bandas transportadoras

DISEÑO DE MÁQUINA
Trabajo Grupal
2 DE ENERO DE 2020
OSWALDO SALTO Y STEVEN RAMOS
Ingeniería Civil
Índice:
1.
Diseño de bandas transportadoras. ................................................................... 2
1.1.
Determinación de velocidad de la banda transportadora. ........................... 2
1.2.
Cálculo de capacidad de carga. .................................................................. 2
1.3.
Cálculo de la potencia del motor. ................................................................ 3
1.4.
Cálculo del motorreductor............................................................................ 4
1.4.1.
Cálculo del diámetro de la catalina. ...................................................... 5
1.4.2.
Relación de transmisión. ....................................................................... 5
1.4.3.
Torque de la catalina............................................................................. 6
1.5.
2.
Diseño del eje. ............................................................................................. 6
1.5.1.
Distribución de la carga. ........................................................................ 6
1.5.2.
Cálculo del momento de flexión máximo. .............................................. 7
1.5.3.
Cálculo del diámetro del eje. ................................................................. 7
Referencias Bibliográficas .................................................................................. 8
1. Diseño de bandas transportadoras.
1.1. Determinación de velocidad de la banda transportadora.
Para determinar la velocidad de transporte se tomó como referencia la velocidad
empleada en las gradas eléctricas, debido a que la velocidad en ellas empleadas fue
determinada después realizar diferentes experimentaciones en las cuales se considero
el bienestar para su usuario sin importar su edad. Por lo que se considerará una
velocidad de 0,50 m/s.
Por lo cual se procede a realiza la conversión a PFM:
0,5
𝑚 3.28𝑝𝑖𝑒𝑠 1 𝑚𝑖𝑛
∙
∙
𝑠
1𝑚
60𝑠
98,4252 𝑃𝐹𝑀
Considerando sumar el 30% de eficiencia:
98,4252 𝑃𝐹𝑀 ∙ 1.30
𝟏𝟐𝟕, 𝟗𝟓 𝑷𝑭𝑴 ≈ 𝟏𝟐𝟖 𝑷𝑭𝑴
Por lo que la velocidad será de 128 RPM.
1.2. Cálculo de capacidad de carga.
De acuerdo a estadísticas mundiales, el peso máximo está en el rango de edad 4050 años, con un promedio de 77.3Kg, y debido a que la banda tendrá un grosor de
0.9m, se puede concluir que la banda transportará 77.3Kg en 1m.
Al convertirlo en lb/pie:
7,3
𝑘𝑔
1𝑚
2,2𝑙𝑏
∙
∙
𝑚 3.28𝑝𝑖𝑒𝑠 1𝑘𝑔
𝟓𝟏, 𝟖𝟒𝟕𝟔
𝒍𝒃
𝒑𝒊𝒆
1.3. Cálculo de la potencia del motor.
Para el cálculo de la potencia necesaria para mover la carga tomando en cuenta el
coeficiente de fricción dado por el tipo de banda a utilizar y tipo de transportador, se
considera la siguiente tabla.
Para realizar este diseño se empleará la banda “FEBOR 15 NF PVC color negro 01”
con una extensión de 10 pies, en la cual el ancho es de 3000 mm, el peso de 2,6kg/m2
y el coeficiente de fricción es de 0.4.
Para determinar la potencia del motor necesaria se utiliza la siguiente ecuación:
𝐻𝑃 =
Donde:
 W = Peso de carga (lb)
 w = Peso de banda (lb)
(𝑊 + 𝑤)(𝑓)(𝑠)
33000
 f = Coeficiente de fricción
 s = Velocidad (FPM)
Ya que potencia para el retorno de la banda se considera despreciable, se obtiene:
𝑊 = (51,84
𝑙𝑏
) (10 𝑝𝑖𝑒)
𝑝𝑖𝑒
𝑾 = 𝟓𝟏𝟖, 𝟒𝟕𝟖 𝒍𝒃
𝑤 = (2.6
2.34
𝐾𝑔
) (0.9 𝑚)
𝑚2
𝐾𝑔
𝑙𝑏
= 1.57
𝑚
𝑝𝑖𝑒
(1.57
𝑙𝑏
) (10 𝑝𝑖𝑒)
𝑝𝑖𝑒
𝒘 = 𝟏𝟓, 𝟕 𝒍𝒃
𝐻𝑃 =
(518,478 𝑙𝑏 + 15,7 𝑙𝑏)(0.4)(128 𝐹𝑃𝑀)
33000
𝐻𝑃 = 0.8287 𝐻𝑃
Empleando el factor de servicio de 1,5:
𝐻𝑃 = 0.8287 𝐻𝑃 ∙ 1,5
𝐻𝑃 = 1,24 𝐻𝑃
Usamos el valor obtenido para determinar el motor con potencia similar, este caso
será de 1,5 HP.
𝑯𝑷 ≈ 𝟏, 𝟓 𝑯𝑷
1.4. Cálculo del motorreductor.
Empleando la relación de reducción de la casa ajustando el engranaje de la catalina,
empleamos la formula.
𝑉𝐿 =
2𝜋𝑛𝑟
12
𝑛=
12𝑉𝐿
2𝜋𝑟
En donde:
 VL = RPM existente.
 n = RPM requerida.
 r = Radio.
𝑓𝑡
12 (127,95 𝑚𝑖𝑛)
2𝜋(0.333 𝑓𝑡)
733,83 𝑅𝑃𝑀
1.4.1. Cálculo del diámetro de la catalina.
Empleando la fórmula:
𝐷=
𝑉𝐿
𝜋𝑥𝑛
𝑓𝑡
127,95 𝑚𝑖𝑛
𝜋 𝑥 733,83 𝑅𝑃𝑀
𝑫 = 𝟎, 𝟎𝟓𝟓 𝒑𝒊𝒆
Por lo que el diámetro de la catalina a emplear será de 0,055 pies.
1.4.2. Relación de transmisión.
Se emplea la fórmula:
𝑅𝑇 =
𝑅𝑃𝑀 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
𝑅𝑃𝑀 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎
1800 𝑟𝑝𝑚
733,83 𝑟𝑝𝑚
𝑹𝑻 = 𝟐, 𝟒𝟓
1.4.3. Torque de la catalina.
El torque ejercido por la catalina ( T ) se calcula mediante la siguiente formula, en la
que se hace uso de la potencia del motor ( P ) y la velocidad ( rpm ) requerida por la
banda transportadora ( n ).
63000 (𝑃)
𝑛
63000 (1,5)
𝑇=
733,83 𝑅𝑃𝑀
𝑇=
𝑻 = 𝟏𝟐, 𝟖𝟕𝟖 𝒍𝒃 ∙ 𝒑𝒖𝒍𝒈
Este torque aplicaría cuando el motor se encuentra en el mismo ángulo que el motor,
pero el motor se encontrará a 20° con respectos a los ejes, lo que modifica el torque
que la transmisión aplicada sobre el eje:
𝑀𝑇 = 𝑇𝑐𝑜𝑠𝜃
𝑀𝑇 = (12,878 𝑙𝑏 ∙ 𝑝𝑢𝑙𝑔) ∙ 𝑐𝑜𝑠20
𝑀𝑇 = 12,1013 𝑙𝑏 ∙ 𝑝𝑖𝑒
1.5. Diseño del eje.
1.5.1. Distribución de la carga.
w1
3
1
6
1.5.2. Cálculo del momento de flexión máximo.
Usando la siguiente formula se obtiene el momento de flexión máximo para la flecha
(eje):
𝑊1 𝑥 𝐿
2
(4,433 𝑙𝑏 . 𝑖𝑛)(6)
𝑀=
2
𝑀=
𝑴 = 𝟏𝟑𝒍𝒃 . 𝒊𝒏
1.5.3. Cálculo del diámetro del eje.
Considerando que el material utilizado es el acero “ASTM-A501”, el cual tiene un
límite de fluencia (Sy) de 36 Ksi y su esfuerzo ultimo (Sut) de 58 Ksi. Calculamos el
diámetro del eje, por el método de cargas estáticas mediante la siguiente ecuación.
1⁄
3
32 . 𝑛
1
𝐷=[
𝑥(𝑀2 + 𝑇 2 ) ⁄2 ]
𝑆𝑦
Para el diseño de este engrane se considera como factor de seguridad “n” un valor
de 2.
32 𝑥 2
1
𝐷=[
𝑥(13 𝑙𝑏. 𝑖𝑛2 + 121,013 𝑙𝑏 . 𝑖𝑛 2 ) ⁄2 ]
36000
1⁄
3
𝐷 = 0.6 𝑖𝑛
En producto comercial encontramos un eje cuyo diámetro es de 3/4 de pulgada.
2. Referencias Bibliográficas

https://www.embarba.com/wp-content/uploads/2017/10/escalerasmec%C3%A1nicas.pdf

https://www.muyinteresante.com.mx/preguntas-y-respuestas/medidas-poblacionmexicana/

https://www.weg.net/catalog/weg/US/es/Motores-El%C3%A9ctricos/Motor-deInducc%C3%ADon---NEMA/Uso-General-ODP-TEFC/TEFC---Chapa-deAcero/Steel-Motor/General-1-5-HP-4P-G143-5T-1F-208-230-460-V-60-Hz-IC411--TEFC---Con-pies/p/10015733