DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA MÁQUINA TRITURADORA DE

ESCORIA PARA LA EMPRESA NOVACERO S.A. PLANTA

INDUSTRIAL LASSO  

 LUIS ALBERTO CHANGO SUPE.ANDRÉS AUGUSTO MOLINA TAPIA.

 

TRITURADORA DE ESCORIATRITURADORA DE ESCORIA

1. OBJETIVOS1. OBJETIVOS1.1. OBJETIVO GENERALDiseñar, Construir e Implementar una máquina trituradora de escoria para la empresa Novacero S.A

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:Realizar el análisis de la dureza de la escoria a utilizarse en el proceso deseado.

Diseñar y construir los elementos necesarios para la elaboración de la máquina

Diseñar y construir el circuito de control de la máquina para el cumplimiento del proceso

Diseñar el programa que permita un fácil manejo por parte del operario y supervisores.

Realizar pruebas y resultados del correcto funcionamiento del sistema implementado a máquina

2. JUSTIFICACIÓN2. JUSTIFICACIÓN

La empresa NOVACERO S.A. como creadora de materiales y soluciones de acero en gran escala se ve comprometida a tener un proceso de tratamiento y reciclaje, implementando una Máquina Trituradora debido al aumento de los desechos sólidos para no enviarlos directamente al medio ambiente y a su vez poder convertirlos en material de utilidad.

La Trituradora consiste en una máquina utilizada para La Trituradora consiste en una máquina utilizada para triturar los residuos que se obtiene en la elaboración del triturar los residuos que se obtiene en la elaboración del acero. acero.

3. DESCRIPCIÓN DE LA TRITURADORA

4. PARÁMETROS DE DISEÑO4. PARÁMETROS DE DISEÑO Capacidad máxima de trituración: 2 toneladas por hora Sistema de trituración: comprende todo el sistema mecánico

que da la fuerza necesaria para comprimir la escoria a medidas requeridas.

Sistema de regulación: el cual nos permite tener una abertura de 1cm a 7 cm en la salida del material ya triturado mediante un tornillo sin fin.

Sistema de automatización y control: gobernado mediante un PLC (controlador lógico programable).

Sistema eléctrico: Para la potencia y control de la máquina.

5.SELECCIÓN DE LA MÁQUINA 5.SELECCIÓN DE LA MÁQUINA Para seleccionar la máquina se ha realizado un análisis en

las principales ventajas y desventajas de la trituradora, y poder elegirla conforme a nuestra necesidad

Máquina Ventajas Desventajas

Trituradores de mandíbulas

-Para materiales duros

-Velocidades medias

-Altas capacidades

-Poco mantenimiento

-Alta potencia

-Alto costo

-Necesita trituración secundaria

Escoria negra

Ladrillo refractario

Electrodo de grafito

6.MATERIA PRIMA 6.MATERIA PRIMA

El ensayo de compresión se realizó en las instalaciones de la Escuela politécnica Nacional,

7.ANÁLISIS DE DUREZA DE LA 7.ANÁLISIS DE DUREZA DE LA MATERIA PRIMAMATERIA PRIMA

Los elementos que componen la máquina Trituradora son:

8. COMPONENTES DE LA MÁQUINA 8. COMPONENTES DE LA MÁQUINA

9. DIMENSIONAMIENTO DE LA 9. DIMENSIONAMIENTO DE LA MUELA MUELA

Carga distribuida

10. BASE DE LAS MUELAS10. BASE DE LAS MUELAS Carga distribuida

Momento máximo

Esfuerzo cortante

Esfuerzo torsional

BASE DE LAS MUELASBASE DE LAS MUELAS Material: Acero AISI 1010 Módulo Elástico: 180 MPa Geometría base de la muela

Carga 945 kgf/cm Altura 900 mm Ancho 500 mm Diámetro de pernos 1

¼ plg. Celosías 1 plg. Momento máximo

93.767,63 Nm Factor de servicio calculado

• Fs = 4,75 Factor de servicio simulado

• Fs = 4,40

M max

11. DISEÑO DE EJE EXCÉNTRICO11. DISEÑO DE EJE EXCÉNTRICO

Torque Carga en el eje =56.695kgf

Momento máximo

Diámetros del eje

DISEÑO DEL EJE EXCÉNTRICODISEÑO DEL EJE EXCÉNTRICO Material: Acero AISI 1045 Módulo Elástico: 310 MPa Esfuerzos σ flex =4000psiƮ corte = 392900 psi Factor de seguridad calculadoFs = 3,35 Factor de seguridad simuladoFs = 3,83 Geometría eje excéntrico• Mecanismo

Excentricidad 30 mm Velocidad de acción 200 rpm

12.CÁLCULO DEL MOTOR Y VOLANTE 12.CÁLCULO DEL MOTOR Y VOLANTE DEDE INERCIA INERCIA

• Material: SAE 1045• Diámetro exterior: 1064 mm• Velocidad: 220 rpm• Módulo Elástico: 310 MPa • Factor de seguridad simulado Fs = 3,83

Fuerza

Torque

Inercia

Velocidad Angular

Relación de transmisión

Potencia

Rpm real del motor

• El movimiento del volante de inercia será circular, al moverse el elemento ya mencionado dará paso al movimiento del conjunto.

13.ESQUEMA BÁSICO DEL SISTEMA DE 13.ESQUEMA BÁSICO DEL SISTEMA DE TRITURACIÓNTRITURACIÓN

14.CÁLCULO DEL PERNO DE 14.CÁLCULO DEL PERNO DE POTENCIAPOTENCIAfuerza

Determinación de un diámetro

Verificación de la resistencia del perno

Esfuerzos

Factor de seguridad

15.CÁLCULO DE LA CORONA15.CÁLCULO DE LA CORONA Condición de factibilidad del ∅ de paso (dw)

Modulo (m)

∅ de cabeza (dk)

∅ de paso (dG)

∅ de raíz (dr)

Sabiendo que: p = paso= 10mm, z=# de dientes, dk = 120mm,dw=31mm,distancia entre centros c = 61

Factor de seguridad software Fs = 5.1

16.SELECCIÓN DE CORREAS16.SELECCIÓN DE CORREAS

17.SISTEMA ELÉCTRICO Y DE 17.SISTEMA ELÉCTRICO Y DE CONTROL CONTROL

DIMENSIONAMIENTO DE PROTECCIONES PARA EL MOTOR DE DIMENSIONAMIENTO DE PROTECCIONES PARA EL MOTOR DE 1HP1HP

Corriente nominal In = 2.5Amp

SELECCIÓN DE CONDUCTORES

Isc = 3.1 AmpConductor #16 AWG

Contactor con un 1.25% = Scheneider LC1-D08 Amp ,Pero por disponibilidad de la fábrica LC1-D25Amp.

Rele = Scheneider LRD08 (2.5- 4) Amp

18.PARTES DEL SISTEMA DE 18.PARTES DEL SISTEMA DE CONTROLCONTROL PLC Logo ! 230RC

Finales de carrera

Sensor inductivo XS630B1PAL2

Pantalla LOGO TD

19.DIAGRAMA DE FLUJO DEL 19.DIAGRAMA DE FLUJO DEL FUNCIONAMIENTO DE LA MÁQUINA FUNCIONAMIENTO DE LA MÁQUINA

20.BLOQUES DE PROGRAMACIÓN20.BLOQUES DE PROGRAMACIÓNARRANQUE ESTRELLA TRIANGULO

BLOQUES DE PROGRAMACIÓNBLOQUES DE PROGRAMACIÓN

21.FORMA DE UTILIZAR LA 21.FORMA DE UTILIZAR LA PANTALLA TDPANTALLA TD

F1= Aumentar la distancia F2= Disminuir la distancia F3= Abrir compuerta F4= Cerrar compuerta

= Despliegue de pantallas

22.IMPLEMENTACIÓN MECÁNICA22.IMPLEMENTACIÓN MECÁNICA

23.IMPLEMENTACIÓN ELÉCTRICA Y DE 23.IMPLEMENTACIÓN ELÉCTRICA Y DE CONTROLCONTROL

24.PRUEBAS Y RESULTADOS 24.PRUEBAS Y RESULTADOS

Muestra Peso (kg) Tiempo de trituración (s)1 2,6 52 3,1 73 2,4 44 3,9 95 2,3 36 3,4 6

Promedio 2,95 5,6

Tiempos de molienda

25.ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO25.ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO

Valor del proyecto 23.919,5 USD

Tiempo de recuperación de la inversión8meses

CONCLUSIONESCONCLUSIONES• Se diseñó, modeló y se construyó una máquina trituradora de escoria de acuerdo a los

parámetros requeridos incluyendo la regulación automática. • Se redujo el tamaño de la escoria de una granulación grande la cual no puede ser de

uso alguno, a una granulación requerida para usos beneficiosos en la empresa NOVACERO S.A., sin perder las características de calidad.

• Se diseñó, modeló y se construyó un mecanismo de regulación el cual permite variar la granulación de la escoria en un rango comprendido entre 1 cm y 7 cm.

• Se diseñó, seleccionó, programó e implementó el sistema eléctrico de control y potencia cumpliendo con todos los parámetros necesarios para el funcionamiento de la trituradora.

• Las pruebas de funcionamiento fueron determinantes para establecer tiempos de regulación de los elementos que intervienen en el avance y retroceso de la mandíbula, consiguiendo un tiempo de 15 minutos como máximo, dependiendo de la longitud de desplazamiento.

•  • Se elaboró los planos mecánicos y eléctricos de la trituradora, los cuales fueron

entregados a la empresa Novacero S.A, para realizar el mantenimiento de la trituradora o montaje de la misma en el caso de quedar fuera de servicio temporalmente.

RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES• Antes de poner en marcha la máquina verificar la correcta posición y ajuste de las

piezas, se recomienda hacer una prueba manual de cada uno de los elementos mecánicos para asegurar su correcto funcionamiento.

• Debido a las características que tiene esta máquina se la puede considerar de impacto por lo cual la manipulación de la misma se debe realizar desde un lugar seguro y alejado.

• En caso de que haya una partícula de escoria con alto contenido de acero la cual sea imposible triturar y sea demasiado grande para realizar la descarga automática, se deberá quitar esta partícula de forma manual asegurándose que los mandos estén completamente desenergizados y el paro de emergencia en posición on.

• Debido a que el sentido de giro de los motores es de suma importancia se recomienda hacer primero las pruebas en vacío para determinar el sentido de giro, hecho esto se puede proceder a la colocación de las bandas motrices.

 • Para realizar la regulación de la abertura en la descarga primero hay que asegurar que el

motor de potencia (motriz) este en completa para, ya que el motor de control y el motriz no pueden trabajar al mismo tiempo.

• Con la finalidad de realizar la correcta operación y un adecuado mantenimiento, el operador debe familiarizarse con el manual de mantenimiento y operación de la máquina trituradora de escoria.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN