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ELEVADOR DE CANGILONES

Clculo y diseo

1. CARACTERSTICAS DEL MATERIAL A TRANSPORTAR:

Producto : harina de pescado

Peso Especfico : = 35 lb/pie3 = 0.55 Tm/pie3

Angulo de Resbalamiento : = 38

Angulo de Reposo : = 30

Tamao y forma : polvo

Fluidez : regular

Grado de Corrosin : no corrosivo

Grado de Abrasin : no abrasivo.

Capacidad de diseo del elevador : q = 20Tm/hora

Altura de Elevacin : hT = 25 pies.

2. TIPO DE ELEVADOR A SELECCIONAR:

Elevador centrfugo vertical de cangilones espaciados.

3. TIPO DE CANGILN:

Para el material que tenemos que elevar (harina de pescado) escogemos

segn el catalogo UNIROYAL cangiln tipo especial construido de planchas

soldadas.

4. CAPACIDAD DEL ELEVADOR (Ce):

Ce = 21.4 pie3/min

5. CAPACIDAD POR PIE DE FAJA (Cf):

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Por recomendacin de fabricantes la velocidad de faja vara entre 200 a 400

pies/min

Asumimos V=310 pies/min y reemplazando valores tenemos:

= 0.06903 pie3/pie de faja

Sin embargo la capacidad anterior debe corregirse con un factor de llenado,

por lo que se define la capacidad real como sigue:

Capacidad Real (CFR):

CFR = 0.09204pie3/pie de faja

6. SELECCIN DEL TAMAO DE CANGILN: Del Catlogo UNIROYAL:

Dimensiones principales de un cangiln:

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0.09204= 0.092pie3/pie de faja se encuentra dentro del rango de la capacidad mnima y mxima para e=18 pulgadas.

Del catlogo UNIROYAL escogemos tentativamente un cangiln de las

siguientes dimensiones:

Elegimos el cangiln especial 11X6X6 donde:

Longitud : 11 Capacidad : 0.138 pie3

Ancho : 6 Peso : 4.8 libras

Profundidad : 6

La distancia entre cangilones (e) se estima entre:

2h = 2 (6) = 12 = 1 pie (como mnimo)

3h = 3 (6) = 18 = 1.5 pie (como mximo)

por lo que tambin la capacidad vara entre:

Luego chequeando el espaciamiento de 18 pulgadas, con la tabla Q del

manual de UNIROYAL para las dimensiones del cangiln es de e = 18 >16

que es el mnimo recomendable.

7. CAPACIDAD DE DESCARGA POR PIE DE FAJA (Cf):

e

e

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t

luego como Cf Cf (Item

05) el espaciamiento es correcto.

8. VELOCIDAD DE OPERACIN DE LA FAJA V:

9. CENTRO DE GRAVEDAD DE LA MASA DEL CANGILN (t):

Por la forma del cangiln podemos suponer que el centro de gravedad se

encuentra a 1/3P (P es la proyeccin del cangiln)

t = 1/3 P

t = 1/3 x 6

t = 2 pulg.

t = 0.167 pies

10. DIMETRO DE LA POLEA SUPERIOR (Dps):

Sabemos que la velocidad crtica Nc es:

Por recomendacin la velocidad de operacin N = (0.8 a 0.85) Nc

Optamos : 0.85 Nc (2)

Tambin sabemos : (3)

Combinando (1) y (2) en (3) tenemos:

P

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Resolviendo tenemos que = 1.462 pies= 17.5 pulgadas.

De R= = 17.5 2=15.5 pulgadas.

Luego el dimetro de la pole superior es: Dps= 31 pulgadas.

De (1) calculamos los RPM de la polea superior:

N = 0.85 (Nc)

N = 0.85 (44.8)

N = 38 RPM

11. ANGULO DE DESCARGA:

Sabemos que para el equilibrio: Fc = W Cos

Simplificando:

Clculo de Vcg:

Vcg = 2 Rcg x N

Vcg = 2 x 1.462pies x 38 RPM

Vcg = 349 pies/min

Reemplazando en (4):

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12. TRAYECTORIA QUE SIGUE LA MASA:

Ecuacin general:

X = V x t = V Cos x t. (a)

Y = V Sen x t + g t2 (b)

Combinando (a) y (b) tenemos la ecuacin general:

Trayectoria de la partcula A:

. ()

Trayectoria de la partcula B:

*( (

) ) +

*( ( ) ) +

= 44

YA = 0.9657 X + 1.1777 X2

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()

13. DIMENSIONES DE LA CAJA Y EL CHUTE DE

DESCARGA:

Dimensiones de la caja

Largo de la Caja (A):

A = Dimetro de la polea superior + 2P + 2M

Reemplazando Valores:

A =17.12 pulg + 2 x 6 + 2 x 6

A = 41.12 pulg

Ancho de la faja (b):

b = Longitud del cangiln (L) + 2(1)

b = 11 + 2

b = 13 pulg

Lo

YB = 0.9657 X + 0.56121X2

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ngitud de la Polea (Lp):

N = 1 para fajas

Lp = b + 2 N.. N = 1 para elevadores de faja

Lp = 11 pulg + 2 (1)

Lp = 13 pulg

Ancho de la Caja (C):

C = L + 2 B

B = 2.5 para poleas con fajas

C = 13 pulg + 2 (2.5)

C = 18 pulg

Chute de descarga:

Ecuaciones de la trayectoria de la partcula de A y B:

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La partcula A del cangiln en el momento de descarga sigue la trayectoria

descrita por YA y sobrepasa el extremo del cangiln en la posicin horizontal.

El deflector EF es tangente en E a la trayectoria YA (xE). De igual modo la

trayectoria YB es tangente en H a la tapa derecha del chute de descarga.

YA = 0.9657 X + 1.1777 X2 YB = 0.9657 X + 0.56121X

2

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Esquema general de la cabeza y chute de descarga del elevador de cangilones

Pendiente en E:

Calculo de XE

XE = (21,5+1-(10.76)

XE= 11,74(0.978 pies)

Derivando YA

Pendiente en E para XE=0.978

3.2693

entonces

Longitud del deflector EF (L)

Cateto adyacente al ngulo es igual a: 26.5 (21.5+1)= 4

luego tenemos:

=

= 2.092 pies

13.97

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14. Dimetro de la Polea Inferior (Dpi):

Dpi = (0.8 a 0.85) Dps

Dpi = (0.8 a 0.85)x31=24.8 a 26.30

Tomamos:

Dpi = 26

15. Chute de Carga:

El ngulo del chute de carga debe ser mayor que el ngulo de resbalamiento

del material ( = 38). Luego podemos hacer = 45.

16. LONGITUD DE LA FAJA (L):

Luego:

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Dimensiones de la faja:

L=57.461 pies

Ancho de la faja b= 13 pulg. (tem 13).

17. NUMERO DE CANGILONES (n):

n = 38 cangilones

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18. SELECCIN DE LA FAJA:

Calculo de las Tensiones T1 y T2:

Anlisis en el lado ms tenso (T1)

T1 = Ta + Tb + Tc + Td + Te + Tf

(

)

Ta: Tensin debido al peso propio de la faja

(desconocido)

Tb: Tensin debido al peso del cangiln:

Tb = 91.20

libras

Tc: Tensin debido al material transportado:

, donde C= capacidad del cangiln, n= nmero de

cangilones, = peso especfico del material, reemplazando valores tenemos:

Tc = 91.77 lbs.

Td: Tensin debido a la resistencia del aire:

Td = 0.05 (Ta + Tb + Tc)

Td = 0.05 (Ta + 91.20 + 91.77)

Td = 0.05 (Ta + 182.97)

Td = 9.149 lbs. Asumido como valor tentativo!

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Te : Tensin debido al cargado del material:

Te = 12 Dpi x Wi, donde Dpi = dimetro de la

polea inferior; pulg., Wi= Cf x

Tf : Tensin debida a la prdida por friccin en los descansos:

Tf = 12 (0.01 a 0.02) T

Tf = 0.01 (91.20 + 91.77 + 9.149 + 62.79) = 2.549 libras

Tf = 0.02 (91.20 + 91.77 + 9.149 + 62.79) = 5.098 libras

Podemos tomar: Tf = 5 libras

OJO: valor de T f sin considerar Ta.

Luego la tensin en el lado ms tenso ser:

T1 = Ta + Tb + Tc + Td + Te + Tf

T1 = Ta + 91.20 + 91.77 + 9.149 + 62.79+ 5

T1 = Ta + 259.909 lbs.

La tensin

(

)

Te = 62. 79 libras

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Seleccin de la faja.

De catlogo de fabricante y sin considerar Ta (T1 = Ta + 259.909) tomamos una

faja de 28 onzas con tensin admisible de 27 lbs/pulg de ancho y una tensin

mxima de 300 lbs/pulg de ancho.

TENSIONES UNITARIAS POR PLIEGUE DE FAJAS

Peso de fabrica (onzas)

Tensiones admisibles

Tensin mxima ( lbs / pulg de ancho)

28 24 300

32 30 325

35-36 33 375

42 41 450

Asumimos faja de 3 pliegues (mnimo segn tabla de dimetros mnimos

recomendados para poleas superiores), con peso mnimo de 28 onzas segn

catlogo.

DIMETROS MINIMOS RECOMENDADOS PARA POLEAS SUPERIORES

N de pliegues

28 onzas 32 onzas 35-36 onzas 42 onzas

3 18 20 - -

4 20 24 30 -

5 24 30 36 42

6 30 36 42 48

7 36 42 48 54

8 42 48 54 60

9 48 54 60 66

10 54 60 66 72

11 60 66 72 -

12 66 72 - -

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Clculo de la tensin debido al propio peso de la faja Ta:

Ta = Peso del alma + Peso de cubierta

De la tabla gua para seleccionar el espesor de la cubierta de la faja obtenemos

los siguientes datos:

Tipo de servicio: servicio pesado

Espesores de cubierta sobre el lado del cangilon: 1/32 1/16

Espesor de la cubierta sobre el lado de la polea: 1/32 1/16

GUIA PARA SELECCIONAR EL ESPESOR DE LA CUBIERTA DE LA FAJA

TIPO DE SERVICIO ESPESOR DE LA CUBIERTA

SOBRE EL LADO DEL CANGILON

ESPESOR DE LA CUBIERTA SOBRE EL LADO DE LA FAJA

Servicio liviano o intermitente (aserrn, arcilla, etc.)

1/32 1/32

Servicio pesado ( similar al anterior) 1/32 1/16 1/32 1/16 Para materiales moderadamente abrasivos: Poco peso ( carbn de lea, cenizas, tierra de batan, productos qumicos Pesado ( carbn de piedra, arena, cascajo)

1/32 1/16

1/16 1/8

1/32 1/16 1/16 1/8

Materiales abrasivos (escoria, piedra chancada, granito)

1/8 3/16 1/8

Materiales muy abrasivos ( roca densa, slice, materiales arenoso y algunos minerales de cobre

3/16 1/8

De la tabla Peso de las fajas elevadoras obtenemos los siguientes datos:

- Peso del armazn o alma de la lona: 0.021 lb/ pulg. de ancho/ pliegue/ pie

de longitud.

- Peso de la cubierta: 0.018 lb/ pulg. de ancho/ 1/32 de espesor/ pie de

longitud

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17 PPL/2013

PESO DE LAS FAJAS ELEVADORAS

Peso de la faja ( onzas )

Peso del armazn o alma de la lona Lb / pulg / pliegue / pie de longitud

Peso de la cubierta

Lb / pulg de ancho / 1/32de espesor /

pie de longitud

28 0.021 0.018

32 0.024 0.018

35 36 0.026 0.018 42 0.024 0.018

Finalmente Ta = , donde:

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18 PPL/2013

Re-calculando las tensiones Td y Tf con Ta conocido anteriormente.

Td = 0.05 (Ta + Tb + Tc)

Td = 0.05 (43.699 + 91.20 + 91.77)

Td = 11.332 lbs.

Tf = 0.01 (43.699+91.20 + 91.77 + 11.332 + 62.79) = 3.008 lbs.

Tf = 0.02 (43.699+91.20 + 91.77 + 11.332 + 62.79 = 6.016 lbs.

Luego ratificamos el valor de Tf = 5 libras

NOTA: considerando Ta= 43.699 lbs.

Luego con Ta = 43.699 lbs:

T1 = Ta + 259.909=43.699 + 259.909= 303.608 lbs

Haciendo el re-calculo para el # de pliegues:

Ta = 43.699 lbs

T1 = 303.608 lbs.

T2 = 141.974 lbs.

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Fajas 28 onzas, Resistencia = 27 libras/pulg de ancho, 3 pliegues

Por consiguiente usar faja de 28 onzas 3 pliegues 1/32, 1/16

Relacin de Tensiones:

19. POTENCIA DEL MOTOR:

HPMOTOR =

Relacion de transmisin:

HPMotor = 2,57 HP