Universidad de OrienteNcleo de BolvarEscuela de Ciencias de la tierra Fundamentos del diseo mecnico

PROFESOR: BACHILLERES: Jorge SalomnRafael Daz C.I:22.580.148

Josselyn Rosas C.I:21.109.212

Yumaira Bastardo C.I:20.264.975

Sec 02

G-1

Ciudad Bolvar, 06 de julio del 2015Criba de tamborNuestra maquinaria, Criba de tambor, se encargara de separar las piedras de gran tamao de la tierra y material con oro, se utilizara en las minas de Venezuela, ms especficamente en las concepciones del km 88 en el estado bolvar, procesara un total de 50 toneladas por hora, esto le permitir obtener material con mayores probabilidades de contener oro, nuestra maquina funcionara con 3 mecanismo los cuales son detallados a continuacin Identificacin de los mecanismos1. Cadena pin: se encargara de reducir la velocidad de giro dada por el motor (asumida en 1200rpm) hasta 600rpm 2. Engranaje- engranaje corona: este estar ubicado en el eje de salida de la cadena pin, reducir la velocidad de giro de 600rpm hasta 20rpm, este mover la criba de tambor, encargada de realizar el proceso de cribado y procesar el material 20rpm valor dado por el mecnico Pedro Rodrguez experto en maquinaria pesada y con 15 aos de experiencia en maquinaria minera y verificada en las especificaciones de maquinarias similares http://ore-beneficiation.es/2-16-trommel-screen.html

3. Polea correa: esta tambin estar ubicada en el eje de la cadena pin, este mecanismos se encargara de transmitir y reducir la velocidad de giro desde el eje de la cadena pin hasta la banda transportadora, reducir la velocidad de giro de 600rpm hasta las suficientes para mover la banda transportadora a 1m/seg o 1,5m/seg

Condiciones de trabajo Humedad y temperaturas elevadas Operar a cielo abierto Zonas mineras con poca accesibilidad al mantenimiento Terreno inestable Polvo constanteMaterial a procesar Granulometra del material = 76,12 mm (esta es la granulometra de la grava en las salidas de las minas)

Imagen 1Densidad del material= entre 2000 y 2800kg/m3 para efectos de clculo usaremos 2800kg/m3Densidad de la arena en la zona del kilmetro 88 (zonas mineras de Venezuela) = 2800Kg/m (sacado de especificaciones de una maquina similar fabricada por Jiangxi Senta Mining Equipment Co., Ltd. http://spanish.alibaba.com/p-detail/m%C3%B3vil-de-oro-trommel-m%C3%A1quina-de-cribado-para-la-venta-300005591076.html)

Uso y aplicacionesNuestra maquinaria ser utilizada para procesar tierra en las concesiones del km 88 ubicado el estado bolvar Venezuela, esta se encargara de clasificar el material y separar el material de desecho (aquel que supere los 26mm), este material con posibilidad de contener oro ser luego tratado de distintas maneras hasta obtener el oro.Aplicaciones: nuestra maquina es verstil, no solo podr ser utilizada para la minera de oro, tambin, con un simple cambio de tamiz, puede ser utilizada para distintos propsitos, entre ellos el cribado de arena lavada (de menor densidad que el material de oro 2000kg/m3 hmeda), clasificacin de semillas, entre otros.

ProductoNuestro producto ser material con oro, el cual dependiendo de la zona y de la veta de oro pudiera variar de 120 onzas de oro por cada 100 toneladas de material, hasta 1000 onzas de oro por cada 100 toneladas de material. Este material a simple vista no ser distinto del resto, debido a que las cantidades de oro en el sern muy pequeas en comparacin con la cantidad de tierra.El oro es un elemento qumico de nmero atmico 79, que est ubicado en el grupo 11 de la tabla peridica. Es un metal precioso blando de color amarillo. Su smbolo es Au (del latn aurum, brillante amanecer).En Venezuela, especficamente en el estado Bolvar, el oro se encuentra relativamente a una profundidad de 3 a 4 metros, en el lecho de rocas de ros que fueron sepultados por el paso del tiempo, este lecho de rocas tiene una granulometra de 76,12mm, pero los cochanos de oro tienen en promedio 25,40 y 19,05 mm de dimetro, los ms grandes que se pueden encontrar en la zona del kilmetro 88 por lo tanto esta ser la granulometra de nuestro producto.http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/granulometria.pdf

Imgenes del oro

Avance 2Resumen de parmetrosEspecificaciones tcnicasMecanismosParmetros

Material (tierra y rocas)Granulometra= 76,12 mmDensidad= 2800kg/m3

Criba de tamborProducir 50t/hRadio de 1m Velocidad de giro de 20rpm

Cinta transportadoraGranulometra del material a transportar= 76,12 mmDensidad del material a transportar= 2800kg/m3 Largo de la cinta transportadora=5m 5 metros de los cuales:3m son en lnea recta2m son hacia arriba con un Angulo de inclinacin de 20

Cadena- pin Reducir de 1200rpm a 600rpmDeber soportar la fuerza necesaria para mover la criba y la banda transportadora en conjunto

Engranaje- coronaReducir de 600rpm a 20rpm Deber transmitir la potencia necesaria para mover la criba de tambor

Polea correaReducir de 600rpm a las revoluciones necesarias para mover el tambor motriz de la cinta transportadora a la velocidad recomendada para ese material

Descripcin de los parmetros de salida de mecanismo

Para esto estudiaremos cada mecanismo de manera individual, comenzando por aquellos que realizaran el trabajo.Mecanismos y elementosEspecificaciones y clculos

Criba de TamborDiagrama de cuerpo libre

D=1m

W tambor F W material

Momento de inercia: Inercia de Rotacin de los cuerpos slidos.El esfuerzo requerido para poner a un cuerpo en rotacin depende directamente de cmo est distribuida la masa del cuerpo. La cantidad inercial que tiene en cuenta esto se llama inercia de rotacin (o momento de inercia). Para una partcula aislada de masa m y que rota a una distancia r del eje fijo de rotacin es: Donde = Momento de inercia, m= la masa del cuerpo y r = el radio desde el eje fijo hasta el extremo del cuerpo.

M: para calcular la masa de debe de estar en cualquier momento en la criba de tambor nos vamos lo que queremos producir, para una produccin de 50t/h la masa que debe de haber en la criba en cualquier momento dado es de:

50.000kg/h a Kg/m

Densidad de la arena en la zona del kilmetro 88 (zonas mineras de Venezuela) = 2800Kg/m (sacado de especificaciones de una maquina similar fabricada por Jiangxi Senta Mining Equipment Co., Ltd. http://spanish.alibaba.com/p-detail/m%C3%B3vil-de-oro-trommel-m%C3%A1quina-de-cribado-para-la-venta-300005591076.html)

Con esta densidad procedemos a calcular el volumen necesario para contener 833,33333kg

Este volumen es el 30% de la mquina, debido a que el tambor puede funcionar si y solo si el material no rebasa el 30% (de la capacidad mxima del tambor, con este procedemos a calcular el 100% del tamborVt*30%=Vt=Con este volumen calculamos las dimensiones que deber tener nuestro tambor para producir 50tn/h

Utilizaremos un dimetro de tambor de 1m para calcular el largo redondeando a 1 el volumen total del tambor

Con estos valores establecemos las dimensiones mnimas del tambor

Dimetro= 1mLargo= 1,3m

Calculo de la masa del tambor: utilizando las dimensiones de la norma Covenin 2306-85 la cual nos da el ancho de los tambores de acero procedemos a calcular la masa del tambor http://www.sencamer.gob.ve/sencamer/normas/2306-85.pdf

Se selecciona de esta norma un ancho de 9mm. La densidad del acero es de 7850kg/m3. Volumen del tambor de acero= 1m*2m*0,009m=0,018m3.

Este peso es referencial debido a que nuestro tambor est recubierto con mallas, pero para efectos de los clculos puede ser utilizado debido a que siempre ser mayor que el peso real.

Masa =masa del material + masa del tambor =833.33333kg+ 141,3kg=974,63333kgProcedemos a calcular el momento de inercia

Ma=4780,576498Nm

Con estos datos procedemos al calcular la potenciaLa potencia es igual a= F*v+ M*w En donde F= la fuerza, v = velocidad lineal; M= el momento y w= la velocidad angularPara calcular la velocidad lineal usamos la formula V=W*r el Radio es 0,5 y la velocidad angular es 20Rpm o 2,0943951rad/seg

V=2,0943951rad/seg*0,5m=1,04719755P=4780,576498N*1,04719755m/s+4780,576498Nm*2,0943951rad/seg= 5006,207996Nm/seg+10012,41599Nm/seg=15018,62399Nm/seg

0,0013410220896hp es 1Nm/segX hp son 15018,62399Nm/segX=20,14030652598649hp o 15,018626kw

El valor de 2,0943951rad/seg es el equivalente a 20rpm valor dado por el mecnico Pedro Rodrguez experto en maquinaria pesada y con 15 aos de experiencia en maquinaria minera y verificado en las especificaciones de maquinarias similares http://ore-beneficiation.es/2-16-trommel-screen.html

Esta ser la potencia 1 o la potencia que se necesitara para mover el tambor de cribado.

Cinta transportadora

Aplicacin de los clculosMaterial a transportar: Arena gruesa con grandes cantidades de piedras.Granulometra del material: 76,12mm.Capacidad requerida:50T/hPeso especfico del material: 2800kg/m3Angulo de la cinta =20

Tabla 1

De esta tabla obtenemos el ancho de la banda (300mm), la velocidad que deber tener la banda para lograr la capacidad de 50t/h (1m/seg) y el tamao mximo del tambor= 75mm

De esta tabla 2 sacamos los grados recomendados para nuestro material (20), nuestro material (graba) est Clasificado como abrasiva y el Angulo de sobrecarga dinmica (20)

Con los datos de la tabla 2 seleccionamos el coeficiente de correccin de la capacidad de transporte con rodillos triples iguales con 20 y un Angulo de sobrecarga dinmica de 20 nos da un coeficiente de 1

De la tabla 5 obtenemos el coeficiente de correccin de la capacidad de transporte para unos 20 de inclinacin = 0,81

Por medio de estos 2 coeficientes de correccin de la capacidad procedemos a calcular la capacidad ficticia

Se debe de tener en cuenta que la capacidad real de la cinta es de 50T/h pero para facilitar el uso de las tablas se utiliza la ficticia

Determinacin de la potencia absorbida por la cinta: esta deriva de la resistencia de rozamiento que oponen los rodamientos al movimiento y, si la cinta es inclinada, tambin la elevacin del material transportado

NomenclaturaN1= potencia necesaria para mover la cinta descargadaN2=potencia necesaria para mover la cinta cargada horizontalmenteN3= potencia necesaria para mover la cinta cargada verticalmente

Para calcular esto utilizamos el mtodo rpido de seleccin de bandas del manual de Pirelli en el captulo 4 Pag 36, http://www.martinezgambino.com.ar/catalogo_cintas_transportadoras.pdf

N1= fue dado por la tabla 8

N2= fue dado por la tabla 11

N3= fue dado por la tabla 14

N1=0,60cvN2=0,55cvN3=1,48cvTotal= N=2,63cv De 1,0138cv=1hp =2,63cv =2,5942hp o 1,934494kwatts Esta ser la potencia necesaria para mover la cinta, a 1m/seg una distancia de 6,6055m (con la distancia inclinada) o 5m de manera lineal.

Cadena pinPara la seleccin de la cadena adecuada a una transmisin deber considerarse los factores siguientes:a) Potencia a transmitir en Kw =15,018626kw+1,934494kw=16,95312kwb) Fuente de potencia= motor elctricoc) Mecanismo a accionar = Engranaje- corona y Polea Corread) Nmero de r.p.m. de los ejes; eje del Motor 1200rpm y eje de salida 600rpm

Factor de trabajo (coeficiente f1)

De esta tabla se extrae el primer coeficiente; tipo de carga a golpes y tipo de motor= elctrico; Coeficiente = 1,5

Eleccin del nmero de dientes Z1 de pin (Coeficiente f2)El valor Z1 no vendr fijado corrientemente en las condiciones de la transmisin, y deber, por tanto, elegirse. Como es valor muy importante a la hora de determinar la transmisin y debe cumplir ciertas condiciones, se hacen a continuacin algunas observaciones para proceder a su eleccin: Se emplearn preferentemente piones de nmero impar de dientes. As se conseguir que no entren en contacto siempre los mismos dientes con los eslabones de un tipo, interiores o exteriores. De esta forma el desgaste de los dientes de las ruedas y de la cadena ser ms regular. No se tomarn en lo posible, piones menores de 17 dientes. Los inconvenientes del efecto poligonal se acentan a medida que se empleen piones ms pequeos, aumentando el ruido e irregularidad de la transmisin, la magnitud de los choques entre dientes y rodillo y la concentracin de los esfuerzos sobre un nmero de dientes reducido. La limitacin precedente ser tanto ms rgida cuanto ms elevados sean los valores de la potencia y RPM de la transmisin. Slo en el caso de que ambos sean reducidos, puede llegarse a emplear piones de 11, 13 o 15 dientes. Debe tenerse en cuenta, adems, que en caso de relaciones de transmisin elevadas, Z1 no debe exceder en general de valores que den lugar a ruedas conducidas de ms de 120 dientes. Las ruedas grandes obligan a tener en cuenta lmites de desgaste de la cadena, inferiores a los de las transmisiones con ruedas de tipo medio, por presentar dificultades de engrane con el dentado al alargarse la cadena en su paso medio. Elegido el nmero de dientes del pion Z1 , y en el supuesto de que este no tenga 19 dientes, determinaremos el coeficiente de correccin f2 para calcular la potencia efectiva Pc (ver apartado 1). Dicho coeficiente lo obtendremos del grfico N II.

Con esta tabla y el nmero de dientes =19 Diente calculamos que nuestro coeficiente F2 es de 0,9

Relacin de transmisin y distancia entre centros (Coeficiente f3)

Relacin de transmisin

R=2:1

De esta tabla seleccionamos el coeficiente de 1,25 con 20 pasos y una relacin de transmisin de 2:1

Potencia a transmitir (Kw) =16,95312kw

v Velocidad lineal de la cadena (m/min.) =P Paso de la cadena (mm) =20mmZ1 Nmero de dientes del pin o rueda pequea =19Z2 Nmero de dientes de la rueda mayor =76n1 Nmero de vueltas del pin (r.p.m.) =1200n2 Nmero de vueltas de la rueda (r.p.m=600

Con estos coeficientes procedemos a calcular la potencia corregida F1=1,5F2=0,9F3=1,25Pc=P(kw)*f1+f2+f3=21,5061724kw*1,5*0,9*1,25=28,60839kwCon la potencia corregida pre-seleccionamos la cadena a usar

De aqu seleccionamos la cadena 80(16A) doble que soporta hasta 34kw a 1200rpm

Engranaje corona

Para el clculo de los engranajes tenemos los siguientes datos El dimetro Primitivo del engranaje corona = 1m El modulo recomendado para este tipo de maquinaria 2cm sacado de http://es.slideshare.net/josemecanico/calculo-de-engranajesdedientesrectosCon estos datos procedemos a calcular el nmero de dientes

Para el clculo del dimetro del engranaje pequeo se asume unas RPM de 600rpm en el eje

El dimetro del engranaje pequeo ser de 34mm

Relacin de potencia

Polea correa Diagrama

Antes de seleccionar una unidad, SE NECESITA SABERESTOS HECHOS:1. Caballos de fuerza y el tipo de controlador: 2,5942hp, motor electrico2. RPM del controlador: 600rpm3. RPM y el tipo de mquina accionada4. Aproximado de distancia entre el centro del eje5. tamao del eje de ambas unidades6. Promedio de horas de funcionamiento por da:12horas/dia

Condiciones de la polea conducida: est unida por un eje y un acople a la banda transportadora, la banda se mover a 1m/seg con un tabor motriz de 7,5cm por lo tanto

Este sern las rpm de nuestra polea conducida, debido a la unin por el eje.

Calculamos la velocidad lineal de la polea conductora

600rpm = 62,831852rad/seg

Debido a que ambas poleas estn unidas por la correa la velocidad de la polea 1 = velocidad de la polea 2

Con este dato calculamos el radio mnimo de la polea conducida

Con estos datos procedemos a seleccionar los factores de servicio de la tabla 5 del catalago martins

De esta tabla seleccionamos el factor de servicio de 1.5 para transportadores en condiciones de trabajo normales (entre 6 y 16 horas diarias). Con este factor entramos nuestra hp de diseo 2,5942hp*1.5=3.89hp

Con los hp de diseo pasamos a la leccin del tipo de correa, para unas rpm de 600 y una hp de diseo de 3.8913hp seleccionamos una correa de perfil 3VX

Eje del motorCalculo del dimetro mnimo del ejeRadio interno del engranaje=19cmFuerzas aplicadas al engranaje= F= Para conocer la potencia que transmitir el eje asumiremos una velocidad angular a la que llamaremos W=1200rpmPotencia (P)= Par * WPara utilizar esta frmula y que su resultado sea expresado en Watts, el par debe de ser dado en N.m y W en Rad /segW=1200rpm*= 125,663706rad/segP=T*125,663706rad/seg =16953,1watts

T= Par= P/W = 16953,1watts/125,663706rad/seg=134,908642N.mPar=F*rF=par/r =134,908642N.m/0,19m=710,045486NPara Facilitar los clculos usaremos una fuerza de 800N, esto lo podemos hacer solo si nuestro redondeo es mayor al nmero real

Para el clculo del dimetro del eje se utilizara la siguiente ecuacin:

d: Dimetro del eje N:Factor de seguridad Kf: Factor de concentracin de esfuerzo a flexin Mmax: momento mximo en el punto estudiado Sn: resistencia a la fatiga del material Sy: punto de fluencia del material T= torque producido por el ejeLos valores de Sy y Sn sern dados por la tabla de caractersticas del acero Para este estudio se seleccionara el acero C1118 de laminado simple el cual posee las siguientes caractersticasSy=3234kgf/cm2, Su=5273kfg/ cm2, BHN=149Sn = Cb Cs Cr Co SnDnde: Cb es el Factor de Correccin por Temperatura.

Sn es el limite de fatiga del material. Para aceros dctiles S'n = 0.5 Su Cs es el Factor de Correccin por Superficie

Cr: Factor de Confiabilidad funcional

Co: Factor de confianza Si hay esfuerzos residuales correccin por esfuerzos residuales1,3 si es laminando o laminado en frio; 1 si el material tiene tratamiento trmico Sn = 0.8 * 0.89 * 0.9 * 1.3 * 2635,5 Kgf/Cm2 = 2195.5 Kgf/Cm2

Procedemos al calcular el momento mximo A B C

: torque producido

Para el punto A Kf para bordes redondeados =1,5

Para el punto B

Para el punto C

Como se va a usar un solo eje se escoge el dimetro del punto B que es el mayor y cumple con los requerimientos mnimos de los 3 puntos

Rodamientos

Calculo de los rodamientos Para calcular el tamao de los rodamientos se debe de tener en cuenta:1. La Vida del rodamiento2. EL ndice bsico de carga y vida de fatiga3. Confiabilidad ndice Bsico de carga (C)

Dnde: Fh= es el factor de vida Fn Factor de Velocidad P es la carga que soportara cada rodamiento Para una Velocidad de 1200rpm el Fn es de 0,3 y para una vida til de 8000horas el factor de vida es de 1.5 La carga en el punto A es igual a la carga soportada por el rodamiento 1; entonces P1=480kgf Con este ndice procedemos a seleccionar el rodamiento adecuado para el punto A en la tabla de rodamientos con la limitacin de tamao de 3,9cm a 6cm de dimetro

Tamiz de CribadoEl material con oro tiene una granulometra de entre 19,05mm y 25, 40 mm Con la siguiente tabla determinaremos la apertura de la malla

Utilizando la norma Nch determinamos que la apertura de nuestro tamiz debe de ser de 25mm

Resumen de parmetrosEspecificaciones tcnicasMecanismosParmetros

Material (tierra y rocas)Granulometra= 76,12 mmDensidad= 2800kg/m3

Criba de tamborProducir 50t/hRadio de 1m Largo 1,3mVelocidad de giro de 20rpm Tambor con capacidad de 833,3333kgPotencia mnima para mover la criba =20,14030652598649hp

Cinta transportadoraGranulometra del material a transportar= 76,12 mmDensidad del material a transportar= 2800kg/m3 Largo de la cinta transportadora=5m 5 metros de los cuales:3m son en lnea recta2m son hacia arriba con un Angulo de inclinacin de 20Ancho de la cinta 300mmVelocidad lineal 1m/segTamao del tambor motriz 75mmPotencia mnima para mover la cinta 2,5942hp

Cadena- pin Reducir de 1200rpm a 600rpmDeber soportar 16,95312kwPotencia a transmitir (Kw) =16,95312kwV Velocidad lineal de la cadena (m/min.) =456m/minP Paso de la cadena (mm) =20mmZ1 Nmero de dientes del pin o rueda pequea =19Z2 Nmero de dientes de la rueda mayor =38n1 Nmero de vueltas del pin (r.p.m.) =1200n2 Nmero de vueltas de la rueda (r.p.m.)=600R=2:1

Engranaje- coronaReducir de 600rpm a 20rpm Deber transmitir la potencia necesaria para mover la criba de tambor 20,14030652598649hp Numero de dientes de la corona= 50 dientes Dimetro interno de la corona=1mDimetro interno del engranaje=0,34m Numero de dientes del engranaje=17 dientes

Polea correaReducir de 600rpm a las revoluciones necesarias para mover el tambor motriz de la cinta transportadora a la velocidad recomendada para ese materialPotencia a transmitir= 2,5942hpRpm de la polea conductora= 600Radio de la polea conductora=5cmDimetro mnimo del tambor= 7,5cmDistancia entre ejes=2,3m

MotorRpm de 1200Potencia mnima 16,95312kw

Eje del motorDimetro del eje