
- El mecanismo sea autoasegurante en la
posici6n abierto.
- La ventaja mecdnica tienda a infinito.
- Ocupe poco espacio
- Tenga fdcil operaci6n
Cdlculo de fuerzas y momentos
En la posici6n normal cerrada tenemos:
figura 107.
Datos:
---
0 2 A = 0.104 m
--
AB = 1.080 m

264. 17 .
FIGURA107. SISTEMA ARTICULADO DE 4 BARRAS EN POSICION
NORMAL CERRADA.
B
-
% -
FICxlRA108. SISTEMA ARTICULADO DE 4 BARRAS EN POSICION
NORMAL ABIERTA.

265. 265
A
FICXlRAl09.DIAGRAMA DE FUERZAS E : 5 m/m
---
BO - = 0.150 m
4
MD = 1 . 7 8 N-m
Cdlculo grdfico:
Escala del dibujo, 5 m/m. Esto significa
que 1 m del dibujo representa 5 m de
eslabonamiento.
Escala de las fuerzas, 250 N/m. Esto
significa que 1 m del dibujo representa
u n a f u e r z a d e 2 5 0 N.

266. 266
Partiendo del eslab6n 4, se calcula la
fuerza midiendo la d i s tanc ia
F34
perpendicular hasta . e l punto O4 . La
direcci6n de F34 es paralela a1 eje del
eslab6n 3.
M4
F34= 0,140
F34= 12.71 N
BIB!-!'; ECA
La reacci6n F14 tiene la misma direcci6n
y sentido contrario que F34.
El eslabdn 3 estd sometido solo a
compresi6n. Las fuerzas tienen direcci6n
a1 eje y el mismo valor que F 34 *
F43= -F34
El eslab6n 2 tiene una fuerza F 3 2 de igual
direcci6n y
sentido contrario a F23
una reacci6n - -F 3 2 .
- Midiendo la
12
distancia perpendicular a F32 hasta O 2
y multiplici5ndola por F3* obtenemos el
momento M2,.
M2= F 32 x 0.093
M2= 1 . 1 8 N-m
El momento requerido para mover el

267. FIGURA110. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE DEL ESLABON 4.
FICXlRA111. DIAGRAMA DE CUEBPO LIBRE DEL ESLABON 2.

268. FIc;uRA112. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE DEL ESLABON 3.

269. 269
mecanismo e s :
M t 2 > . M2 x f6
Donde :
f6: factor que considera el
momento inercial del mecanismo
y las fricciones en 10s
pasadores.
f6= 2
M t 2 > 2.36 N- m
A cont inuac i6n se pre s e a g , ~ i : ~ i 4 t ema ~
is ; ~ ~
dosificador con sus dimensiones reales
a escala. Figuras 113 y 114.
Comprobaci6n de pandeo del eslabdn 3.
Datos:
S = 1.79 x 1'
0 Pa ( U N S G10100)
Y
A = 3.14 x 1 0
-4 m 2
r = 0.005 m
E = 2.0 x lo1' Pa
C = 148.51
C
L
-5 216
r
C o m o -_
Le > cC usa la f6rmula de Euler:
r

270. /*, .', , /,/
I ,,,/, / r / r
17.5O
R U A 113. S T S T E H A
GR DOSIFICADOR E 1:6

271. FIcxrRA 114. S I S T E M A DOSIFICADOR E 1:6

272. 272
'W
= 2.21 x 10
- 7
Pa
Valor de carga crftica:
= 6939.4 N
'r
c
La carga crftica es m u c h o mayor a la fuerza
de compresi6n a la que esti sometido el
eslabdn 3 .
El mecanismo de 4 barras es accionado
por una palanca accionadora que estd a
una distancia de 0.158 m del centro fijo
02. La fuerza necesaria para mover el
mecanismo es:.
14.94 N
Esta fuerza es perpendicular a la distancia
desde 02.
DUCT0 DE PAS0 DE GRANALLAS
El ducto he paso d e granallas es fabricado
de fundici6n gris, el mismo que despues
de colado y solidificado, es torneado
en su diimetro interior y e n 10s dos apoyos

273. 273
de la compuerta. Finalmente se practican
10s agujeros en la superior y 10s
agujeros e n 10s apoy
COMPUERTA
t31 B L1OT ECA
La compuerta se construye en base a 10s
planos de construcci6n, cor t ando las
planchas a las medidas y curvando la
plancha de desgaste, para luego soldarlas.
Finalmente se fabrican 10s bocines en
el torno y se soldan a las planchas
laterales.
MECAWISMO ACCIONADOR
El eslab6n 2 se fabrica por partes. Se
tornea el bocin que va en el punto fijo
O2 - Se fabrica el cuerpo del eslab6n
y se tornea el soporte del resorte que
asegura el mecanismo e n una posici6n dada.
Una vez construfda las partes se unen
con soldadura de acuerdo a 10s planos
de construcci6n.
El e s l a b 6 n - 3 tambien se fabrica por partes:
se corta la barra a la medida deseada.
Se doblan 10s acoples y se perforan 10s
agujeros, para finalmente soldarlos con

274. 274
la barra.
Para fabricar el eslab6n 4 se corta la
barra a la medida dada, se construye el
cuerpo del eslab6n con sus respectivos
agujeros y luego se unen soldAndolos.
Los pasadores de 10s puntos B y A se
construyen en el torno a partir de una
barra circular y luego se perforan para
permitir el alojamiento de 10s seguros.
E n el punto fijo O 2 se localiza la palanca
axionadora que se fabrica de acuerdo a
10s planos de construcci6n.
Una vez fabricado todos 10s elementos
del sistema se procede a 1 montaje de las
siguientes partes.
Previo a1 montaje se define el plano de
acci6n del mecanismo accionador, lo que
permite montar las partes que constituyen
el punto fijo 02.
Posteriormente se emperna el ducto de
paso de granalla y s e rnonta la compuerta
fijada a1 eslab6n 4. Finalmente se

275. 275
completa el mecanismo accionador montando
el eslabdn 3 y asegurdndolo con 10s
p a s a d o r e s e n 10s p u n t o s B y A.
FW 115. MONTAJE
I DE LA PALANCA ACCIONADORA

276. 1 . -
I
FIWRA116. MONTAJE
4
DEL DUCT0 DE PAS0 Y DE LA COMPUERTA

277. . FICZTRA 117. MECANISMO ACCIONADOR NORMAL CERRADO.

278. 'figura 118. M E CAN I SMO ACCIONADOR NORMAL ABIERTO.

279. Una vez terminado el disefio y la construcci6n del
sistema de recirculaci6n de granallas, las observaciones
de eficiencia son obtenidas por expermientaciones
realizadas en el sistema. Estas experiencias
proporcionan 10s medios suficientes y necesarios para
establecer un criterio del disefio realizado, asi m i s m o ,
nos dan la pauta que nos permitird tomar medidas
correctivas para mejorar su funcionamiento.
Para realizar las pruebas del sistema d e recirculacidn,
este se lo dividi6 e n tres partes, tal como se describe
a continuaci6n:
Antes de realizar las pruebas, se debe tener en
cuenta 10s factores y pardmetros que intervienen
en el proceso. Es necesario poner a punto el
sistema. Se debe conocer el tipo de granallas

280. 280
a ser transportada, la forma y 10s contaminantes
que 6sta contiene, el tamafio de las particulas,
el flujo de granallas, el peso especifico, etc.
Para poner en funcionamiento el sistema el
procedimiento que se sigui6 fue:
1. Comprobaci6n del flujo de granallas.
2. Verificaci6n del montaje del sistema (alineacibn
del sin fin, alineaci6n de la banda de
cangilones, sentido de rotaci6n de 1 0 s sistemas,
etc. 1.
3 . Accionamiento del motor de 1 0 s sistemas.
4 . Accionamiento del motor de la turbina.
5 . Apertura de la compuerta d e l sistema dosificador
6 . Realizaci6n de pruebas.
L a s pruebas a realizarae son las siguientes:
1. Caudal de granallas.
2. Velocidad angular del sistema de recolecci6n
3. Velocidad lineal del sistema de elevaci6n.
4. Eficiencia de recolecci6n de 10s cangilones.
5 . Eficiencia de vaciado de 10s cangilones.
Pruebas
Para determinar e l caudal transportado s e recogid
un volumen de granallas en un tiempo establecido
bajo condiciones - n o r m a l e s d e trabajo, dando como

281. 281
resultado un caudal de 2 . 6 x m3/s.
La velocidad angular del sistema de recoleccidn
fue medida en condiciones normaies de trabajo,
deterrninAdd6se s u valor de 5 . 4 5 radls.
La velocidad lineal de 10s cangilones d e l sistema
d e elevaci6n en condiciones normales es d e 1.17 m/s
La eficiencia de recolecci6n estd entre el 83
y 99%, considerando que la cantidad de granalla
que recoge un cangil6n varia entre 41 y 49 N ,
compardndola con la cantidad determinada
tedricamente e n e l diseiio.
L a eficiencia de vaciado del sistema d e elevacidn
es aproximadamente de un 982, es decir, las
granallas casi e n su totalidad caen e n l a bandeja
recolectora.
Se observd que, a1 aumentar la velocidad lineal
de 10s cangilones, la eficiencia de vaciado
disminuye, ya que, si bien es cierto transporta
el mismo caudal, el vaciado de las granallas se
realizan en un porcentaje bastante inferior, debido
a que, la aceleraci6n centtffuga que adquieren
las granallas las obliga a adherirse a las
paredes del cangildn imposibilitSndolas a salir
d e l mismo. Esto ocurre cuando la velocidad lineal

282. 282
FIGURA 119. PARTE SUPERIOR ABIERTA DEL SISTEMA DE ELEVACION
PARA MOSTRAR EL CANGILON
es demasiado elevado. En el caso contrario, si
disminuye la velocidad lineal, las granallas no
se adhieren a las paredes del cangil6n, pero,
debido a que su velocidad es menor a la de 10s
cangilones, estas no logran salir y son arrastradas
por 10s mismos.
3.2. ---_________-_______-------------
PRUEBAS DEL SISTEMA DE EXTRACCION
Antes de realizar las pruebas, se deben tener
en cuenta 10s factores y pardmetros que intervienen

283. 120. TOMB GENERAL DE LA HAQUI'NA.

284. 284
e n el proceso. S e debe conocer la clase de mezcla
aire p o l v o que v a a ser transportada.
Para poner en funcionamiento el sistema, el
procedimiento que se sigui6 fue:
1. Verificaci6n del montaje d e l sistema, es decir,
que las uniones de 10s ductos tengan
empaquetaduras, que 10s filtros usados sean
10s c o r r e c t o s , etc.
2. Accionamiento del motor d e l sistema.
3. Accionamiento del motor de 10s sistemas de
recolecci6n y elevaci6n.
4 . Accionamiento del motor de la turbina.
5. Apertura de la compuerta d e l sistema dosificador
6 . Realizaci6n de pruebas.
Las pruebas a realizarse son las siguientes:
1 . Balance d e presiones.
2. Velocidad, caudal y presi6n del ventilador.
3 . Polvo recogido e n la trampa de polvos.
4. Distribuci6n de las granallas a1 entrar a1
separador de polvos.
Para realizar estas pruebas es necesario que la
mdquina limpiadora de metales este realizando
el trabajo d e limpieza.
Pruebas

285. 285
P a r a comprobar el balance de presiones se midieron
las presiones eststicas en la uni6n de 10s dos
ramales de succi6n, obteniendo u n a relacidn mayor
a un 9 5 % .
Este resultado es aceptable y se considera que
el sistema estd balanceado.
En la toma de aire del ventilador se comprob6
la velocidad, caudal y presi6n que se requerfan
para el buen funcionamiento del s is t ema.
Obteniendo velocidades y presiones mayores a las
necesarias, por lo que fue indispensable colocar
una mariposa a la salida del ventilador para
regular estos pardmetros.
Despu6s de un ciclo de trabajo (5 m i n por cada
ciclo de trabajo) la cantidad de polvo recogido
-3 3
(arena) es de 4.00 x 10 m que equivalen
aproximadamente a 0.30 N / s .
La eficiencia del sistema se disminuird si no
existiera el mantemiento adecuado, es decir, se
debe chequear que la mezcla no sea hiimeda, que
el filtro de la trampa de polvos no este muy
sucio, cambidndolo cada ciclo de trabajo, etc.

286. 286
Para que exista una buena distribuci6n de granallas
a la entrada del separador, la presi6n que ejerce
la compuerta debe ser tal que ordene las granallas
e n forma de flujo laminar contfnuo. Dicha presi6n
se controla por el contrapeso de la compuerta.
Si la presi6n sobre la compuerta es demasiado,
provoca una acumulaci6n de granallas antes de
abrirse, dejando luego salir las partfculas en
forma desordenada creando un flujo intermitente.
Igual caso sucede si la presi6n sobre la compuerta
es muy pequefia, abriendose cada vez que descarga
un cangil6n.
J
+, * @
:.
. . ._ .
.
F'ICXRA121.PRUEBAS DEL VENTILADOR D E L SISTEMA D E EXTRACCION

287. FIW 122. M E D I C I O N D E P O L V O S R E C O G I D O S
FIQJRA123.VERIFICACION DE DISTRIBUCION DE GRANALLAS,

288. 288
Antes de realizar las pruebas del sistema se
efectu6 el siguiente procedimiento:
1. Verificaci6n del contenido de granallas en
l a tolva de colecci6n.
2. Verificaci6n del montaje d e l sistema.
3 . Accionamiento de la palanca a la posici6n normal
abierta.
4 . Realizaci6n de pruebas.
Las pruebas son las siguientes:
1. F l u j o de granallas.
2. Funcionamiento del mecanismo.
Pruebas
A1 igual que la prueba de caudal de granallas
en 10s sistemas de recolecci6n y elevacidn, se
recogi6 un volumen de granallas en un tiempo
establecido bajo condiciones normales de trabajo,
este volumen fue pesado, lo que permiti6 obtener
un valor de flujo de 17.97 N/s. Esta prueba se
realiz6 antes de construir el ducto simulando
las condiciones de trabajo de donde se obtuvo
el valor del Brea de la secci6n transversal del
ducto.

289. 289
El mecanismo accionador debe abrir y cerrar la
compuerta, permitiendo o restringiendo el paso
de granallas hacia la turbina. Esto depende de
la eficiencia en la regulaci6n de la compuerta-,
es decir, que cuando el mecanismo este en una
de sus posiciones extremas, la compuerta debe
estar totalmente abierta o totalmente cerrada.
El sistema en posicidn normal abierta tiene un
Sngulo de transmisidn menor a 45" lo que permite
auto asegurar a1 mecanismo accionador en esa
posici6n. Esto se comprob6 experimentalmente
haciendo trabajar la msquina limpiadora de metales
un ciclo completo controlando que el mecanismo
accionador permanezca en posicidn normal abierta
durante todo el ciclo.

290. .C. .A. .P. .I. .T. . U . L . O . . . .I. V
. . .
A N A L I S I S
________________________________________--_ O S
D E R E S U L T A D
Una vez realizadas las pruebas, se observa, que el
sistema funciona de acuerdo a 10s requerimientos
previstos.
El sistema de recolecci6n y elevaci6n transporta todo
el material que es descargado de la mesa rotatoria.
El diseiio de sus partes contempla una capacidad de
transporte mayor, esta potencia no utilizada, absorbe
las posibles sobrecargas del sistema. La velocidad
lineal que tiene la banda de 10s cangilones es la
dptima, como se comprob6 experimentalmente; variaciones
de esta velocidad, provocarfa una disminucidn de la
eficiencia del sistema.
La recolecci6n del sin fin seria m5s eficiente si
aumentamos el Qngulo de inclinaci6n de la artesa,
evitando que s i e m p r e . exista granallas residuales RO
transportadas. En la recolecci6n que realizan 10s
cangilones quedan granallas y arena residual a1 fonde
de la plancha recolectora, esto se puede minimizar,

291. reduciendo el claro entre la plancha y el cangil6n.
Considerando las dos alternativas anteriores, se puede
lograr que las granallas fluyan e n forma m d s continua
desde 10s cangilones hacia la bandeja recolectora,
evitando a s € la discontinuidad en el proceso.
Las pruebas del sistema de extraccidn satisfacen 10s
objetivos propuestos. El sistema separa el polvo de
las granallas y lo transporta por 10s ductos hasta
la trampa de polvos. En este punto el polvo es
desacelerado y es depositado en el fondo por efecto
de la gravedad. Este sistema trabaja bajo 10s
parsmetros de disefio y las pruebas demuestran un alto
grado de eficiencia, en el proceso de separaci6n de
polvos.
La comparaci6n de la cantidad de arena adherida en
las piezas a ser limpiadas y la cantidad de arena
recogida en el fondo de la trampa de polvos, nos indica
el rendimiento del sistema de extracci6n. As€, la
relaci6n de estas dos cantidades nos da u n valor medio
de 0.85, es decir, que el 85% de la arena se recoge
en la trampa de polvos y el porcentaje restante se
queda en las paredes de 10s ductos o escapan atravezando
la malla del filtro.
Las .pruebas realizadas a la entrada del separador de
polvos nos muestran la importancia q u e tienen las planchas

292. 292
i n c l i n a d a s y la p l a n c h a p i v o t e a d a q u e h a c e de compuerta,
ya que, gracias a la caida del flujo de granallas en
forma l a m i n a r , l a separaciiin se r e a l i z a e n mejor forma.
Las pruebas realizadas en el sistema de dosificacidn,
ayudan a1 diseRo del ducto de paso de granallas y
muestran la eficiencia del mecanismo accionador.

293. El presente trabajo cumple con 1 0 s objetivos propuestos,
la construcci6n del sistema de recirculacihn de
granallas e s una parte escencial para el funcionamiento
de la mdquina. En la realizaci6n de este trabajo
estamos seguros de haber hecho desarrollo y adaptaci6n
de tecnologia avanzada tanto e n el Area de disefio como
e n e l Area de metaliirgia.
El diseRo del sistema fue comprobado en s u totalidad,
sus elementos no fallaron en las pruebas a que fueron
sometidas. La selecci6n de materiales se la realiz6
e n base a1 existente en el mercado nacional, las partes
de fundici6n gris fueron fabricadas en el taller de
fundici6n de la ESPOL y acabadas en el taller mecdnico
de dicha Instituci6n.
Las dimensiones y 10s valores preseleccionados se dieron
a partir de cdlculos, observaciones de otros diseiios,
manuales y experiencias preliminares. Algunos de estos
valores han sido obtenidos de catdlogos de fabricantes
y de experiencias publicadas.

294. 294
‘El disefio del sistema de recirculaci6n de granallas
no es sofisticado, sin0 por lo contrario sencillo,
considerando que la limpieza centrlfuga constituye
un sistema moderno.
Se pueden establecer en el presente disefio las
siguientes ventajas:
Ventajas Tdcnicas
Recirculaci6n eficiente de las granallas, mejoras en
metodos de producci6n, eficiencia en el proceso de
separacidn de polvos, automatizaci6n de reciclaje.
Ventajas Econ6micas
Ahorro de energfa, bajo costo de mantenimiento, permite
la reutilizaci6n de las granallas, requiere d e u n solo
operario.
Ventajas Higidnicas
El operario dirige la miiquina desde el exterior, sin
el peligro a ser impactado por las granallas, no
contamina la sala de trabajo y el ruido tiene un nivel
bajo.
RECOMENDACIONES
_______________
En base a las experiencias adquiridas durante e l diseRo,
construcci6n y prueba del sistema se ponen a

295. 295
consideracidn lo siguiente:
En c u a n t o a 1 manejo de la mdquina s e recomienda:
Efectuar inspecciones periddicas principalmente de
las partes que estdn sometidas a desgaste.
Limpiar el filtro de la trampa de polvos despu6s de
cada c i c l o de trabajo.
Y como recomendaciones para investigaciones en este
campo, quienes desean continuar r e a l i z a n d o , se sugiere:
Realizar pruebas utilizando diferentes tipos de
granallas e n el sistema.
Adaptar a 1 sistema un colector de polvos que reemplace
a la trampa de polvos con lo cual se m e j o r a el sistema
de extraccidn, disminuyendo la potencia requerida por
e l ventilador.

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