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Universidad Nacional Experimental del TáchiraVicerrectorado Académico
Decanato de DocenciaDepartamento de Ingeniería Mecánica
Trabajo de Aplicación ProfesionalPasantías Profesionales
Diseño de sistemas que permitan la celularización entre los procesos de acanalado y separado de la línea de producción de
lápices.
Lapso de pasantías: 13 / 04 / 2009 al 07 / 08 / 2009
Autor: Rangel Chacón, Jonathan José
Cedula de identidad: V-18.379.289
Tutor: García, Marcey
San Cristóbal, Febrero 2010
Universidad Nacional Experimental del TáchiraVicerrectorado Académico
Decanato de DocenciaDepartamento de Ingeniería Mecánica
Trabajo de Aplicación ProfesionalPasantías Profesionales
Diseño de sistemas que permitan la celularización entre los procesos de acanalado y separado de la línea de producción de
lápices.
Lapso de pasantías: 13 / 04 / 2009 al 07 / 08 / 2009
Autor: Rangel Chacón, Jonathan José
Cedula de identidad: V-18.379.289
Correo electrónico: [email protected]
Teléfono: 0424-7683040 / 0277-5412301
Tutor: García, Marcey
Correo electrónico: [email protected]
San Cristóbal, Febrero 2010
SANFORD BRANDS VENEZUELA L.LC.Maracay – Estado Aragua.
Una vez revisado, se da el visto bueno al presente trabajo realizado por:
Br. Jonathan Rangel
Ing. Devis BarbieriTutor Externo
Sanford Brands Venezuela L.L.CRIF- J-30560396-0
Maracay, febrero 2010
Universidad Nacional Experimental del TáchiraVicerrectorado Académico
Decanato de DocenciaDepartamento de Ingeniería Mecánica
Trabajo de Aplicación ProfesionalPasantías Profesionales
Diseño de sistemas que permitan la celularización entre los procesos de acanalado y separado de la línea de producción de lápices.
Autor: Rangel Chacón, Jonathan JoséTutor: García, Marcey
San Cristóbal, Marzo 2010
Resumen
El presente trabajo de aplicación profesional modalidad pasantías, se basó en el diseño de tres sistemas mecánicos que permitan la celularización de la cabecera de la línea de producción de lápices, este proyecto contemplo el diseño de un sistema de alimentación de tablillas para el proceso de acanalado, un sistema de transporte de tablillas entre los procesos de acanalado y separado, y por último un sistema de secado de las prensas de sándwiches. Así como también se realizo la lógica del control para el funcionamiento de estos sistemas; a manera de sugerencia de hizo mención acerca de los distintos dispositivos de control que se podrían llegar a implementar. Todo esto con la finalidad de atacar los retrasos que se presentan actualmente en el proceso productivo debido a la cantidad de operaciones manuales que se tienen que realizar por parte de los operarios que allí laboran. Con la puesta en marcha de estos tres sistemas se garantiza un aumento considerable en los niveles de producción ya que se estaría mejorando el flujo de la materia prima que es procesada, se disminuyen los tiempo de paradas y los tiempos que se invierten en algunos procesos que se realizan actualmente.
Palabras claves: Celularización, línea de producción, Fabricación de lápices.
Dedicado a la memoria de mi tío,
Julio Cesar Rey Chacón
Quien fuera parte importante en la culminación de
mis estudios. Donde quiera que estés, contigo quiero
compartir este logro del cual fuiste de gran apoyo
cuando en vida estuviste con nosotros.
Agradecimientos
Agradezco primeramente a nuestro señor Jesucristo por haberme
llenado de sabiduría y valentía para afrontar este largo camino de 5 años;
un camino que llega a su fin, pero que es el comienzo de muchos que
faltan por recorrer.
Agradezco a mi señora madre Rosaura Chacón por el apoyo
incondicional brindado día tras días, noche tras noche, gracias a ella por
el esfuerzo sobrehumano que a lo largo de mi vida ha venido realizando
para hacerme hombre de bien. De igual manera sirva el agradecimiento
para mis hermanas Dainni, Johana, Deissy, Johandri, y demás familiares
que aportaron un granito de arena en la culminación de mis estudios.
Agradezco a mi casa de estudios Universidad Nacional
Experimental del Táchira y a todos los profesores del área de Ingeniería
Mecánica que semestre a semestre nos brindaron sus conocimientos y
permitieron que hoy seamos nosotros los que celebremos la culminación
de nuestra carrera universitaria.
Agradezco a mis amigos, a los compañeros del camino, a todos
aquellos que en alguna oportunidad tendieron su mano para brindarme
ayuda y poder seguir adelante. Siempre se les recordara por hacer parte
importante de un etapa en mi vida.
Índice General
Capítulo I: Introducción
1.1. Identificación de la empresa
1.1.1. Nombre
1.1.2. Dirección
1.1.3. Características
1.1.4. Reseña histórica
1.1.5. Misión
1.1.6. Visión
1.1.7. Estructura organizativa
1.1.8. Identificación del área de trabajo
1.1.9. Descripción de la situación actual
1.1.10. Identificación del problema
1.2.Proyecto
1.3.Objetivo general
1.4.Objetivos específicos
1.5. Justificación e importancia
1.6.Alcance
Capítulo II: Marco teórico
2.1.Antecedentes
2.2.Fundamentos Teóricos
2.2.1. Diseño en ingeniería mecánica
2.2.2. Fases del diseño
2.2.3. Consideración o factores del diseño
2.2.4. Cintas transportadoras
2.2.5. Elementos mecánicos flexibles
2.2.5.1. Transmisiones por cadenas
2.2.6. Transferencia de calor
Capítulo III: Proceso Metódico
3.1.Metodología
3.2.Nivel de investigación
3.3.Diseño de la investigación
3.4.Modalidad de la investigación
3.5.Técnicas de recolección de datos
3.6.Fases metodológicas
3.6.1. Análisis del funcionamiento del sistema de acanalado
minado y separado
3.6.2. Determinación de los parámetros de diseño
3.6.3. Diseño de los sistemas de interconexión para las
maquinas involucradas en el proceso de celularización
3.6.4. Selección de dispositivos y elementos mecánicos
3.6.5. Estudio de costos
Capítulo IV: Desarrollo y Resultados
4.1.Descripción de la cabecera de la línea de producción de lápices
4.2.Funcionamiento de la máquina de acanalado
4.3.Velocidad de procesamiento de la máquina de acanalado
4.4.Diseño del sistema de alimentación de tablillas para la maquina
acanaladora
4.4.1. Selección de la banda transportadora, motor de
accionamiento y diámetro de los rodillos.
4.4.1.1. Fuerza periférica en el tambor de accionamiento
4.4.1.2. Potencia en el tambor de accionamiento
4.4.1.3. Potencia del motor
4.4.1.4. Fuerza máxima de tracción de la banda trasportadora
4.4.1.5. Diámetro del rodillo conductor
4.4.1.6. Velocidad de giro del rodillo conductor
4.4.1.7. Valor orientativo para la extensión de colocación
4.4.1.8. Cargas sobre los ejes del rodillo
4.4.2. Dimensionamiento del eje del rodillo conductor y conducido
4.4.3. Selección de los soportes para los ejes de los rodillos
4.4.4. Dimensionamiento de la chaveta para el acople entre el
rodillo y el eje
4.4.5. Selección de los pernos tensores
4.4.6. Selección del sistema neumático
4.4.7. Mecanismo de transmisión de potencia
4.4.8. Lógica del control para el funcionamiento del sistema de
alimentación de tablillas
4.5.Funcionamiento de la máquina de minado
4.6.Velocidad de procesamiento de la máquina de minado
4.7.Diseño del sistema de transporte de tablillas entre los procesos de
acanalado y minado
4.7.1. Calculo de la velocidad de funcionamiento del sistema de
trasporte de tablillas
4.7.2. Calculo del tiempo disponible para ingresar la tablilla al
contenedor rotativo
4.7.3. Selección del motor paso a paso (PAP)
4.7.4. Dimensionamiento de los ejes y selección de los soportes
4.7.5. Análisis de la estructura del sistema de transporte
4.7.6. Lógica de control para el funcionamiento del sistema de
transporte
4.8.Proceso de secado de sándwich
4.9.Condiciones bajo las cuales se logra acelerar el proceso de
secado
4.10. Diseño del horno de secado
4.10.1. Generalidades del horno de secado
4.10.2. Dimensiones útiles
4.10.3. Rack de prensas
4.10.4. Capacidad térmica instalada
4.10.5. Sistema de ventilación
4.10.6. Aislamiento térmico
4.10.7. Instalación
4.10.8. Tablero eléctrico y control
Capítulo V: Discusión de resultados
Conclusiones
CAPITULO 1
Introducción
Sanford Brands Venezuela L.L.C., es una empresa dedicada a la
fabricación y comercialización de productos de escritorio, dicha empresa
carece actualmente de líneas de producción automatizadas, por lo que
muchas operaciones se deben realizar manualmente, trayendo como
consecuencia retrasos en el proceso productivo; por tal motivo surge el
presente proyecto, el cual está orientado a diseñar sistemas mecánicos
que permitan la celularización de la cabecera de la línea de producción de
lápices.
1.1Identificación de la Empresa
1.1.1. Nombre
Sanford Brands Venezuela L.L.C.
1.1.2. Dirección
Zona industrial la hamaca, calle Gustav Dalen, Maracay – Estado
Aragua.
1.1.3. Características
Sanford Brands Venezuela L.L.C. es una empresa dedicada a la
fabricación y comercialización de productos de escritorio, produciendo
lápices, lapiceros, colores, marcadores, entre otros productos. Llegando
ser una empresa líder en el consumo escolar, comercial y técnico.
1.1.4. Reseña Histórica
En el año 1760, en la ciudad Alemana de Stein, el carpintero
Kasper Faber desarrolló la manera de hacer un lápiz colocando la mina
de grafito dentro de una caja de madera a fin de que ésta la protegiera de
la manipulación continua. Posteriormente en 1849, el Sr. Eberhard Faber,
descendiente directo de Kasper Faber, establece en la ciudad de New
York (USA), una fábrica de lápices con toda la tecnología traída de
Alemania.
Más tarde, en 1906 una pequeña firma comercial llamada Rafael
Pardo, representante de casas extranjeras, comenzó la importación de los
lápices Eberhard Faber en Venezuela, llegando así los primeros lápices
Mongol a nuestro país. Años después (en 1961), se inició en Venezuela
una política industrial de sustitución de importaciones, dando origen al
nacimiento de Eberhard Faber de Venezuela, S.A. Sus operaciones se
iniciaron en la ciudad de Maracay, Estado Aragua, como una pequeña
empresa productora de lápices con aproximadamente treinta
trabajadores.
En el transcurso del tiempo se han incorporado nuevas áreas de
manufactura, fabricándose además de lápices, una extensa gama de
instrumentos de escritura y afines, con la calidad y el prestigio de siempre.
El 26 de Agosto de 1997 la empresa pasa a formar parte de la
Corporación Internacional Newell Rubbermaid, dentro de la línea de
productos de escritura, pasando a constituir la marca Sanford.
El 26 de Diciembre de 1998, Eberhard Faber de Venezuela, S.A. y
Newell Rubbermaid se fusionaron en Sanford Faber Venezuela L.L.C.,
compañía de responsabilidades limitadas, con una sucursal domiciliada
en Caracas donde funciona la gerencia general, mercadeo, ventas y
crédito y cobranzas y la planta de producción en la ciudad de Maracay –
Edo. Aragua. En diciembre del 2005, la corporación decide efectuar un
cambio de la razón social a Sanford Brands Venezuela, L.L.C.
1.1.5. Misión
Según Programa de Inducción de Personal de Sanford Brands
Venezuela L.L.C. (2007), la misión de la organización es:
“Mantener los niveles de venta neta, utilidad operacional, capital de
trabajo, flujo de caja y retorno de activo, en permanente equilibrio y
mejoría, proporcionando a nuestros clientes, productos y servicios de
primera calidad, que satisfagan plenamente las necesidades del
consumidor final”.
1.1.6. Visión
Según Programa de Inducción de Personal de Sanford Brands
Venezuela L.L.C. (2007), la visión de la organización es: “Una compañía
global con Brands That MatterTM y gente excepcional reconocida por
generar los mejores resultados en su categoría”.
1.1.7. Estructura Organizativa
El organigrama de la empresa puede observarse a continuación en
la figura 1.
Figura 1. Estructura organizativa de Sanford Brands Venezuela L.L.C.
Fuente. Programa de Inducción de Personal de Sanford Brands Venezuela L.L.C.
1.1.8. Identificación del Área de Trabajo
El Trabajo de Aplicación Profesional en la modalidad pasantías
industriales, fue desarrollado en la Gerencia de Mantenimiento, la cual se
encuentra actualmente bajo la dirección del Ing. Devis Barbieri. Dicha
área es la encargada de llevar a cabo las actividades de mantenimiento
de la planta, además de planificar y ejecutar los proyectos de mejoras.
1.1.9. Descripción de la Situación Actual
Sanford Brands Venezuela L.L.C., cuenta actualmente con seis
áreas de producción, las cuales son: gomas, madera, casquillos,
bolígrafos y marcadores, partes plásticas y minas de grafito. Algunas de
estas áreas están encargadas de las actividades para la producción de
piezas y otras del ensamblaje de los productos finales, así como también
existen las que cumplen ambas funciones.
Gomas. Todo comienza con la mezcla de diferentes compuestos
según sea el producto a fabricar, estos se vierten en un molino que los
convierte en una masa homogénea, para luego ser llevados a las
extrusoras donde se obtienen las gomas de borrar para los lápices,
lapiceros, y las bandas elásticas de diferentes tamaños, de allí son
llevados al auto clave para el proceso de vulcanización y luego de este
proceso a unas cortadoras que le dan su tamaño final.
Madera. En esta área se produce el lápiz, iniciándose el proceso
con una tablilla en la cual se realiza un acanalado donde seguidamente se
ubican las minas de grafito para luego con otra tablilla acanalada y
pegamento formar un sándwich (el tiempo de duración de secado es de 8
horas), después se pasa a la encuadradora y separadora donde se
extraen los lápices en la forma en que se conocen, posteriormente se
pasa a la pintadora y calibradora (ajusta el lápiz a la longitud estándar),
finalmente pasa a la encasquilladora donde se le coloca el casquillo y el
borrador para finalizar con la impresión de la marca y el tipo de lápiz. Este
proceso se repite para los colores pero no se les coloca casquillo y
borrador.
Casquillo. Aquí se transforma los rollos de cinta de aluminio en
casquillos, mediante un proceso de varias etapas en las máquinas Eye
Let; finalizado este proceso los mismos pasan a la parte de lavado para
extraer el aceite del proceso anterior y seleccionar los casquillos
defectuosos; luego pasan a la máquina de Banding donde se aplica la
capa de pintura en el centro del casquillo y finalmente pasan por un
proceso de baño químico para dejar el casquillo negro, excepto la región
pintada.
Bolígrafos y Marcadores. Realiza el ensamble de los diferentes
tipos de marcadores gruesos, resaltadores y lapiceros con máquinas
ensambladoras, en las cuales se van integrando los componentes por
medio de diferentes mecanismos en cada estación.
Partes Plásticas. Se encarga de la producción de todas las piezas
plásticas necesarias para la fabricación de marcadores gruesos,
marcadores finos, cartuchos de tinta, lapiceros, y los estuches de 12 y 24
colores, por medio de máquinas de inyección y extrusión.
Minas de Grafito. El proceso de elaboración de las minas de
grafito conlleva una serie de etapas comenzando por la mezcla, donde el
porcentaje de los componentes depende de la dureza de la mina, ya que
esto define el tipo de lápiz, la mezcla pasa a una extrusora que le da la
forma alargada y por una cortadora que le da la longitud determinada;
estas se llevan a una primera etapa de calentamiento a 125ºC por una
hora, para eliminar un porcentaje de la humedad y la segunda etapa es en
un horno, en el cual se llevan hasta 800ºC durante dos horas para extraer
la humedad restante. Posteriormente se dejan enfriar y se les da un baño
en cera para su manipulación en la fabricación del lápiz.
Sanford Brands Venezuela L.L.C. cubre el 60% del mercado
nacional de productos para escritura y gráfica, fabricando unos 100
millones de lápices al año, también cubre el mercado de lapiceros,
colores, marcadores y bandas elásticas. Actualmente la empresa requiere
de la implementación de algunos sistemas que permitan automatizar la
cabecera de la línea de producción de lápices, beneficiando
enormemente al proceso productivo ya que se lograrían disminuir los altos
retrasos a los cuales se ve sometida diariamente. De igual manera se
lograría recuperar espacio físico que actualmente es ocupado por
inventarios temporales.
1.1.10. Identificación del Problema
En el área de madera, específicamente en la cabecera de la línea 1
de producción de lápices (comprende los procesos de acanalado, minado,
secado y separado) se presentan muchos retrasos en el proceso
productivo; esto se debe a la inexistencia de sistemas mecánicos que
permitan la automatización de esta línea de producción para darle mayor
fluidez al proceso productivo, trayendo como consecuencia que la materia
prima que es procesada en cada una de estas máquinas tenga que ser
sometida a paradas temporales mientras se logra procesar una cantidad
suficiente para posteriormente continuar con las otras operaciones.
La carencia de estos sistemas trae como consecuencia, además de
los retrasos en el proceso productivo, que muchas operaciones como la
carga y descarga de las máquinas, se tengan que hacer de forma manual
y tengan que ser muy dependientes del operario, esto debido a que la
frecuencia con que se realiza esta operación es muy repetitiva.
En la figura 2 se muestra la máquina de acanalado, allí se puede
evidenciar el momento en que el operario está alimentando de tablillas al
contenedor, de igual manera el operario tiene que realizar la descarga de
forma manual de la materia que es procesada para luego almacenarla en
un contenedor móvil.
Figura 2. Maquina acanaladoraFuente. Sanford Brands Venezuela L.L.C.
En la figura 3 se muestra la máquina de minado, allí se puede
distinguir los dos contenedores, los cuales requieren ser alimentados de
forma manual por el operario.
Figura 3. Maquina minadoraFuente. Sanford Brands Venezuela L.L.C.
En la figura 4 se observa la máquina separadora, en este punto de
operación el operario realiza el desmontaje de la prensa para luego
proceder a alimentar de forma manual el contenedor de esta máquina.
Figura 4. Maquina separadoraFuente. Sanford Brands Venezuela L.L.C.
Por otra parte, el proceso de secado del pegamento de los
sándwiches tiene una duración de 8 horas, durante los cuales se
almacenan los sándwiches en prensas y luego estas se colocan en racks
(ver figura 5), los cuales ocupan gran cantidad de espacio físico en la
planta, dicho tiempo de secado produce una interrupción en el flujo
continuo de la materia procesada.
Figura 5. Rack de secadoFuente. Sanford Brands Venezuela L.L.C.
1.2.Proyecto
Se propone realizar el diseño de tres sistemas que permitan la
celularización de la línea 1 de producción de lápices, estos son: un
sistema de alimentación de tablillas para la máquina acanaladora, un
sistema de transporte de tablillas entre la máquina acanaladora y la
minadora, y un sistema de secado para acelerar el proceso de desecación
de las prensas. Todo esto con el fin es reducir las demoras actuales que
presenta el proceso de fabricación, aumentar los niveles de producción,
disminuir la carga ocupacional de los operarios de esta línea y mejorar las
condiciones del ambiente de trabajo.
1.3.Objetivo General
Diseñar sistemas que permitan la celularización entre los procesos
de acanalado y separado de la línea de producción de lápices.
1.4.Objetivos Específicos
Conocer el funcionamiento de los equipos que conforman la
cabecera de la línea de producción de lápices.
Determinar los tiempos de producción del proceso de acanalado,
minado y secado.
Determinar las condiciones bajo las cuales se logra acelerar el
proceso de secado.
Diseñar las partes y piezas de los sistemas conforman el proceso
de celularización.
Realizar un estudio de costos del diseño a implementar.
1.5.Justificación e Importancia
La gran cantidad de retrasos presentes en el proceso productivo
son la causa principal de que los niveles de producción actuales estén por
debajo de los estándares (capacidad máxima de producción) de cada una
de las máquinas que hacen parte de la cabecera de la línea, esto se debe
a la falta de sistemas que permitan la interconexión entre las mismas,
impidiendo que el proceso productivo sea de flujo continuo, y trayendo
como consecuencia que muchas operaciones se tengan que realizar de
forma manual.
Con la implementación de estos sistemas que permitirían darle
mayor fluidez al proceso productivo, la empresa estaría mejorando la
eficiencia de la línea de producción de lápices, aumentando así sus
niveles de producción aproximándolos a los estándares de las maquinas
que se han de interconectar.
Por otra parte el impacto que generaría la implementación de estos
sistemas en el ámbito laboral sería beneficioso, ya que se lograría
disminuir la carga ocupacional de los operadores y se estarían mejorando
las condiciones del ambiente de trabajo.
1.6.Alcance
El presente trabajo de aplicación profesional se centra en el diseño
de tres sistemas que permitan la celularización de la cabecera de la línea
1 de producción de lápices de la empresa Sanford Brands Venezuela
L.L.C, estos son: un sistema de alimentación de tablillas para la máquina
acanaladora, un sistema de transporte de tablillas entre la máquina
acanaladora y la minadora, y un sistema de secado para acelerar el
proceso de desecación de las prensas, con lo cual, una vez construidos e
instalados se aumentarán los niveles de producción, disminuirá la carga
ocupacional de los operarios y mejoraran las condiciones del ambiente
laboral.
Este trabajo contempla el diseño mecánico de la estructura de los
sistemas mencionados anteriormente, así como también la selección de
los distintos elementos funcionales como bandas transportadoras,
actuadores neumáticos y motores. Además se presenta la lógica de
control para el funcionamiento de estos sistemas y la generación de
planos de las distintas partes y piezas.
CAPITULO 2
Marco Teórico
2.1.Antecedentes
Guastadisegni, P. (2000) “Diseño y Construcción de una cinta
transportadora de desperdicios del proceso de forja en la línea de
azadas de Bellota Venezolana C.A.” En dicho trabajo de grado se
propone la implementación de un sistema de transporte de
materiales, para trasladar el material sobrante de la forja de
herramientas. Dicho sistema propuesto es de banda articulada,
compuesto de dos tramos de cadenas de rodillos paralelas unidas
por chapas, motorizadas por ruedas catarinas acopladas a un
motor y montadas en un bastidor, además se diseño y construyo
de forma tal que la altura y la inclinación fueran variables. Este
proyecto sirvió de guía para el planteamiento del diseño de la
estructura de la banda transportadora a implementar en la empresa
Sanford Brands Venezuela L.L.C. y como patrón para algunos
cálculos realizados.
Carrero R. (2002) “Diseño y construcción de un sistema de
transporte para cajas en la fábrica de vidrio de los andes C.A” En
este trabajo de grado se presenta de modo cronológico, el proceso
para el establecimiento del diseño y construcción de un sistema de
traslado de cajas desde la zona de selección hasta la zona de
empaque de la mencionada empresa. En base a los requerimientos
y utilizando los principios de diseño, se incorpora un transportador
horizontal de rodillos activados por medio de bandas
transportadoras, interconectado en tres tramos consecutivos. El
diseño cuenta con un motoreductor, sistemas de transmisión de
potencia por cadenas, bandas transportadoras, rodillos,
chumaceras, y estructuras metálicas. Este proyecto facilitó
información acerca de la metodología para el cálculo y selección de
algunos elementos mecánicos.
Ortiz W. (2003) “Diseño y animación de un secador para bloques
de arcilla”. En este trabajo de grado se realizó un estudio por medio
de pruebas experimentales para conocer los parámetros
fundamentales de secado de bloques de arcilla; con los resultados
obtenidos se diseñó un horno para acelerar el proceso de
desecación del material arcilloso, se fijaron los parámetros de
diseño en función de los resultados arrojados por los experimentos.
Además de eso se cuantificó el consumo y las pérdidas de calor
por distintos medios hacia el exterior. Esta investigación sirvió de
ayuda para el cálculo del consumo energético en el diseño del
sistema de secado de sándwich.
2.2.Fundamentos Teóricos
2.2.1. Diseño en Ingeniería Mecánica
Por diseño se califica a la invención que se realiza para satisfacer
una demanda humana. En el caso del diseño mecánico podría decirse
que se trata de encontrar soluciones simples y efectivas, que faciliten su
construcción y cumplan con los requisitos de diseño. Para ello se debe
hacer uso de teoría físicas y matemáticas de la mecánica, que permitan el
estudio de los procesos de fallas de los elementos mecánicos, como
también el estudio de los materiales necesarios para la construcción.
Según Shigley J. y Mitchell L. (1983), sugiere que:
El diseño mecánico es el diseño de objetos y sistemas de naturaleza mecánica: piezas, estructuras, mecanismos, maquinas y dispositivos e instrumentos diversos. En su mayor parte, el diseño mecánico hace uso de las matemáticas, las ciencias de los materiales y las ciencias mecánicas aplicadas a la ingeniería. El diseño de ingeniería mecánica incluye el diseño mecánico, pero es un estudio de mayor amplitud que abarcan todas las disciplinas de la ingeniería mecánica, incluso las ciencias térmicas y de los fluidos. Aparte de las ciencias fundamentales que se requieren, las bases del diseño en ingeniería mecánica son las mismas que las del diseño mecánico y, por consiguiente, éste es el enfoque que se utilizara. (p. 6).
2.2.2. Fases del Diseño
A la hora de diseñar, el ingeniero se enfrenta primero con una
situación de la cual evidentemente deriva un problema a resolver, a partir
de esta situación se seguirán varias etapas del diseño como se muestra
en la figura 6.
Figura 6. Fases del diseñoFuente. Shigley J. y Mitchell L. (1983).
Generalmente el proceso de diseño se describe según el esquema
mostrado anteriormente, empieza con la identificación de una necesidad y
con una decisión de hacer algo al respecto. Después de muchas
iteraciones, el proceso finaliza con la presentación de los planes para
satisfacer la necesidad planteada inicialmente. Cabe destacar, que nunca
existirá una solución definitiva, pues todo diseño puede ser mejorado
constantemente.
2.2.3. Consideraciones o Factores de Diseño
Los factores de diseño o consideraciones de diseño, son todas
aquellas variables tomadas en cuenta durante el proceso por el
diseñador, dichas variables son aquellas que influyen significativamente
ya sea en el diseño de un elemento o quizá en todo el sistema. Por lo
general se tienen que tomar en cuenta varios de esos factores para un
caso de diseño determinado. En ocasiones, alguno de esos factores será
crítico y, si se satisfacen sus condiciones, ya no será necesario considerar
los demás. Por ejemplo suelen tenerse en cuenta los factores siguientes:
Resistencia
Confiabilidad
Condiciones térmicas
Corrosión
Desgaste
Fricción o rozamiento
Procesamiento
Utilidad
Costo
Seguridad
Peso
Ruido
Estabilización
Forma
Tamaño
Flexibilidad
Control
Rigidez
Acabado de superficie
Lubricación
Mantenimiento
Volumen
2.2.4. Cintas Transportadoras
Una cinta transportadora es un sistema de transporte continuo
formado básicamente por una banda continua que se mueve entre dos
rodillos, la banda es arrastrada por fricción por uno de los rodillos, que a
su vez es accionado por un motor, el otro rodillo suele girar libremente sin
ningún tipo de accionamiento, y su función es servir de retorno a la banda
o como sistema de tensado.
López A. (2002), define lo siguiente:
La banda es la componente más importante de una cinta transportadora, ya que es la encargada de soportar directamente el material y transportarlo desde el punto de carga hasta el de descarga, esto hace que se encuentre sometida tanto a esfuerzos longitudinales como transversales, y para soportar dichas fuerzas, la misma está formada por el tejido y los recubrimientos. (p. 162).
El tejido de la banda tiene la función de soportar y transmitir los
esfuerzos; a su vez el recubrimiento de la banda sirve para soportar los
impactos y las erosiones provocadas por el material que se ha de
transportar. La clasificación de las bandas e se describe a continuación.
a. Según el tipo de tejido
De algodón
De tejidos sintéticos
De cables de acero
b. Según la disposición del tejido
De varias telas o capas
De tejido solido (solid wowen)
c. Según el aspecto de la superficie portante de la carga.
Lisas (aspecto más corriente)
Rugosas
Con nervios, tacos o bordes laterales vulcanizados
En el tejido de la banda se logran distinguir dos partes; la urdimbre
o hilos longitudinales y la trama o hilos transversales. Se dice que la
urdimbre soporta los esfuerzos de tracción longitudinales, es en general
más resistente que la trama, la cual solo soporta esfuerzos transversales
secundarios, derivados de la adaptación a la forma de artesa y de los
producidos por los impactos.
Los tejidos son tanto naturales, sintéticos y metálicos; entre los
naturales se tiene el algodón, el cual ha sido sustituido por los tejidos
sintéticos como el rayón, poliéster y Poliamida. Los tejidos metálicos lo
constituyen básicamente cables de acero.
Es común el uso de diferentes materiales para la urdimbre y la
trama, un ejemplo de ello está en la utilización de tejidos sintéticos como
el poliéster (E) para la urdimbre y poliamida (P) para la trama, dando así
origen a los tejidos llamados EP.
Como se dijo anteriormente, la finalidad del recubrimiento del tejido
es para evitar la erosión del mismo y permitir soportar las cargas de
impacto. Suelen estar formados por elastómeros (caucho natural),
plastómeros (PVC) y otros. Se acostumbra a que la parte inferior o lado
rodador de la banda tenga un tipo de recubrimiento, y la parte superior o
lado portador tenga otro tipo de recubrimiento.
2.2.5. Elementos Mecánicos Flexibles
Existen otros elementos mecánicos utilizados para transmitir
potencia entre ejes, diferentes a las bandas, tales elementos también son
de naturaleza flexible entre ellos encontramos los cables y las cadenas.
Estos elementos permiten transmitir potencia entre ejes separados a
grandes distancias. Su naturaleza elástica, y generalmente su gran
longitud es una ventaja que contribuye a aumentar su vida útil y le
confiere gran importancia en la absorción de cargas de choque,
amortiguamiento y separación de las vibraciones.
2.2.5.1. Transmisiones por cadenas
Entre las trasmisiones de potencia mediante elementos mecánicos
flexibles como se dijo anteriormente están las transmisiones por cadenas.
Las características básicas de este tipo de transmisión es que permiten
una relación de velocidad constante (puesto que no se produce
deslizamiento ni distensión), larga duración o vida útil y la posibilidad de
impulsar varios ejes desde una misma fuente de potencia.
González G. (2001), plantea lo siguiente:
La transmisión por cadena está compuesta de una rueda dentada motriz, una o varias ruedas dentadas conducidas y un tramo de cadena unido por ambos extremos que engrana sobre las ruedas dentadas. La flexibilidad de la transmisión es garantizada con la cadena, la cual consta de eslabones unidos por pasadores, que permiten asegurar la necesaria flexibilidad de la cadena durante el engrane con las ruedas dentadas. En el caso más simple, la transmisión por cadena consta de una cadena y dos ruedas dentadas, denominadas ruedas de estrella, ruedas dentadas o sprockets, una de las cuales es conductora y la otra conducida. (p.1).
En la figura 7, se muestra el esquema de una transmisión de
potencia entre ejes mediante una cadena. Dicha transmisión la componen
el piñón o la rueda impulsora, la catalina o rueda mayor conducida y la
cadena.
Figura 7. Esquema básico de una transmisión por cadenasFuente. González G. (2001).
Las ventajas de este tipo de transmisiones por cadenas al ser
comparadas con los otros tipos de transmisiones flexibles son las
siguientes:
Dimensiones exteriores son menores
Ausencia de deslizamiento
Alto rendimiento
Pequeña magnitud de carga sobre los arboles
Posibilidad de cambiar con facilidad su elemento flexible
En cambio, a las transmisiones por cadenas se les reconoce como
desventajas que:
Pueden ser un poco ruidosas
Requieren de una lubricación adecuada
Presentan cierta irregularidad del movimiento durante el
funcionamiento de la transmisión
Requiere de una precisa alineación durante el
montaje y un mantenimiento minucioso
González G. (2001), aporta que “según su aplicación, las cadenas
pueden ser divididas para su estudio en tres grupos: Cadenas de carga,
cadenas de tracción y cadenas de transmisión de potencia”. (p. 2).
Las cadenas de carga son empleadas para suspender, elevar y
bajar cargas. Ellas son empleadas predominantemente en las máquinas
elevadoras de carga. Estas trabajan con bajas velocidades y grandes
cargas. Son construidas de eslabones simples, generalmente redondos o
de bridas sencillas.
Las cadenas de tracción son empleadas para mover cargas en las
máquinas transportadoras, trabajan con velocidades medias (hasta 2-4
m/s). En su fabricación se emplean eslabones de pasos largos,
usualmente entre los 50 y 1000 mm.
En los accionamientos para transmisión de potencia, la cadena y la
rueda son usadas como engranaje flexible para trasmitir torque desde un
eje de rotación a otro. Generalmente son empleados eslabones pequeños
y de gran precisión en sus dimensiones, con pasos entre 4 y 63.5 mm,
con el objetivo de reducir las cargas dinámicas, y con pasadores
resistentes al desgaste para asegurar una conveniente duración.
Los tipos de cadenas para trasmisión de potencia son los
siguientes:
Cadenas de casquillos
Cadenas de eslabones perfilados
Cadenas dentadas
Cadenas de rodillos
Para las cadenas de rodillos, González G. (2001), aporta que:
Este tipo de cadena, en su construcción más generalizada, está compuesta por placas interiores y exteriores que se alternan sucesivamente y unidas entre sí de forma articulada. Cada articulación de la cadena consta de un pasador en unión con la placa exterior, un casquillo que se encuentra unido a los agujeros de las placas interiores y por último el rodillo, que se encuentra montado con holgura en el casquillo, para disminuir el desgaste de los dientes de las ruedas y el propio casquillo. Durante el montaje de la cadena sus extremos se unen mediante eslabones desmontables complementarios, diferenciándose estos empalmes según la cantidad de eslabones sea un número par o impar. Es aconsejable emplear cadenas con un número par de eslabones, teniendo en cuenta que los eslabones de unión son más resistentes que los correspondientes a un número impar de eslabones. (p. 8).
En la figura 8, se señalan las partes esenciales de una
cadena de rodillos.
Figura 8. Cadena de rodillos Fuente. González G. (2001).
Las cadenas de rodillos han sido estandarizadas por la ANSI en
cuanto a tamaños. En la Figura 9, se muestra la nomenclatura de tales
cadenas.
Figura 9. Nomenclatura utilizada para las cadenas de rodillosFuente. Gonzales G. (2001)
Las dimensiones de las cadenas han sido diferenciadas en dos
series, reconocidas como la serie Americana, normalizada en ANSI
Standard B29.1-1975, y la serie europea. En la actualidad ambas series
han sido recogidas en la segunda versión de la Norma Internacional ISO
Diámetro del rodillo
Ancho de torón
Espaciamiento entre torones
606-1994 (la primera versión fue aprobada en 1982). En la mencionada
Norma ISO, se reconocen las cadenas con dimensiones derivadas de
ANSI con la letra A y aquellas cadenas con dimensiones representativas
de la unificación de las normas originarias de Europa con la letra B. Otras
normas nacionales reconocen esta diferenciación en las dimensiones de
las cadenas según ambas series, ejemplo de ello son las normas
alemanas DIN 8187 (serie europea) y DIN 8188 (serie americana).
La capacidad de trabajo de una transmisión por cadenas depende,
en muy buena medida, de la calidad de las ruedas (sprockets) de la
transmisión para que exista un endentado óptimo entre la rueda y la
cadena (ver figura 10).
Figura 10. Endentado de una rueda y su cadenaFuente. Fuente. Gonzales G. (2001)
La exactitud de fabricación de los dientes y su paso, el acabado de
las superficies activas, el material empleado y el tratamiento térmico
aplicado a los flancos de los dientes tienen una gran influencia en la
durabilidad y buen funcionamiento de la transmisión.
Las ruedas de transmisiones lentas (hasta 3 m/s), que no soportan
cargas de choques, pueden ser construidas de hierro fundido con una
resistencia a la tracción no menor de 210 MPa, pero indiscutiblemente, la
mayor difusión la alcanzan las ruedas fabricadas con aceros al carbono
medio o aleados, donde los dientes son templados superficialmente
hasta lograr durezas en flanco entre 45 y 55 HRC. Si fuera necesaria una
elevada resistencia al desgaste, pueden emplearse ruedas elaboradas de
acero cementables, que permita alcanzar a los dientes durezas
superficiales del orden de los 60 HRC mediante una capa de cementado
de 1 a 1,5 mm de espesor. En casos de trabajos suaves, sin grandes
cargas y con exigencias de bajo nivel de ruido, pueden hacerse las
coronas dentadas de plásticos de fibras de vidrio y poliamidas, lo que
permite atenuar considerablemente el ruido y elevar la duración de las
cadenas (debido a la reducción de las cargas dinámicas).
Los dientes de las ruedas para cadenas de rodillo se elaboran con
perfiles convexos, cóncavos, rectilíneos o combinados (generalmente
rectilíneo convexo), a pesar que la experiencia muestra que el perfil
cóncavo dispone de mayor resistencia al desgaste debido a que aporta
una mayor longitud activa en el perfil del diente, es la forma convexa (ver
figura 11), la más difundida en la actualidad por las facilidades
tecnológicas de fabricación y se ha dejado el perfil cóncavo para los
casos de transmisiones con elevadas velocidades periféricas.
Figura 11. Perfil convexo de los dientes de una rueda para cadena de rodillosFuente. González G. (2001).
2.2.6. Transferencia de Calor
La transferencia de calor es un proceso por el cual se intercambia
energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes
partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. Incropera y
De Witt (1999), manifiestan que la “transferencia de calor (o calor) es la
energía en tránsito debido a una diferencia de temperatura”. (p. 2).
El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción.
Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede
ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos. Por
ejemplo, el calor se transmite a través de la pared de una casa
fundamentalmente por conducción, el agua de una cacerola situada sobre
un quemador de gas se calienta en gran medida por convección, y la
Tierra recibe calor del Sol casi exclusivamente por radiación.
Del mismo modo el autor Incropera F. y De Witt D. (1999), aportan
lo siguiente:
Cuando existe un gradiente de temperatura en un medio estacionario – que puede ser un sólido o un fluido –
utilizamos el término conducción para referirnos a la transferencia de calor que se producirá a través del medio. En cambio, el termino convección se refiere a la transferencia de calor que ocurrirá entre una superficie y un fluido en movimiento cuando están a diferentes temperaturas. El tercer modo de transferencia de calor se denomina radiación térmica. Todas las superficies con temperatura finita emiten energía en forma de ondas electromagnéticas. Por tanto, en ausencia de un medio, existe una transferencia neta de calor por radiación entre dos superficies a diferentes temperaturas. (p. 2)
En la figura 12, se pueden observar los tres mecanismos de transferencia de calor.
Figura 12. Modos de transferencia de calor, conducción, convección y radiaciónFuente. Incropera F. y De Witt D. (1999).
En el mecanismo de transferencia de calor por convección (ver
figura 13), existen a su vez 4 modos de realización del mismo.
Convección forzada
Convección natural
Ebullición
Condensación
Figura 13. Proceso de transferencia de calor por convección. (a) Convección forzada. (b) Convección natural. (c) Ebullición. (d) Condensación.
Fuente. Incropera F. y De Witt D. (1999).
CAPÍTULO 3
Proceso Metódico
3.1. Metodología
En este capítulo se detallan minuciosamente cada uno de los
aspectos relacionados con la metodología que se ha seleccionado para
desarrollar la investigación objeto de estudio, y cada aspecto será
sustentado por las citas o referencias que hacen diversos autores.
En este sentido, Balestrini (2001), expresa que:
El fin esencial del Marco Metodológico, es el de situar en el lenguaje de investigación, los métodos e instrumentos que se emplearán en la investigación planteada, desde la ubicación acerca del tipo de estudio y el diseño de investigación; su universo o población; su muestra; los instrumentos y técnicas de recolección de datos, la medición; hasta la codificación, análisis y presentación de los datos. De esta manera, se proporcionará al lector una información detallada de cómo se realizará la investigación. (p. 126).
3.2.Nivel de Investigación
De acuerdo a Arias (2006), “El nivel de investigación se refiere al
grado de profundidad con que se aborda un objeto o fenómeno, y este
puede ser exploratorio, descriptivo o explicativa” (p.23). A tal efecto, Arias
(2006), expresa que “la investigación descriptiva consiste en la
caracterización de un hecho, fenómeno, individuo o grupo, con el fin de
establecer su estructura o comportamiento. Los resultados de este tipo de
investigación se ubican en un nivel intermedio en cuanto a la profundidad
de los conocimientos se refiere” (p.24).
En función a lo mencionado anteriormente, esta investigación cuyo
propósito es el de diseñar sistemas mecánicos que permitirán la
celularización de la cabecera de la línea de producción de lápices de la
empresa Sanford Brands Venezuela L.L.C. centra su nivel de
investigación en el tipo descriptiva. Debido a que en la misma se describe
el funcionamiento actual de los equipos que actualmente hacen parte de
la línea de producción, para posteriormente y con técnicas de recolección
de datos de campo, establecer los criterios de diseño que se han de
tomar en cuenta en este proceso, para ajustar así estos diseños a las
necesidades reales de la empresa.
3.3. Diseño de la Investigación
En este caso, la investigación planteada está enmarcada en un
diseño de investigación de campo. Sabino (1992), plantea que:
En los diseños de campo los datos de interés se recogen en forma directa de la realidad, mediante el trabajo concreto del investigador y su equipo. Estos datos, obtenidos directamente de la experiencia empírica, son llamados primarios, denominación que alude al hecho de que son datos de primera mano, originales, producto de la investigación en curso sin intermediación de ninguna naturaleza. (p. 68).
Este diseño de investigación, es de campo, debido a que este
enfoque favoreció la recolección de datos directamente en las
instalaciones de de esta empresa, específicamente en el área de madera,
en la cabecera de la línea de producción de lápices (comprende los
procesos de acanalado, minado, secado y separado).
3.4.Modalidad de la Investigación
Atendiendo a las características que posee este estudio, la
presente investigación se enmarca en la modalidad de proyecto factible
Según el Manual para la Elaboración de Tesis Doctorales, Trabajos de
Grado y Trabajos Especiales de la UPEL (2001):
Consiste en la investigación, elaboración y desarrollo de una propuesta de un modelo operativo viable para solucionar problemas, requerimientos o necesidades de organizaciones o grupos sociales; puede referirse a la formulación de políticas, programas, tecnologías, métodos o procesos.
El proyecto factible comprende las siguientes etapas generales:
Diagnóstico.
Planteamiento y formulación teórica de la propuesta.
Procedimiento metodológico.
Actividades y recursos necesarios para su ejecución.
Análisis y conclusiones sobre la viabilidad y realización del
proyecto.
En caso de su desarrollo, la ejecución de la propuesta y la
evaluación tanto del proceso como de su resultado.
De acuerdo, con los aspectos mencionados en la anterior cita, la
investigación se centrará en la elaboración de diseños funcionales viables
cuyo propósito es el de solucionar un problema y a su vez satisfacer las
necesidades que se plantearon para mejorar las condiciones del proceso
fabricación de la cabecera de la línea de producción de lápices de la
empresa Sanford Brands Venezuela L.L.C.
3.5.Técnicas de recolección de datos
Como se dijo anteriormente, esta investigación se enmarca en el
diseño de investigación de campo, debido a que el mismo objeto de
estudio sirve como fuente de información para el investigador. Las
técnicas usualmente utilizadas en el trabajo de campo para el acopio de
material son:
La encuesta.
La entrevista.
La grabación.
La filmación.
La fotografía.
De las anteriores, solo la entrevista no estructurada mediante el
diálogo abierto con los operadores de la planta, la grabación y la
fotografía constituyeron los medios para la recolección de datos. Además
se hizo uso de instrumentos de medición como vernier, cinta métrica,
cronometro, tacómetro y pirómetro para la recolección de datos técnicos
que permitieron establecer los criterios de diseño de los sistemas
mecánicos para la celularización de la cabecera de la línea de producción
de lápices.
3.6. Fases Metodológicas
Para el diseño de los diferentes sistemas que permitirán la
celularización de la cabecera de la línea 1 de producción de lápices, se
llevaron a cabo una serie de etapas secuenciales, a fin de lograr el
cumplimiento de cada uno de los objetivos propuestos.
3.6.1. Análisis del Funcionamiento del Sistema de Acanalado,
Minado y Separado
Mediante las observaciones del funcionamiento de los diferentes
mecanismos de accionamiento de estos equipos, se logró comprender el
funcionamiento de los mismos; Aunado a esto, se tomaron algunas
mediciones para cuantificar la velocidad de procesamiento y el espacio
físico ocupado por estos sistemas.
3.6.2. Determinación de los Parámetros de Diseño
Como se dijo anteriormente, los parámetros de diseño son todas
aquellas variables tomadas en cuenta durante el proceso por el
diseñador, dichas variables son aquellas que influyen significativamente
ya sea en el diseño de un elemento o quizá en todo el sistema. La
obtención de estas variables es producto de la observación del
funcionamiento de los equipos existentes en la planta, de mediciones
realizadas, y de otros factores como lineamientos sugeridos por parte del
personal de la empresa.
3.6.3. Diseño de los Sistemas de Interconexión para las Maquinas
Involucradas en el Proyecto de Celularización.
El diseño de cada uno de estos sistemas parte de los parámetros
de diseño, así como también del análisis de sistemas existentes utilizados
en similares aplicaciones en otra empresa dedicada a la fabricación de la
misma línea de productos (lápices y colores). Para esto se nos facilitó una
serie de videos de estos equipos en funcionamiento.
El diseño de estos sistemas con sus respectivas partes y piezas se
realizó con la ayuda de herramientas CAD, para este caso se utilizó el
AUTOCAD 2006, y además, la herramienta de elementos finitos ANSYS
para estudiar el comportamiento de las distintas partes y piezas
consideradas como críticas cuando están sometidas a condiciones de
operación.
3.6.4. Selección de Dispositivos y Elementos Mecánicos
La selección de elementos mecánicos que en este caso contempla
el uso de cadenas, actuadores neumáticos, bandas transportadoras,
rodamientos, motores AC, motores PAP. Se realizó mediante catálogos
facilitados por casas fabricantes de los mismos.
3.6.5. Estudio de Costos
Una vez realizado el diseño de los tres sistemas y definidos los
materiales necesarios para su construcción, así como también la
selección de los dispositivos y elementos mecánicos que se van a
implementar, se procedió a realizar la cotización para determinar el costo
que tiene que cubrir la empresa para adquisición de los mismos. Es
necesario aclarar que el costo que implica la construcción (mano de obra),
no será un factor a considerar, debido a que la construcción y puesta en
funcionamiento de estos sistemas será llevada a cabo por el personal de
la empresa.
CAPITULO 4
Desarrollo y Resultados
4.1.Descripción de la cabecera de la línea de producción de
lápices
En el área de madera de la empresa Sanford Brands, es donde se
llevan a cabo los procesos de fabricación del lápiz Mongol redondo y
Mongol hexagonal, y de los colores Prismacolor en sus diferentes
presentaciones. A continuación se realiza una descripción de los distintos
procesos que se llevan a cabo en la cabecera de la línea de producción
de lápices. Cabe señalar que esta cabecera la componen los procesos de
acanalado, minado, secado y separado. La materia prima llega
almacenada a la planta como se muestra en la figura 14.
Figura 14. Materia prima en la zona de almacén.Fuente. Sanford Brands.
Estas cajas son transportadas mediante un montacargas desde la
zona de almacén hasta el área de madera, específicamente en la zona de
acanalado. Las tablillas son desalojadas de la caja de forma manual por el
operario para posteriormente alimentar el sistema de acanalado (ver
figura 15).
Figura 15. Sistema de acanaladoFuente. Sanford Brands.
Este equipo de acanalado es la cabecera de la línea de producción,
su función es la de realizar una operación de corte en la tablilla, con la
finalidad de realizar sobre la misma cierta cantidad de canales. A medida
que las tablillas son procesadas, estas son desalojadas de forma manual
por el operario, para luego ser almacenadas en un contenedor móvil. Una
vez que haya sido procesada cierta cantidad de tablillas, estas son
trasladadas para alimentar al sistema de minado (ver figura 16).
Figura 16. Sistema de minadoFuente. Sanford Brands
Este equipo de minado posee dos contenedores los cuales
requieren ser alimentados de forma manual por el operario, la función de
este equipo es la de realizar tres operaciones simultáneas: adición de
pegamento a la tablilla, colocación de las minas sobre la tablilla y por
último formar el sándwich. Una vez que el sándwich se forma, el mismo
es desalojado en grupos de 40 para ser sometido a un proceso de
compresión (ver figura 17).
Figura 17. Sistema de prensadoFuente. Sanford Brands.
El grupo de 40 sándwich es ubicado en una prensa para luego con
la ayuda de un pistón neumático aplicarles cierta presión. Estas prensas
posteriormente son ubicadas en el rack de secado (ver figura 18.)
Figura 18. Rack de secadoFuente. Sanford Brands.
El proceso de secado en el rack es por convección natural; el
tiempo que se invierte actualmente en este proceso es de 8 horas. Una
vez que ha pasado este tiempo, las prensas son desmontadas por el
operario para alimentar al sistema de encuadrado y separado (ver figura
19).
Figura 19. Sistema de encuadrado y separado.
Este equipo realiza dos operaciones, inicialmente realiza una
operación de corte en los extremos del sándwich para darle el tamaño
apropiado y emparejar sus caras, a esto se le conoce como el
encuadrado del sándwich. Luego de realizada esta operación, el sándwich
es transportado hacia la zona de separado en donde mediante dos
procesos de corte se les da la forma ya sea redonda o hexagonal.
Seguidamente se realizan los procesos posteriores de pintado, calibrado,
encasquillado y empaquetado. Los procesos de fabricación de los
colores son los mismos que para el lápiz con la diferencia de que no se
realiza el proceso de encasquillado (no se les coloca borrador).
La distribución de los equipos de la cabecera de la línea de
producción es como se muestra en la figura 20.
Figura 20. Distribución de equipos en la cabecera de la línea.
La designación de los equipos es como sigue:
MA01: Máquina acanaladora 01.
MM01: Máquina minadora 01.
RS01: Rack de secado 01.
MS01: Máquina separadora 01.
Actualmente son muchas las operaciones manuales que se tienen
que llevar a cabo, creándose una alta dependencia entre el proceso de
fabricación y los operarios. Así como también se invierte mucho tiempo en
el proceso de secado, impidiendo el flujo continuo de la materia en el
proceso de fabricación. Todo esto hace necesario la implementación de
algunos sistemas mecánicos que permitan eliminar esa dependencia y
dar mayor fluidez al proceso, automatizando hasta cierto punto la línea de
producción.
Como ya se dijo, el proyecto de celularización contempla el diseño
de tres sistemas mecánicos:
Un sistema de alimentación de tablillas (SA01) para la máquina
acanaladora.
Un sistema de transporte de tablillas (ST01) para interconectar la
máquina acanaladora con la maquina minadora.
Un sistema de secado el cual lo conforman el horno de secado
(HS) y los carros transportadores (CT01).
El acople de estos nuevos sistemas con los ya existentes se
muestran en la figura 21.
Figura 21. Distribución en planta de los equipos que conforman la celularización.
Los equipos que se muestran en color azul son los que se sugieren
implementar para el proyecto de celularización de la línea de producción
de lápices.
4.2.Funcionamiento de la máquina de acanalado
Esta máquina como ya se dijo realiza una operación de corte de
material a la tablilla de madera con la finalidad de hacer varias canales
sobre su superficie. Las partes esenciales de este equipo se señalan en la
figura 22.
Figura 22. Partes esenciales de la maquina acanaladora.Fuente. Sanford Brands Venezuela L.L.C.
1. Contenedor de carga.
2. Sistema de arrastre.
3. Rodillo cortante inferior.
4. Sistema de extracción inferior.
5. Rodillo cortante superior.
6. Sistema de extracción superior.
7. Contenedor de descarga.
El operador alimenta de forma manual este equipo, posicionando
cada cierto tiempo en el contenedor de carga una columna de 70 tablillas.
Estas tablillas son desalojadas del contenedor por un sistema de arrastre
por cadenas.
1
2
3
4
5
6
7
El sistema de arrastre consta de un par de ruedas dentadas de 18
dientes (conductora - conducida), las cuales le dan movilidad a una
cadena ANSI 40, esta cadena tiene alojados a igual distancia unos perros
de arrastre los cuales son los encargados de empujar la tablilla para
desalojarla del contenedor, el esquema de ese sistema es el que se
muestra en la figura 23.
Figura 23. Esquema del sistema de arrastre de tablillas
Una vez que la tablilla es desalojada, la misma es guiada a través
de un canal. El deslizamiento de la tablilla a través de este canal se debe
al impulso que le proporciona la siguiente tablilla cuando esta es
desalojada del contenedor.
Cuando las tablillas realizan su desplazamiento a lo largo del canal,
estas pasan a través de un par de rodillos provistos de unas hojillas, las
cuales son las encargadas de realizar una operación de corte para dar
forma a las canales (ver figura 24).
Figura 24. Tablilla después del proceso de acanaladoFuente. Sanford Brands Venezuela L.L.C.
La cantidad de canales depende del tipo de lápiz a fabricar, 9
canales para lápiz mongol redondo (9 ply) y 10 canales para lápiz mongol
hexagonal (10 ply). Este equipo de acanalado cuenta con un sistema de
extracción de polvos (aserrín) para evitar la contaminación del aire de la
planta.
4.3.Velocidad de procesamiento de la máquina de acanalado
Para determinar la velocidad de procesamiento de esta máquina se
analizará el sistema de arrastre. Como se dijo anteriormente este sistema
lo constituyen un par de ruedas catarinas de 18 dientes, las cuales
accionan una cadena ANSI 40 que en su longitud tiene 3 perros de
arrastre separados a igual distancia de 18 eslabones. La rueda
conductora de este sistema gira a 146 rpm.
La velocidad lineal promedio descrita por la cadena se determina
mediante la siguiente ecuación.
V= N × p×n12
[1]
V : Velocidad lineal de la cadena.
p: Paso de la cadena.
N : Numero de dientes de la rueda.
n: Velocidad de la rueda (rpm).
n=146 rpm
N=18
p=0.5 pulg
V=18×0.5×14612
=109.5 ftm
V=0.556ms
El tiempo necesario para realizar el arrastre de las tablillas, es el
tiempo que tarda la cadena en recorrer una distancia igual a la separación
entre los perros de arrastre.
d=18× p [2]
d: Distancia de arrastre.
p: Paso de la cadena.
p=0.5 pulg
d=18×0.5=9 pulg
d=0.229m
t= dV
[3]
t : Tiempo de arrastre.
V : Velocidad lineal de la cadena.
d: Distancia de arrastre.
t= dV
=0.2290.556
=0.411 seg
El desplazamiento de las tablillas a través del canal se debe al
empuje entre tablillas cuando estas son desalojadas del contenedor, por
tal motivo se considera que el tiempo que toma realizar la operación de
acanalado es el mismo tiempo que le toma al sistema de arrastre
desalojar una tablilla.
La capacidad máxima de producción de esta máquina de
acanalado es la siguiente:
273 gruesas / hora para unidades 9 ply.
304 gruesas / hora para unidades 10 ply.
Los problemas que presenta este sistema de acanalado, es que
actualmente su producción está muy por debajo de su capacidad máxima,
alrededor de un 67%. Aunado a esto, su funcionamiento actual demanda
una alta carga ocupacional del operario, debido a que la frecuencia de
carga y descarga de este equipo es muy repetitiva, ya que la alimentación
al contenedor de carga se realiza de a una columna de tablillas por vez, y
la misma dura un periodo de 28.77 segundos en ser consumida por la
máquina.
Todos estos problemas exigen la implementación de un sistema de
alimentación automática de tablillas para esta máquina de acanalado, con
la finalidad de aumentar los niveles de producción y disminuir la carga
ocupacional.
Una vez demostrado que es necesario la implementación de un
sistema de alimentación automática se deben tomar en cuenta otros
criterios que ayuden a seleccionar la alternativa de diseño correcta. Los
mismos tienen que ver con lo siguiente:
La forma como viene almacenada la materia prima (tablillas de
madera).
El espacio físico disponible en planta.
El espacio disponible en la máquina acanaladora.
La velocidad de consumo de la máquina acanaladora.
Facilidad de construcción.
4.4.Diseño del sistema de alimentación de tablillas para la
maquina acanaladora.
Tomando en cuenta los criterios de diseño mencionados
anteriormente, la alternativa propuesta para el sistema de alimentación
automática de tablillas se basa en un mecanismo que emplee un sistema
de transporte por banda y un sistema de empuje de accionamiento
neumático aprovechando la disponibilidad de las redes de aire
comprimido existentes en la planta.
El funcionamiento básico se fundamenta en aprovechar la
disposición de las tablillas en la caja cuando llegan del almacén de
materia prima. Tomando en cuenta las dimensiones de espacio físico
disponibles en planta y las dimensiones de la máquina acanaladora, se
diseñó el siguiente sistema de alimentación (ver figura 25).
Figura 25. Sistema de alimentación de tablillas
Este sistema aprovecha la forma en que vienen almacenadas las
tablillas en cajas de cartón (ver figura 26), ya que éstas vienen
distribuidas en 10 columnas haciendo un total de 700 tablillas por caja. En
este caso el operario posicionaría una caja sobre un soporte el cual le
permitirá mayor comodidad al momento de colocar la caja sobre la banda
transportadora. La capacidad máxima de trasporte es de 3 cajas de
tablillas, lo que permite disminuir enormemente la frecuencia de carga a la
cual es sometido diariamente el operario.
Soporte
Figura 26. Cajas de tablillas, se puede observar la distribución en columnas de las
tablillas.
La secuencia de funcionamiento del sistema de alimentación de
tablillas es como se describe a continuación.
El operario retira la parte superior de la caja de cartón donde
vienen almacenadas las tablillas.
Seguidamente posiciona la caja de tablillas sobre el soporte pivote
(ver figura 27).
Figura 27. Caja de tablillas sobre el soporte pivote.
El operario gira el soporte para colocarla sobre la banda
transportadora (ver figura 28).
Figura 28. Soporte pivote posicionando la caja de tablillas sobre la banda.
Seguidamente el operario retira la caja de cartón para dejar
solamente las tablillas sobre la banda (ver figuras 29 y 30).
Figura 29. Desalojo de la caja de cartón.
Figura 30. Columnas de tablillas sobre la banda transportadora.
El operario le da movilidad a la banda transportadora para hacer
llegar las columnas de tablillas a la zona de alimentación (ver figura
31).
Figura 31. Columnas de tablillas en la zona de alimentación.
Con la ayuda del soporte pivote el operario posiciona otras dos
cajas de tablillas sobre la banda transportadora (ver figura 32).
Figura 32. Sistema de alimentación completamente cargado de tablillas.
Una vez cargado el sistema de alimentación, el operario activa el
funcionamiento automático, el actuador neumático desplazará la
columna de tablillas hacia el contenedor de alimentación de la
máquina acanaladora (ver figura 33).
Figura 33. Empuje de la columna de tablillas hacia el contenedor de la acanaladora.
Cuando haya terminado el recorrido efectuado por el actuador
(inicio-fin-inicio), la banda transportadora se mueve de forma
automática para hacer llegar otra columna a la zona de
alimentación.
Cuando el contenedor de la máquina acanaladora está vacío
nuevamente se repite el proceso de alimentación de forma
automática.
El sistema de alimentación de tablillas se diseñó en su mayoría con
perfiles comerciales de acero estructural (ángulos 50x4mm H/N), con la
finalidad de cumplir con los criterios de diseño para que este sistema
pueda ser construido en el taller de máquinas y herramientas de la
empresa (ver figura 34). Se eligió acero estructural, puesto que los
requerimientos propios del diseño garantizan que la estructura no estará
sometida a grandes esfuerzos.
Figura 34. Estructura del sistema de alimentación de tablillas
La carga máxima a soportar por la estructura es de alrededor de
100 kg distribuidos en la superficie donde va alojada la banda
transportadora, el estudio de respuesta de dicha estructura ante esta
carga se muestra en la figura 35.
La selección de los distintos dispositivos y elementos mecánicos
que forman parte de este sistema se realizaron con la ayuda de catálogos
facilitados por las casas fabricantes de los mismos.
4.4.1 Selección de la banda transportadora, motor de
accionamiento y diámetro de los rodillos.
Figura 36. Disposición de los rodillos que accionan la banda transportadora
La banda transportadora a implementar es para la disposición de
rodillos netamente horizontal, en donde la característica principal, es que
tenga un alto coeficiente de fricción del lado portador para impedir que la
materia prima que se va transportar deslice sobre la misma.
El tipo de banda transportadora a utilizar es TRANSILON
E8/2/U0V5 perteneciente a la casa fabricante SIEGLING, las
especificaciones técnicas son las siguientes:
E: tejido de poliéster en trama y urdimbre.
8: valor de SD (N/mm).
2: tejido de 2 capas.
U0: recubrimiento impregnado de uretano de la superficie del lado
rodador.
V5: recubrimiento de PVC de la superficie del lado portador con un
espesor de recubrimiento de 1/5 mm.
El valor SD (comportamiento de tracción banda/extensión) indica la
fuerza de tracción en N/mm de ancho de banda habiendo un 1% de
extensión. El mismo constituye un valor de cálculo que, contrariamente a
la resistencia a la rotura, da una información directa acerca de las fuerzas
dentro de la banda.
El espesor de este tipo de banda es de 2.4 mm y una masa de 2.9
kg/m². La distancia entre rodillos es de 2850 mm. Los cálculos mostrados
a continuación se realizaron haciendo uso de la metodología empleada
por esta casa fabricante con la finalidad de comprobar si el tipo de banda
selecciona cumple con las necesidades requeridas.
4.4.1.1 Fuerza periférica en el tambor de accionamiento
Es la fuerza tangencial que actúa sobre el rodillo de accionamiento,
se calcula de la siguiente manera.
Fu=C5×<×10−3×(m0+2×mb+mu) [4]
Fu: Fuerza periférica en el tambor de accionamiento.
C5: Factor leído en la tabla 1.
¿: Longitud de transporte.
m0: Masa a transportar en el ramal superior por metro de longitud.
mb: Masa de la banda transportadora por metro de longitud.
mu: Masa a transportar en el ramal inferior por metro de longitud
bo: Ancho de la banda
m: Masa de la banda por metro cuadrado.
Recubrimiento del lado rodador de
TRANSILON
0UO UH
U1, V1, V3 del tipo E12/2 V3/V/U2H
C53.3 4.0 5.0
Tabla 1. Factor C5 en función del tipo de recubrimiento del lado rodadorFuente. Catalogo de bandas de la casa fabricante SIEGLING
C5=3.3
Lt=2850mm
b0=200mm
mo=1caja0.7m
×25Kg1caja
=35.714 kg /m
mb=m×bo=2.9×0.2=0.58Kg /m
mu=0Kg /m
Fu=3,3×2850×10−3× (35.714+2×0.58+0 )=346.8N
4.4.1.2 Potencia en el tambor de accionamiento
PA=Fu×V1000
[5]
PA: Potencia en el tambor de accionamiento.
V : Velocidad lineal de la banda. Valor asumido de 0.2 m/s
PA=346.8×0.21000
=0.07kw
4.4.1.3 Potencia del motor
Pm=PA
η [6]
Pm: Potencia del motor
η: Eficiencia del sistema de transmisión, asumida en 0.8 según
recomendación del catalogo.
Pm=0.070.8
=0.0875kw
Se aproximara a la siguiente potencia normalizada. Pm=0.188kw El
equivalente a ½ hp
4.4.1.4 Fuerza máxima de tracción de la banda
transportadora
F1=Pm×η×C1×1000
V
[7]
F1: Fuerza máxima de tracción de la banda.
C1: Factor leído en la tabla 2, Considerando un tambor con recubrimiento
de fricción seco y un ángulo β de abrazamiento de 180°.
Recubrimiento TRANSILONComo lado rodador
V3, V5, U2 V1, U1, UH, U2H 0, U0
Angulo de Abrazamiento
180° 210° 240° 180° 210° 240° 180° 210° 240°
Tambor de Ac. De superficie lisa
Seco 1.5 1.4 1.3 1.8 1.6 1.5 2.1 1.9 1.7
Mojado 3.7 3.2 2.9 5.0 4.0 3.0 No recomendable
Tambor con recubrimiento de fricción
Seco 1.4 1.3 1.2 1.6 1.5 1.4 1.5 1.4 1.3
Mojado 1.8 1.6 1.5 3.7 3.2 2.9 2.1 1.9 1.7
Tabla 2. Factor C1 en función del tipo de recubrimiento del lado rodador, del ángulo de abrazamiento y de la superficie del rodillo.
Fuente. Catalogo de bandas de la casa fabricante SIEGLIN
C1=1.5
F1=0.188×0.8×1.5×1000
0.2=1128N
Se debe comprobar si el tipo de banda seleccionado cumple o no
con los requerimientos, para esto se debe cumplir lo siguiente:
F1
bo
≤C2 [8]
C2: Factor leído en la tabla 3. Si el valor F1
bo es mayor que C2, aplíquese
el tipo subsiguiente más fuerte.
Tipo
E2/1 E3/2
E2/2E3/1E4/1 E5/2 E6/1
E8/2E10/M
E12/2E15/M E18/3 E20/M E30/3
FactorC2
2 10 5 8 8 15 25 35 40 60
Tabla 3. Factor C2, en función del tipo de banda seleccionadaFuente. Catalogo de bandas de la casa fabricante SIEGLIN
C2= 15
1128200
≤15
5.625≤15
El tipo de banda seleccionado si cumple con los requerimientos.
4.4.1.5 Diámetro del rodillo conductor
d A=F1×C3×180
C1×bo×β
[9]
d A: Diámetro del rodillo.
β: Ángulo de abrazamiento. 180° para este caso.
C3: Factor. Leído en la tabla 4, Considerando un tambor con
recubrimiento de fricción seco, y recubrimiento por la parte inferior de la
banda de uretano impregnado U0.
Recubrimiento TRANSILON cara
inferiorV3, V5
V1, U1, UHV3 del tipo E12/2
V3/V/U2H0, U0
Tambor de Ac. De
superficie lisa.
Seco 25 50 80
Mojado 50 No Recomendable
Tambor con recubrimiento
de fricción.
Seco 25 30 30
Mojado 30 40 50
Tabla 4. Factor C3, en función del tipo de recubrimiento del lado rodador, de la calidad de la superficie del rodillo y de su condición mojada o seca.
Fuente. Catalogo de bandas de la casa fabricante SIEGLIN
C3=30
d A=1128×30×1801.5×200×180 °
=112.8mm
Al fin de mejorar la fricción en el rodillo de accionamiento y
tratándose de recubrimiento 0, U0, V1, U1, UH, muchas veces se le aplica
un revestimiento al tambor, consistente de un poliuretano o material
semejante resistente a la abrasión. El espesor del revestimiento se hace
de 3 a 5 mm para evitar su deformación. Una solución consiste en revestir
el tambor o rodillo en forma espiral con un recubrimiento de fricción de
banda con recubrimiento U2.
4.4.1.6 Velocidad de giro del rodillo conductor
nA=V ×19100
d [10]
nA: Revoluciones por minuto a las que debe girar el rodillo.
d: Diámetro del rodillo
nA=0.2×19100112.8
=33.87 rpm
4.4.1.7 Cargas sobre los ejes del rodillo
Parada y marcha en vacio
FWA s≈ FWU s≈2×ε×SD×bo [11]
FWA s: Carga estática sobre el eje en el tambor de accionamiento.
FWU s: Carga estática sobre el eje en el tambor de reenvío.
ε : Valor orientativo para la extensión de colocación para el caso de
accionamiento frontal (%).
ε ≈Fu×(C1−0.75)
SD×bo
[12]
ε ≈1128×(1.5−0.75)
8×200=0.529%
FWA s≈ FWU s≈2×0.529×8×200≈1693N
Marcha a plena carga con accionamiento frontal
FWAd≈2×ε×SD×bo+0.5× Fu [13]
FWAd: Carga dinámica sobre el eje en el tambor de accionamiento.
FWAd≈2×0.529×8×200+0.5×403.6≈1895N
FWUd≈2×ε×SD×bo−0.5×Fu [14]
FWUd: Carga dinámica sobre el eje en el tambor de reenvío.
FWUd≈2×0.529×8×200−0.5×403.6≈1491N
4.4.2 Dimensionamiento del eje del rodillo conductor y conducido.
Anteriormente se obtuvieron los valores de carga dinámica y
estática que actúan sobre el eje del rodillo, 1693 N para la carga estática
y 1895 N para la carga dinámica, la velocidad de desplazamiento lineal
supuesta para la banda transportadora fue de 0.2 m/s que en velocidad
de rotación para el rodillo es de aproximadamente 34 rpm. La
metodología para el dimensionamiento del eje está basada en un análisis
estático puesto que la velocidad de giro del rodillo es baja. Según la
bibliografía consultada Shigley J. y Mitchell L. (1983) pág. 730, el
dimensionamiento de un eje viene dado según lo siguiente.
d=[ 32Nπ Sy
× (M 2+T 2 )1 /2]1 /3
[15]
d : Diámetro del eje.
N: Factor de seguridad.
Sy: Esfuerzo admisible del material.
M: Momento flector en la sección critica.
T: Torque aplicado al eje.
Figura 37. Diagrama de fuerzas que actúan sobre el eje del rodillo.
La fuerza equivalente de la carga distribuida es la carga dinámica
que actúa sobre el rodillo. A pesar de que el análisis propuesto es por
estática, se considera la carga dinámica al ser su valor superior a la
carga estática.
FWAd=1895N
El momento torsionante que actúa en la sección crítica es el
siguiente:
T=d A×FWAd
2 [16]
d A: Diámetro del rodillo.
FWAd: Carga dinámica que actúa sobre el rodillo
d A=112.8mm
FWAd=1895N
T=0.1128×18952
=106.878N ×m
Este momento de torsión, lo produce una Catarina impulsada una
cadena. El cálculo de la tensión que produce esta cadena en la rueda
Catarina es como se muestra a continuación.
T C=TRC
[17]
RC: Radio de la Catarina de 20 dientes para cadena ANSI 50.
RC=55mm
T C=106.8780.055
=1943.24N
Para el cálculo de las reacciones se tiene lo siguiente:
∑M A=−0.131×FWAd+0.262×RB−0.319×T C=0 [18]
RB=0.131× FWAd+0.319×T C
0.262
RB=0.131×1895+0.319×1943.24
0.262=3313.506N
∑FY=RA−FWAd+RB−TC=0 [19]
RA=FWAd−RB+T C
RA=1895−3313.506+1943.24=524.734N
Una vez obtenidos los diagramas de fuerza cortante y momento
flector, se tiene que la sección crítica donde se encuentra el momento
flexionante máximo es donde actúa la fuerza Rb, el mismo tiene un valor
de 110.8 N.m.
Utilizando un acero AISI 1045 con Sy=4148Kg /cm2 y tomando un
factor de seguridad igual a 2 se procedió a realizar el cálculo del diámetro
del eje.
d=[ 32Nπ Sy
× (M 2+T 2 )1 /2]1 /3
[20]
d=[ 32×2π ×406.8×106
× (110.82+106.8782)1 /2]1/3
=19.8mm
El diámetro del eje para el rodillo tanto conducido como conductor
se puede aproximar a 25mm de diámetro aumentando así el factor de
seguridad del mismo.
4.4.3 Selección de los soportes para los ejes de los rodillos.
El tamaño de la chumacera para una determinada aplicación se
selecciona sobre la base de la capacidad de carga del rodamiento, de la
duración requerida y de la fiabilidad.
Para esta aplicación se requiere de una chumacera sellada
equipada con rodamientos de bolas de ranura profunda (serie Y para
servicio normal y serie YM para servicio semipesado), las mismas
satisfacen las necesidades de auto alineación, velocidad y capacidad de
carga. Son las indicadas donde se requiere un montaje simple, rápido y
económico. Su aplicación se extiende a todos los campos, como son:
maquinaria textil, para alimentos, embotelladoras, empacadoras, molinos,
transportadoras, ventiladores y transmisión de potencia.
Para la selección de los rodamientos se tomaron en cuenta las
reacciones calculadas anteriormente.
RA=524.734N
RB=3313.506N
Considerando que la velocidad de giro del rodamiento es baja (34
rpm), la metodología de selección asumida es para rodamientos rígidos
de bolas solicitados estáticamente.
Bajo estas condiciones la carga estática equivalente P0 se calcula
de la siguiente manera:
P0=0.6×FR+0.5×F A [21]
FR: Carga radial.
F A: Carga axial.
En nuestra aplicación no existen fuerzas axiales que actúan sobre
los rodamientos.
FR=RB=3313.506N
P0=0.6×3313.506=1988.1036N
Como P0<FR se debe tomar P0=F R
P0=3313.506N
La capacidad de carga estática necesaria se calcula de la siguiente
manera:
C0=P0×S0 [22]
S0: Factor de seguridad estático leído en la tabla 5 del anexo A, tomando
en cuenta un rodamiento rígido de bolas bajo un funcionamiento normal.
S0=0.5
C0=3313.506×0.5=1656.753N
Según las necesidades del sistema de tensado de la banda (ver
figura 38), se ha de seleccionar una chumacera tipo brida cuyo
rodamiento sea de 25mm de diámetro interno y que cumpla con las
necesidades planteadas en cuanto a capacidad de carga estática y
velocidad de giro.
Figura 38. Disposición de los soportes del rodillo conducido
Según los datos de los productos de la casa fabricante SKF (ver
tabla 2 del anexo A), El soporte seleccionado es el FY25TF (ver figura
39), el rodamiento de este soporte tipo brida de fundición es el YAR 205-
2F (ver tabla 3 del anexo A), tiene una capacidad de carga estática de
7800N y una capacidad de carga dinámica de 14000N, soporta
velocidades de rotación hasta 7000rpm.
Figura 39. Soporte tipo brida FY25TFFuente. SKF
4.4.4. Dimensionamiento de la chaveta para el acople entre el
rodillo y el eje.
En la figura 40. Se muestran las dimensiones y la disposición de la
chaveta en el eje, así como la fuerza cortante F que actúa sobre la
misma.
Figura 40. Chaveta rectangular y fuerza cortante aplicada.
La fuerza F que produce el esfuerzo cortante, está en función del
momento de torsión máximo que actúa sobre el eje, dicha fuerza viene
determinada por lo siguiente:
FC=2×Td
[23]
FC: Fuerza cortante.
T : Momento de torsión máximo.
d: Diámetro del eje.
FC=2×106.8780.025
=8550.24N
De acuerdo al acople y a la aplicación del momento de torsión el
esfuerzo cortante viene dado por:
τ=FC
W × L [24]
τ : Esfuerzo cortante.
W : Ancho de la chaveta.
l: Largo de la chaveta.
La resistencia de fluencia en torsión (cizalladura) está comprendida
frecuentemente entre 0.5 Sy y 0.6 S y. Generalmente se toma este último
valor.
Las chavetas y asientos de chavetas, se han normalizado, según la
publicación ANSI B17.1-1197. En la tabla 4 del anexo A, se presentan las
dimensiones estándar para chavetas cuadradas. Fundamentalmente el
cálculo de las chavetas rectangulares y cuadradas, consiste en
determinar su longitud; debe procurarse que esta dimensión sea mayor
que el diámetro del eje para que exista estabilidad. Para un diámetro de
eje de 1” se recomiendan las siguientes dimensiones (ver tabla 4 del
anexo A):
W= 1/4"
h= 1/4”
H= 1/8”
Para el cálculo de la longitud de la chaveta se tiene lo siguiente:
0.6S y
F .S=
FC
W ×l
[25]
Para la fabricación de las chavetas se recomienda utilizar AISI
1020 el cual tiene una resistencia de fluencia a la tracción de 3374Kg
cm2 , el
factor de seguridad asumido es igual a 2.
l=F .S ×FC
0.6 Sy ×W
l= 2×8550.24
0.6×330.9×106×0.00635=13.6mm
Como el valor obtenido es inferior al diámetro se recomienda que la
longitud sea igual o superior al diámetro, se tomó una longitud de 30 mm.
La chaveta a implementar en el acople entre el rodillo y el eje tiene
dimensiones de 6.35 x 6.35 x 30 mm. La profundidad del chavetero es de
3.175 mm.
4.4.5 Selección de los pernos tensores.
Para el cálculo del diámetro mínimo que han de tener los pernos
tensores (ver figura 41), se utiliza como carga aplicada a los mismos la
tensión que soporta la banda transportadora.
Figura 41. Sistema de tensado de la banda
F=1128N
Para el cálculo del diámetro se hizo en función de la siguiente
ecuacion:
d=√ 4×FS×Fπ×SP
[26]
d: Diámetro mínimo del perno.
FS: Factor de seguridad.
SP: Resistencia de prueba minina.
De la tabla de especificaciones SAE para pernos de acero se tiene
que un SAE grado 1 de acero al bajo o medio carbono tiene una
resistencia mínima de prueba de 33 Kpsi. Consideramos un factor de
seguridad F.S de 2.
d=√ 4×2×1128π×227.53×106
d=3.6mm
El intervalo de tamaños para los pernos SAE grado 1 va desde
14−1 12
de pulgada. Se recomienda el uso de un perno de ½” de diámetro
y una longitud de 5”.
4.4.6. Selección del sistema neumático
El sistema neumático (ver figura 42), ha de tener un actuador
capaz de empujar la columna de tablillas de aproximadamente 2.5 Kg
sobre una distancia de 200mm, el tiempo estimado para este recorrido es
de unos tentativos 3 segundos.
Figura 42. Sistema de empuje de tablillas.
La selección del actuador apropiado para esta aplicación se realizó
con la ayuda didáctica que ofrece la casa fabricante FESTO en su sitio
web. El actuador a utilizar es de doble efecto y los parámetros de
selección se muestran en la figura 43.
Figura 43. Parámetros de selección del actuador neumáticoFuente. FESTO.
Una vez ingresado estos los datos mostrados anteriormente, la
ayuda didáctica nos presenta un listado con los distintos tipos de
actuadores que cumplen con las condiciones requeridas, se seleccionó el
actuador modelo 163326 DNC-32-200-PPV (ver figura 44).
Figura 44. Actuador neumático seleccionado
Fuente. FESTO
4.4.7 Mecanismo de transmisión de potencia
El accionamiento del rodillo conductor de la banda transportadora
se realiza mediante una transmisión por cadena de rodillos (ver figura 45),
por disposición en almacén se plantea implementar cadenas ANSI 40 –
50, y ruedas catarinas de 18 o 20 dientes.
Figura 45. Mecanismo de transmisión de potencia.
La potencia de accionamiento requerida para el rodillo conductor es
de ½ hp a una velocidad de 34 rpm. La capacidad o potencia nominal (en
HP) de cadenas de rodillos de paso simple y un solo cordón con rueda
dentada de 17 dientes se muestra se muestra en la tabla 5 anexo A. Para
una cadena ANSI 50 con una velocidad de 50 rpm la potencia nominal es
de 0.72 hp. La potencia nominal corregida se calcula de la siguiente
manera:
H r' =K1× K2× H r [27]
H r' : Potencia nominal corregida.
H r: Potencia nominal
K1: Factor de corrección para los dientes.
K2: Factor para cadenas de cordones múltiples.
H r= 0.72 hp leído de la tabla 5 anexo A, cadena ANSI 50 girando 50 rpm.
K1= 1.18 leído de la tabla 6 anexo A, con numero de dientes igual a 20.
K2= 1 leído de la tabla 7 anexo A, con número de cordones igual a 1.
H r' =1.18×1×0.72=0.85hp
La capacidad de potencia nominal corregida para la cadena ANSI
50 con una velocidad de la rueda de 50 rpm es de 0.85 hp, este valor es
superior a la potencia requerida para el accionamiento del rodillo
conductor la cual es de ½ hp a una velocidad de 34 rpm.
La tensión que actúa en la rueda Catarina conducida fue calculada
anteriormente, obteniéndose una magnitud de 1943.24 N. de la tabla 8
anexo A, se tiene que la resistencia mínima a la tensión para una cadena
ANSI 50 es de 21700 N.
Finalmente se calculo el factor de seguridad basado en las
condiciones mencionadas anteriormente resultando:
F . S= 217001943.24
=11.2
4.4.8. Lógica de control para el funcionamiento del sistema de
alimentación de tablillas
Con este proyecto se pretende automatizar de cierta forma la
cabecera de la línea de producción de lápices, lo que lleva a “sugerir” que
este equipo de alimentación de tablillas podría ser comandado por un
controlador lógico programable PLC con la ayuda de varios sensores
electrónicos que le permitan monitorear el proceso para tomar acciones
acertadas en pro del buen funcionamiento del mismo.
Figura 46. Disposición de los elementos de control. Vista superior del sistema de
alimentación de tablillas.
Los dispositivos de control involucrados son los siguientes:
a. Electroválvula: dispositivo de control encargado de permitir la
entrada de aire al actuador neumático si se dan las condiciones
supuestas en la lógica de control.
b. Sensor de contacto: sensor de contacto o fin de carrera, es un
dispositivo de control que en nuestra aplicación estará
monitoreando la llegada de las tablillas a la zona de alimentación.
c. Sensor de nivel: sensor de nivel o sensor capacitivo, es un
dispositivo de control que en nuestra aplicación estará
monitoreando la cantidad de tablillas presentes en el contenedor de
la maquina acanaladora.
d. Sensor de movimiento: dispositivo de control que en nuestra
aplicación estará monitoreando el consumo de tablillas por parte de
la maquina acanaladora.
e. Variador de frecuencia: dispositivo de control que en nuestra
aplicación controlará el accionamiento del motor con la finalidad de
que el mismo gire a la velocidad deseada.
La interacción entre el operario y el sistema de alimentación será
posible mediante el tablero de control en donde existirán cuatro botones
los cuales se describen a continuación.
On – Off: energiza y desenergiza el control del sistema de
alimentación.
Manual: energiza el motor para que la banda transportadora se
pueda movilizar, se activa si y solo si el modo automático y el
sensor de contacto no están activos. Una vez activado este cambia
de estado cuando el sensor de contacto se activa por el contacto
con las tablillas.
On - Off
MANUAL
AUTOMÁTICO
CARGAR
Automático: controla el proceso de alimentación de tablillas, se
puede activar si y solo si el sensor de contacto esta activo.
Cargar: interrumpe el proceso automático para posicionar nuevas
cajas sobre la banda.
En la figura 47, se muestra la lógica de control mediante diagrama
de bloques.
Figura 47. Lógica de control supuesta para el funcionamiento automático del sistema de alimentación.
4.5. Funcionamiento de la máquina de minado
Esta máquina es la encargada de realizar el proceso de minado
para posteriormente formar lo que se conoce como el sándwich. Las
partes esenciales de este equipo se muestran en la figura 48.
Figura 48. Partes de la máquina de minadoFuente. Sanford Brands.
1. Contenedor de tablillas acanaladas
2. Sistema de arrastre
3. Dosificador de pegamento
4. Transporte por cadena
5. Tambor de minado
6. Contenedor de minas
7. Sujetador
1
23
1
2
4
5
6
7
El funcionamiento de esta máquina es el siguiente; el operario
posiciona cierta cantidad de tablillas acanaladas en los dos contenedores,
en el contenedor principal (derecho) las tablillas se colocan con las
canales había arriba, mientras que en el contenedor secundario
(izquierdo) las tablillas son colocadas con las canales hacia abajo.
El sistema de arrastre consta de un par de ruedas dentadas de 18
dientes (conductora - conducida), las cuales le dan movilidad a una
cadena ANSI 40, esta cadena tiene alojados a igual distancia unos perros
de arrastre los cuales son los encargados de empujar la tablilla para
desalojarla del contenedor.
Cuando este equipo está en funcionamiento una tablilla es
desalojada por el sistema de arrastre del contenedor principal, haciéndose
pasar seguidamente por el dosificador de pegamento (Nº 3, figura 48),
cuya función es la de derramar cierta cantidad de pegamento sobre las
canales. Luego de esto la tablilla se deja caer sobre el transporte por
cadenas (Nº 4, figura 48), el cual la hace pasar por el tambor de minado
(Nº 5, figura 48) en donde son colocadas las respectivas minas de grafito
sobre las canales, seguidamente la tablilla que contiene el pegamento con
la mina de grafito es transportada hasta el sujetador (Nº 7, figura 48) el
cual contiene la tablilla que previamente ha sido desalojada del
contenedor secundario, el sujetador deja caer esta tablilla para así unirse
con la que contiene el pegamento y la mina para formar lo que se conoce
como el sándwich (ver figura 49).
Figura 49. Sándwich después del proceso de secadoFuente Sanford Brands.
4.6 Velocidad de procesamiento de la máquina de minado
Anteriormente se mostraron los cálculos del sistema de arrastre de
la máquina acanaladora y de igual manera se hacen para la máquina
minadora. Cabe destacar que ambas máquinas cuentan con el mismo
sistema con la diferencia de que giran a velocidades diferentes.
V= N × p×n12
[28]
V : Velocidad lineal de la cadena.
p: Paso de la cadena.
N : Numero de dientes de la rueda.
n: Velocidad de la rueda (rpm).
n=93.3 rpm
N=18
p=0.5 pulg
V=18×0.5×93.312
=69.975 ft /m
V=0.355ms
El tiempo que toma el arrastre de una tablilla es el tiempo que tarda
en recorrer el perro de arrastre una distancia igual a 18 eslabones de la
cadena.
d=18× p [29]
d: Distancia de arrastre.
p: Paso de la cadena.
d=18×0.5=9 pulg
d=0.229m
t= dV
[30]
t : Tiempo de arrastre.
V : Velocidad lineal de la cadena.
d: Distancia de arrastre.
t=0.2290.355
=0.643 s
De igual manera por ser un sistema de transporte por empuje entre
tablillas se puede considerar que el tiempo invertido para formar un
sándwich es igual al tiempo de arrastre.
La producción de la máquina minadora considerando este tiempo
es la siguiente:
5598.756 sándwiches / hora
349.922 gruesas / hora unidades 9 ply
388.802 gruesas / hora unidades 10 ply
Uno de los problemas frecuentes observados durante el
funcionamiento de esta máquina tiene que ver con la colocación de las
minas de grafito sobre las canales de las tablillas; este proceso es el que
frecuentemente se distorsiona debido a la incorrecta dosificación de
minas de grafito al tambor de minado desde el contenedor de las mismas,
trayendo así como consecuencia las recurrentes paradas de este proceso
de minado impidiendo una producción cercana al estándar de este
equipo.
Hay que tener en cuenta de que cada 0.643 segundos la máquina
minadora consume dos tablillas, mientras que a la máquina acanaladora
le toman 0.822 segundos en procesar esas dos tablillas. Nótese que hay
desbalance de tiempos de procesamiento entre estas dos máquinas, por
tal motivo se hace necesaria la modificación de una de ellas.
Para llevar a cabo la celularización entre los procesos de
acanalado y minado se hace necesario sugerir un balance en cuanto a las
velocidades de procesamiento de ambas máquinas; tanto el proceso de
acanalado como el de minado según opiniones aportadas por los
operarios y por el jefe de mantenimiento, son procesos que funcionan
eficientemente a bajas velocidades. Para el proceso de acanalado se
alargaría la vida útil de las cuchillas que se utilizan para realizar la
operación de corte trayendo como consecuencia una disminución
considerable en las paradas que se tienen que realizar para el cambio de
las cuchillas. De igual manera, para el proceso de minado los beneficios
también son notables ya que se logra tener un mayor control en la
colocación de las minas de grafito sobre los canales de las tablillas
disminuyendo así las distorsiones causadas en esta operación.
Los criterios a considerar para el diseño del sistema de transporte
que permitirá conectar a la máquina de acanalado con la de minado son
los siguientes.
Velocidad de procesamiento de la máquina acanaladora
Velocidad de consumo de la máquina minadora
Diferencia de cota entre la máquina de acanalado y la de minado
Espacio físico disponible en planta
Facilidad de construcción
4.7. Diseño del sistema de trasporte de tablillas entre los
procesos de acanalado y minado
Como se dijo anteriormente ambos procesos de acanalado y
minado funcionan eficientemente a bajas velocidades, por lo tanto para el
diseño de este sistema de transporte se mantuvo la misma velocidad de
procesamiento de la máquina acanaladora, y se sugiere disminuir la
velocidad en el sistema de arrastre de la máquina minadora. Lo que se
busca con este balance de velocidades es que mientras la máquina
minadora este consumiendo dos tablillas, de igual manera la máquina
acanaladora logre procesar esas dos tablillas en el mismo tiempo en que
invierte la minadora para hacer el arrastre.
Es necesario hacer una modificación al sistema de transmisión de
potencia de la máquina minadora para disminuir la velocidad de rotación
del sistema de arrastre, haciendo los cálculos se obtuvo la nueva
velocidad de rotación.
V=dt
[31]
V : Velocidad lineal de la cadena.
d: Distancia de arrastre.
t : Tiempo de arrastre.
t=0.822 s
d=0.229m
V=0.2290.822
=0.278m/ s
V=54.724 ft /m
n=12×VN × p
[32]
V : Velocidad lineal de la cadena.
N : Numero de dientes de la rueda.
p: Paso de la cadena
V=54.724 ft /m
N=18
p=0.5 pulg
n=12×54.72418×0.5
=73.02 rpm
Nótese que, si ahora el sistema de arrastre de la máquina
minadora invierte un tiempo para hacer esta operación de 0.822
segundos, la rueda conductora deberá disminuir su velocidad de 93.3 rpm
a 73.02 rpm. Una vez obtenido el tiempo que ahora va a implementar el
sistema de arrastre de la máquina minadora, es importante dar a conocer
las nuevas cantidades de producción de la misma.
4379,562 sándwich/hora
273,723 gruesas/hora unidades 9 ply.
304,136 gruesas/hora unidades 10 ply.
Se puede notar una disminución del 22% de la capacidad de
producción de la maquina minadora si se lleva a cabo la modificación de
su velocidad, pero se considera que es sumamente importante si se
quiere conseguir el objetivo de celularización de la cabecera de la línea
de producción de lápices.
El sistema de transporte y alimentación que se diseñó (ver figura
50), se realizó tomando en cuenta los criterios de diseño mencionados
anteriormente, así como también consultando equipos implementados
para similares aplicaciones de transporte utilizados en otras empresas.
Figura 50. Sistema de transporte entre los procesos de acanalado y minado
Este sistema de transporte recibe las tablillas que son procesadas
por la máquina acanaladora para seguidamente hacer la alimentación
hacia los dos contenedores de la máquina minadora.
Figura 51. Partes esenciales del sistema de transporte
De acuerdo con la figura 51, este sistema consta de un canal o
guía principal (Nº 1, figura 51), un contenedor rotativo de tablillas (Nº 2,
figura 51), y un canal o guía secundaria (Nº 3, figura 51). Hay que
recordar que la máquina minadora tiene dos contenedores que han de ser
alimentados de tablillas acanaladas, por lo tanto este sistema tiene que
hacer la distribución para ambos contenedores.
El mecanismo de transporte de tablillas a través de las guías se
realizan mediante cadenas paso 40 las cuales tiene alojados a igual
1
2
3
distancia perros de arrastre; la distribución de tablillas hacia el canal o
guía secundario se hace mediante un actuador eléctrico o neumático, el
cual desaloja la tablilla de la guía principal y la introduce en un
compartimiento del contenedor rotativo, el contenedor gira 10 grados cada
vez que se introduce una tablilla. Una vez que haya girado 180 grados
otro actuador desaloja la tablilla del compartimiento para posicionarla
sobre la canal o guía secundaria, y esta a su vez es transportada por una
cadena hacia el contenedor secundario de la máquina acanaladora.
La secuencia de funcionamiento del sistema de transporte de
tablillas es como se describe a continuación.
Una vez que las tablillas son acanaladas caen a un pequeño
contenedor (ver Nº 1, figura 52).
Figura 52. Contenedor de tablillas acanaladas del sistema de transporte
1
Seguidamente las tablillas son desalojadas del contenedor por los
perros de arrastre, para ser transportadas hacia la zona de
desalojo (ver figura 53).
Figura 53. Recorrido de la tablilla por el canal principal
Cuando la tablilla llega a la zona de desalojo, la misma es
ingresada por un actuador hacia el compartimiento del contenedor.
(ver figura 54 y 55).
Figura 54. Tablilla en la zona de desalojo.
Figura 55. Ingreso de la tablilla al compartimiento giratorio.
Una vez que la tablilla haya sido ingresada al compartimiento del
contenedor giratorio, él mismo gira 10 grados y al mismo tiempo
otra tablilla llega a la zona de desalojo (ver figura 56).
Figura 56. El contenedor gira 10 grados
La tablilla que llega a la zona de desalojo no se ingresa al
contenedor sino que continúa su recorrido por el canal principal,
para así cumplir con la distribución uniforme hacia los dos
contenedores de la máquina minadora (ver figura 57).
Figura 57. Se observa una tablilla en el contenedor y otra se dirige hacia el contenedor
principal de la maquina acanaladora.
El proceso continua de igual manera haciendo una distribución
intercalada hasta que todos los compartimientos del contenedor
rotativo son ocupados por las tablillas (ver figura 58).
Figura 58. Se observa el contenedor rotativo ocupado completamente de tablillas.
Una vez que la primera tablilla que fue ingresada al contenedor
rotativo haya hecho un recorrido de 180 grados, la misma es
desalojada del compartimiento para ingresar al canal secundario
(ver figura 59).
Figura 59. Se observa el desalojo del compartimiento del contenedor hacia el
canal secundario.
Cuando el sistema de transporte ha entrado en condiciones de
operación se ve como en la figura 60.
Figura 60. Sistema de transporte una vez que se ha estabilizado la distribución.
La alimentación a los contenedores de la máquina minadora se
realiza cada 0.822 segundos.
4.7.1. Cálculo de la velocidad de Funcionamiento del Sistema de
Trasporte de Tablillas.
Para evitar la acumulación de tablillas y posterior colapso del
sistema de transporte, se ha de invertir un tiempo de arrastre igual al de la
máquina acanaladora. La cadena del canal principal tiene alojados perros
de arrastre a igual distancia de 20 eslabones. Entre Nº 1 y Nº 2 de la
figura 61 hay una distancia de 0.254m.
Figura 61. Mecanismo de arrastre de tablillas del sistema de transporte
El tiempo invertido en el arrastre de una tablilla por este sistema
como ya se dijo es el mismo tiempo que invierte la máquina acanaladora,
el cual es de 0.411 segundos. Para calcular la velocidad lineal de la
cadena del canal principal se procedió de la siguiente manera.
V=dt
[33]
1
2
V : Velocidad lineal de la cadena.
d: Distancia de arrastre.
t : Tiempo de arrastre.
t=0.411 s
d=0.254m
V=0.2540.411
=0.618m /s
La velocidad de la cadena del canal secundario es también de
0.618 m/s, con la diferencia de que esta cadena tiene perros de arrastre
separados a una distancia de 40 eslabones, esto con la finalidad de hacer
el arrastre de la tablilla cada 0.822 segundos.
El mecanismo de transporte de tablillas se hace mediante cadena
de rodillo paso 40 la cual es accionada por una rueda Catarina de 40
dientes (ver Nº 1, figura 62). A continuación se calcula la velocidad de
rotación de la misma.
n= VN × p
[34]
V : Velocidad lineal de la cadena.
p: Paso de la cadena
N : Numero de dientes
V=0.618m /s
N=40
p=0.5 pulg
n= 0.68640×12.7
=72.993 rpm
Figura 62. Sistema de transmisión de potencia.
Se considera innecesario realizar los cálculos para seleccionar la
cadena y determinar la potencia requerida para accionar el sistema de
transporte por cadenas, las razones se deben a que la carga que se ha de
transportar es muy pequeña tomando en cuenta de que el peso
aproximado de cada tablilla es de 35 gramos, y que por cada canal del
sistema de transporte se han de movilizar un máximo de 12 tablillas. Por
lo tanto se sugiere implementar un motor con una potencia que sea capaz
de vencer la inercia de los elementos que hacen parte del sistema de
transporte como son los ejes, las ruedas catarinas y la cadena. Se
considera factible el uso de un motor de ½ hp. Adicionalmente por
disponibilidad en almacén, se usaran para la transmisión cadenas ANSI
40 y ruedas catarinas de 20 dientes.
Para hacer la reducción de las rpm nominales del motor a las rpm
de funcionamiento requeridas por el sistema de transporte (73 rpm), se
sugiere el uso de un variador de frecuencia, ya que el mismo permite
modificar la velocidad de rotación de una manera rápida, facilitando la
1
adecuación del sistema de transporte a las condiciones reales de
operación una vez que esté construido él mismo.
4.7.2. Cálculo del Tiempo Disponible para Ingresar la Tablilla al
Contenedor Rotativo.
El inconveniente de este sistema de transporte es que la operación
que se ha de realizar para desalojar la tablilla del canal principal e
ingresarla a un compartimiento del contenedor rotativo, tiene que ser a
una velocidad muy alta para evitar que el perro de arrastre interfiera con
el actuador. La distancia de separación entre estos dos elementos se
muestra en la figura 63.
Figura 63. Distancia de separación entre el actuador y el perro de arrastre del sistema de
transporte.
Para evitar que el perro de arrastre interfiera con el cabezal cuando
él mismo está haciendo su recorrido inicio-fin-inicio. Se ha de calcular el
tiempo que requiere el actuador para hacer todo su desplazamiento, este
tiempo que se ha de invertir se obtiene de la siguiente manera.
t= dV
[35]
t : Tiempo disponible para el desalojo.
d: Distancia de separación entre el cabezal y el perro de arrastre.
V : Velocidad lineal de la cadena del canal principal.
d=50mm
V=0.618ms
t= 0.050.618
=0.08 s
La distancia que ha de recorrer la tablilla para desalojar el canal
principal e ingresar al compartimiento del contenedor giratorio es de
aproximadamente 120mm, y la velocidad a la cual deberá hacer este
recorrido es la siguiente:
V=dt
[36]
d: Distancia recorrida por la tablilla.
t : Tiempo disponible para el desalojo.
d=120mm
t=0.08 s
V=0.120.08
=1.5m / s
Se dispone de una fracción de segundo muy pequeña para realizar
el desalojo de la tablilla desde el canal principal hasta el contenedor
giratorio, tomando en cuenta de que el peso de la tablilla es muy pequeño
(35 gramos), se considera que basta aplicarle un pequeño impulso para
que la misma pueda recorrer la distancia de 120 mm que la ingresaría al
compartimiento del contenedor.
El criterio de selección del actuador para realizar el desalojo de la
tablilla es que el mismo tenga una capacidad de respuesta en fracciones
de segundos muy pequeñas, recordando que cada 0.822 segundos se ha
de realizar un desalojo, y además que tenga un tiempo de accionamiento
para realizar el recorrido (inicio – fin – inicio) de 0.08 segundos. La
selección del actuador apropiado para esta aplicación se realizó con la
ayuda didáctica que ofrece la casa fabricante FESTO en su sitio web. El
actuador a utilizar es de doble efecto y los parámetros de selección se
muestran en la figura x.
Figura x. Parámetros para la selección del actuador.
Una vez ingresado estos los datos mostrados anteriormente, la
ayuda didáctica nos presenta un listado con los distintos tipos de
actuadores que cumplen con las condiciones requeridas, se seleccionó el
actuador modelo DZH-20-250-PPV-A (ver figura x).
Figura x. actuador neumático modelo DZH-20-250-PPV-AFuente. FESTO.
4.7.3. Selección del Motor Paso a Paso (PAP).
Una vez que la tablilla haya sido ingresada al compartimiento del
contenedor giratorio, el mismo dispone de 0.5 segundos para hacer el giro
de 10 grados. Para lograr esta forma de funcionamiento el volteador ha de
ser accionado por un motor paso a paso; a continuación se realizan los
distintos cálculos para la selección de un motor de estas características
tomando en cuenta la metodología de selección de la casa fabricante
AutomationDirect.com.
Según la metodología descrita en el manual de la casa fabricante
se parte del cálculo de la inercia de toda la estructura del volteador (ver
figura 64). Esta estructura está dividida en las siguientes partes:
Figura 64. Estructura del contenedor giratorio.
a. Inercia de la rueda
Figura 65. Rueda del contenedor rotativo.
I=(2×m )×(R1
2+R22)
2 [37]
I: Inercia de la rueda.
R1: Radio interno.
R2: Radio externo.
m: Masa.
R1=200mm
R2=400mm
m=4.696Kg
I=0.939m2×kg
b. Inercia del disco
Figura 66. Disco del contenedor rotativo.
I=m×R2
2
[38]
I: Inercia del disco.
R: Radio.
m: Masa.
R=200mm
m=6.264 kg
I=0.125m2×kg
c. Inercia de las barras
Figura 67. Barras del contenedor rotativo.
I=6×(m×r2
2+m×R2) [39]
I: Inercia de las 6 barras con respecto al eje de giro.
r: Radio de las barras.
m: Masa.
R: Radio de giro.
r=25mm
R=300mm
I=1.3m2×kg
d. Inercia del eje
Figura 68. Eje del contenedor rotativo.
I=m×R2
2
[40]
I: Inercia de la barra.
R: Radio.
m: Masa.
R=40mm
m=19.729 kg
I=0.016m2×kg
e. Inercia de las pletinas
Figura 69. Pletinas del contenedor rotativo.
I=6×(m×(a2+b2)
12+m× R2) [41]
I: Inercia de las pletinas referida al eje de giro.
a: Ancho de la pletina.
b: Largo de la pletina.
m: Masa de las pletinas.
a=25mm
b=112mm
m=0.14 Kg
I=0.056m2×kg
La inercia total del volteador es la suma de todas las inercias
calculadas anteriormente.
I T=2.436m2×kg
El volteador ha de girar 10 grados en un intervalo aproximado de
0.5 segundos. En la figura 70 se muestran los dos mecanismos de
transmisión de potencia entre el motor paso a paso y el eje del
contenedor rotativo, así como también algunas ecuaciones para el cálculo
del torque que se requiere para accionar al contenedor.
Figura 70. Mecanismo de transmisión de potencia entre el PAP y el eje.Fuente. AutomationDirect.com
Se tomara una relación de transmisión (i) entre el motor PAP y el
volteador de 1.
i=1
El catalogo sugiere 0.05 grados por cada micro paso, esto con la
finalidad de que el movimiento realizado por el motor sea uniforme.
lθ: Micro-pasos.
lθ=0.05
Se determina la cantidad de pasos por revolución.
θpaso=( 360i )÷ lθ [42]
θpaso: Pasos por revolución.
θpaso=7200 pasos /revolucion
El catalogo utilizado sugiere la implementación de un perfil de
movimiento trapezoidal (ver figura 71) con un tiempo de aceleración y
desaceleración de 0.15 segundos.
Figura 71. Perfil de movimiento del motor PAP.Fuente. AutomationDirect.com
Se determina la cantidad de pulsos que se requieren para girar 10
grados.
Ptotal=[Dtotal÷( 360i )]×θpaso [43]
Ptotal: Cantidad de pulsos.
Dtotal: Distancia en grados que se quiere girar.
i: Relación de transmisión.
θpaso: Pasos por revolución.
i=1
θpaso=7200 pasos /revolucion
Dtotal=10
Ptotal=200 pulsos
Según el perfil de movimiento asumido anteriormente (ver figura
71), existe una frecuencia inicial f 0 la cual según el catalogo se puede
asumir igual a 0 Hz.
f 0: Frecuencia inicial.
f 0=0Hz
Se asumirá un tiempo de aceleración de 0.15 segundos.
t acel: Tiempo de aceleración.
t acel=0.15 s
El tiempo total invertido para el movimiento es de 0.5 segundos.
t total: Tiempo invertido para girar los 10 grados.
t total=0.5 s
La frecuencia trapezoidal de movimiento se calcula de la siguiente
manera.
f trapez=[P total−( f 0×t acel ) ]÷ (tt otal−t acel ) [44]
f trapez= [200−(0×0.15 ) ]÷ (0.5−0.15 )
f trapez=571.429Hz
Se lleva la frecuencia trapezoidal de Hz a rpm.
f trapez×( 601 )÷θpaso=4.762rpm
Se determina el torque requerido por el motor.
τ motor=τacel+τ resis [45]
τ motor: Torque del motor.
τ acel: Torque de aceleración.
τ resis: Torque resistivo.
El torque de aceleración se calcula de la siguiente manera:
τ acel=J total× (∆V ÷ t acel )×2 π ÷60 [46]
∆V ={[ f trapez×( 601 )÷θpaso]−f 0}rpm [47]
∆V ={[571.429×( 601 )÷7200]−0}=4.762rpm
J total=I T
i2 [48]
J tot al: Es la inercia total del contenedor rotativo reflejada en el eje del motor
PAP.
J total=2.436m2×Kg
τ acel=2.436× (4.762÷0.15 )×2π ÷60=8.1N ×m
τ acel=1146.432Ozf ×∈¿
τ resis=0Ozf ×∈¿ (Asumido según el catalogo).
τ motor=1146.432+0=1146.432Ozf ×∈¿
Se hace necesario la incorporación de un motor paso a paso con
una capacidad mínima de 2300Ozf ×∈¿ (se asume un factor de seguridad
del 200% según el catalogo). Es importante dar más detalles en cuanto al
funcionamiento del contenedor giratorio, según lo expuesto anteriormente
el mismo dispone de 0.822 segundos de los cuales 0.5 será el tiempo
invertido para el movimiento de 10 grados, y el resto es un tiempo de
espera en el cual se ingresa y desaloja una tablilla de los
compartimientos.
4.7.4. Dimensionamiento de los Ejes y Selección de los Soportes.
A lo largo de la descripción del funcionamiento de este sistema de
transporte se ha logrado evidenciar que el mismo no está sometido a
grandes esfuerzos más allá del peso propio de los elementos que hacen
parte de la estructura; además, la potencia que requiere la transmisión por
cadenas (ver figura 72), es muy baja debido a que la carga a transportar
es de aproximadamente 400 gramos.
Figura 72. Sistema de transmisión por cadenas.
Realizar cálculos para determinar el diámetro apropiado de ejes
para esta aplicación, así como determinar las cargas que actúan sobre
los mismos para seleccionar el soporte adecuado se considera algo
innecesario, por tal motivo se recurre al dimensionamiento de ejes por
disponibilidad de material en la empresa, y a la selección de los soportes
de los ejes por el dimensionamiento que se le ha dado a los mismos.
Por lo tanto los ejes a implementar serán de 25 mm de diámetro,
utilizando para ello un acero AISI 1045. Los soportes a implementar
según las necesidades del diseño son soportes de pie del tipo SYH 1.RM
(ver figura 73).
Figura 73. Soporte de pie SYH 1.RMFuente. SKF.
La información técnica de este tipo de rodamientos se muestra en
la tabla 9 del anexo A.
El eje del contenedor rotativo es de 40 mm de diámetro, utilizando
para ello un acero AISI 1045, los soportes para este sistema de igual
manera son soportes de pie modelo SY40TF, la información técnica se
muestra en la tabla 10 del anexo A.
4.7.5. Análisis de la Estructura del Sistema de Transporte.
La estructura del sistema de transporte se diseño para ser
construida en gran parte con perfiles comerciales de aceros (50x4 mm
H/N) (ver figura 74).
Figura 74. Estructura del sistema de transporte de tablillas.
Las cargas que soporta esta estructura son producto del peso de
los diferentes elementos mecánicos que van solidarios a la misma, se
considera que estas cargas no son significativas para realizar un estudio
de análisis de esfuerzos sobre esta estructura.
4.7.6. Lógica de Control para el Funcionamiento del Sistema de
Transporte.
Por la complejidad de funcionamiento de este sistema descrito
anteriormente, se sugiere que sea comandado por un controlador lógico
programable con la ayuda de sensores para monitorear el funcionamiento
del mismo y así tomar acciones correctas para el accionamiento de otros
elementos como los actuadores y el motor paso a paso.
Figura 75. Disposición de los elementos del control
Para este sistema de transporte se sugiere que cuente con tres
sensores, uno de ellos que monitoree la presencia de la tablilla en la zona
de desalojo (ver Nº 1, figura 75), otro que monitoree el ingreso de la
tablilla al compartimiento del contenedor giratorio (ver Nº 2, figura 75), y
el último que monitoree la llegada de la tablilla al termino del recorrido de
180 grados (ver Nº 3, figura 75). La lógica para el funcionamiento del
control del sistema de alimentación es que cuando el sensor Nº 1 (ver
figura 75), se active por la presencia de la tablilla en la zona de desalojo,
seguidamente se energice el actuador primario para que se desaloje la
tablilla del canal principal y se ingrese hacia el compartimiento del
contenedor giratorio, cuando esto sucede el sensor Nº 2 (ver figura 75),
que monitorea el ingreso de la tablilla se activa al término de esta
operación para energizar el motor paso a paso (PAP) y este pueda girar la
cantidad de grados prevista en un tiempo de 0.5 segundos.
1
2
3
1
Cabe destacar que este actuador se activará cada 0.822 segundos
por lo tanto cuando se activa el sensor Nº1 (ver figura 75), deberá
activarse un contador que impida que durante un intervalo de 0.822
segundos el actuador desaloje otra tablilla. Esto es con la finalidad de
hacer una distribución intercalada, una tablilla entra al contenedor y la
siguiente continua por el canal principal.
Cuando el contenedor giratorio haya terminado de realizar el giro
de 10 grados y el sensor Nº 3 (ver figura 75), se active por la presencia
de una tablilla, seguidamente se activé el actuador secundario para que
desaloje la tablilla del contenedor rotativo y la ingrese al canal secundario.
4.8.Proceso de secado de sándwich.
Una vez que los sándwich son formados, estos son tomados en
grupos de 42 para alojarlos en una prensa (ver figura 76), para
posteriormente aplicarles cierta presión con la ayuda de un sistema
neumático (ver figura 77), esta presión se mantiene debido a que el
operario aplica una fuerza de apriete a las roscas de la prensa.
Figura 76. Prensa de Sándwich.
Figura 77. Sistema neumático para comprimir la columna de sándwich.Fuente. Sanford Brands.
Luego de que la prensa es formada, la misma es almacenada en el
rack de secado (ver figura 78).
Figura 78. Rack de secado de sándwiches. Fuente. Sanford Brands.
Actualmente el tiempo que se invierte para el secado es de 8 horas
al ser un proceso de convección natural, trayendo como consecuencia la
presencia de grandes cantidades de prensas en inventarios temporales
impidiendo de cierta forma de que el proceso de fabricación sea más
fluido.
4.9.Condiciones bajo las cuales se logra acelerar el proceso de
secado.
Existen claros indicios de que la combinación entre flujos de calor y
flujos de aire (convección forzada), permiten acelerar el proceso de
secado, que no es más que la evaporación del agua presente en el
pegamento utilizado en la formación del sándwich.
Para determinar las condiciones bajo las cuales se logra acelerar el
proceso de secado, se hace necesario establecer pruebas experimentales
para determinar las curvas de secado de los sándwiches. Dichas pruebas
consisten en monitorear el cambio en la masa de los sándwich, al
momento de ser sometida a diferentes flujos de aire a determinadas
temperaturas.
Estas curvas permiten obtener el calor necesario consumido por los
sándwich durante el proceso de secado, así como también establecer las
condiciones óptimas de velocidad y temperatura del flujo de aire y
determinar el tiempo que conlleva el proceso bajo estas condiciones.
Para la realización de dichas pruebas era necesario construir un
banco de pruebas formado por un ventilador, resistencias térmicas,
balanza analítica, medidor de caudal de aire y un termómetro para
monitorear la temperatura. Debido a que la empresa no cuenta con los
elementos necesarios para construir el banco de pruebas mencionado
anteriormente, se optó por realizar pruebas de secado en una estufa
(convección natural). Estas pruebas consistieron en tomar cierta cantidad
de sándwiches para cuantificar su masa en una balanza analítica y luego
ingresarlos a una estufa, la cual previamente había sido programada a
cierta temperatura, luego de transcurrido un intervalo de tiempo los
sándwiches se retiraron de la estufa para posteriormente ser llevados a la
balanza analítica y evidenciar así un cambio en su masa.
Lamentablemente no se logró evidenciar un cambio en la masa de
los sándwiches puesto que la apreciación de la balanza era muy grande,
de manera que los resultados obtenidos no fueron los esperados ya que
no se logro apreciar un cambio en la lectura antes y después del tiempo
que fueron sometidos los sándwich a las condiciones de temperatura
programadas en la estufa, e incluso en muchos casos se obtuvieron
resultados erróneos debido a que las lecturas en la balanza después de
que los sándwich fueron sacados de la estufa era mayores a los arrojados
antes de ser ingresados a la estufa (debidos a vibraciones propias del
lugar de trabajo). Estas inconsistencias fueron motivo para abandonar
este experimento.
La empresa Sanford Brands Colombia (Bogotá), facilitó información
acerca del funcionamiento de la cámara de secado que ellos emplean en
sus instalaciones para acelerar el proceso de secado de los sándwiches
(ver figura 79), la información enviada hace referencia a las condiciones
de operación de este equipo; temperatura, velocidad interna del aire, y
tiempo invertido para el proceso de secado. Así como también el
dimensionamiento y la descripción de los elementos funcionales que
componen la cámara de secado.
Figura 79. Cámara de secado empleado para acelerar el proceso desecación en los sándwiches
Fuente: Sanford Brands Colombia.
El flujo de aire dentro de este equipo es calentado por un banco de
resistencias a temperaturas de 60 a 65 ˚C, llegando a mantener niveles
de temperaturas superficiales de las paredes internas de la cámara entre
40 – 45 ˚C, la velocidad del flujo de aire a través de las prensas de
sándwich varía entre 0.8 a 1.2 m/s, el tiempo invertido para el proceso de
secado es de 1.5 horas. La información brindada por esta empresa es
de vital importancia ya que da un indicio de las condiciones de
temperatura y velocidad necesarias para acelerar el proceso de secado.
Otra limitante para establecer la temperatura de secado es que
tanto las minas de grafito para los lápices y las minas para los colores
(según recomendaciones hechas por el departamento de gestión de
calidad de materia prima), no deben exponerse a temperaturas mayores a
los 80 ˚C.
Debido a que no se lograron realizar pruebas de secado para
determinar los parámetros como velocidad y temperatura del flujo de aire
que permiten acelerar el proceso de secado, se optó por evaluar la
respuesta de una prensa de sándwich sometida a un flujo de aire a cierta
temperatura por espacio de una hora. Para ello se utilizó la cámara de
secado de casquillos (ver figura 80).
Figura 80. Prensa de sándwich dentro de la cámara de secado de casquillos.Fuente. Sanford Brands.
Esta cámara consta de un ventilador, el cual hace pasar un flujo de
aire a través de un intercambiador de calor, consiguiendo temperaturas
de un rango de 60 a 65 ˚C dentro de la cámara.
La prueba consistió en ingresar una prensa de sándwich una vez
finalizado su proceso de compresión y mantenerla dentro de la cámara
durante una hora aproximadamente.
Una vez transcurrido este tiempo, la prensa fue retirada de la
cámara para que se enfriara y pudiera ser tolerable el manejo por parte
del operario. Cuando la prensa disminuyó su temperatura, se procedió a
realizar el proceso de desmontaje de la columna de sándwich de la
prensa, para posteriormente alimentar a la máquina separadora y así
realizar dicha operación de encuadrado y separado.
Los resultados obtenidos fueron satisfactorios, ya que se corría el
riesgo de que si no había buena adherencia entre las tablillas que forman
el sándwich, estas, al momento de intentar realizarle la operación de
separado se desfasaran una a la otra e inutilizarían el sándwich. Los
resultados obtenidos se muestran en la figura 81.
Figura 81. Lápices obtenidos con un tiempo de secado de 1 hora a 60 ˚C.Fuente. Sanford Brands.
Las pruebas que realiza el departamento de gestión de calidad
para determinar la adherencia de la mina de grafito con la madera y con
ello evaluar el proceso de secado según los resultados obtenidos se
resumen a continuación:
Se toman 12 lápices a los cuales se le saca punta y se procede a
flexionar el lápiz como se muestra en la figura 82.
Figura 82. Forma de hacer la prueba al lápiz.
Con esta prueba se comprueba la adherencia de la mina de grafito
a la madera. Una buena adherencia ocurre cuando la mina de grafito se
parte pero no se desprende de las fibras de la madera como se muestra
en la figura 83.
Figura 83. Resultados de la primera prueba.
Otra de las pruebas consiste en tomar el lápiz y flexionarlo hasta
que el mismo fracture; lo que se busca es observar la adherencia de la
mina con la madera, pero a su vez comprobar la adherencia entre las dos
partes de madera que conforman del lápiz (ver figura 84).
Figura 84. Resultados de la prueba de flexión.
En el caso de existir una mala adherencia entre las dos partes de
madera que conforman el lápiz, al momento de flexionar, la fractura se
propagaría por la unión de estas dos partes evidenciando así una mala
adherencia.
Las pruebas que se realizaron fueron certificadas por el
departamento de gestión de calidad, destacando así, de que bajo las
condiciones de temperatura (60-65) ˚C, conseguidas en la cámara de
secado de casquillos se logró acelerar el proceso de secado de 8 horas a
1 hora. Con esto se confirma la viabilidad de la aplicación de un sistema
de secado en la línea de producción para disminuir el tiempo que se
invierte en este proceso.
Esta prueba de secado solo permitió evaluar el factor temperatura,
pero no se obtuvo la información precisa de otras variables, como el
cambio de masa que experimentan los sándwiches, tampoco se pudo
determinar la velocidad del flujo de aire idónea para el secado, no se logró
establecer el consumo energético que conlleva acelerar este proceso, ni
el tiempo mínimo en el cual se puede disminuir el proceso de secado.
Debido a esto y bajo lineamientos dados en la empresa, se optó por el
diseño de una cámara de secado tomando en cuenta la información
técnica facilitada por la empresa Sanford Brands Colombia. Es decir que
todos los elementos funcionales a implementar son los que se mencionan
en la información que fue enviada desde esta planta.
4.10. Diseño del Horno de Secado.
Como se dijo anteriormente el diseño de este sistema de secado
está basado en la información facilitada del equipo que está en
funcionamiento en Sanford Brands Colombia, el cual es utilizado para la
misma aplicación de secado de las prensas de sándwich.
4.10.1. Generalidades del horno de secado.
El horno cuenta con una estructura de perfiles de ángulos de acero
con paredes constituidas de láminas de acero inoxidable, aislante térmico
y laminas de acero galvanizado. El sistema de calentamiento del aire es
por convección forzada, teniendo una fuente de calor tipo abierta y un
sistema de recirculación de aire, este último se regula por medio de
dámperes, los cuales homogenizan la temperatura en el interior del horno.
El horno se controla mediante un tablero electrónico que permite
establecer la temperatura de secado, al igual que un sistema temporizado
con salida a una señal sonora y lumínica para así controlar mejor el
proceso.
4.10.2. Dimensiones útiles.
El horno tendra una apertura frontal de 2600mm, profundidad de
1800mm y una altura de 3000mm. Además, tendrá capacidad para
almacenar dos carros tipo rack sobre los cuales se almacenaran las
prensas, con una capacidad de 150 prensas por cada carro (ver figura
85).
Figura 85. Estructura del horno de secado.
La manera de cargar el horno será manual, los carros entran por el
frente y salen por el fondo, esto según las necesidades de ubicación del
horno en el espacio físico de la planta.
4.10.3. Rack de prensas.
El rack tiene una capacidad de almacenamiento de 150 prensas,
las mismas van acostadas en compartimientos intercalados, esto con la
finalidad de que el aire realice un recorrido uniforme a través de las
prensas para que el secado sea uniforme (ver figura 86-87).
Figura 86. Estructura del rack de prensas
Figura 87. Vista frontal del rack, se puede observar la disposición intercalada de los
compartimientos.
4.10.4. Capacidad térmica instalada.
Para determinar la capacidad térmica instalada se hace necesario
realizar un balance energético de la siguiente manera:
EG=EA+EP [49]
EG: Calor a entregar el banco de resistencias.
EA: Calor absorbido por el rack y las prensas.
EP: Calor perdido hacia el exterior.
4.10.4.1. Calculo del calor perdido hacia el exterior.
Pa determinar estas pérdidas de calor se hace necesario realizar
las siguientes consideraciones.
La temperatura ambiente es de 28˚C (T Amb).
La temperatura de la superficie externa es de 40˚C (T SE), esta
temperatura se establece como una condición de diseño tomando
en cuenta que los límites establecidos por normas de seguridad en
superficies calientes en sitios de trabajo está en un rango de 55 a
61 ˚C.
El calor hacia el exterior se pierde por conducción a través de las
paredes y luego por convección y radiación hacia el exterior.
Solo se considera las pérdidas a través de las paredes verticales y
horizontales (techo), las perdidas hacia el piso son despreciables
ya que el mismo puede ser considerado como una resistencia
térmica infinita.
a. Perdidas a través de las paredes verticales:
Para cuantificar las pérdidas de calor a través de las paredes al
ambiente. Se hace necesario calcular el coeficiente de transferencia de
calor por convección. Al respecto, Churichil y Chu recomiendan una
correlación que se puede aplicar sobre todo intervalo de RaL y es de la
forma siguiente:
NuL={0.825+ 0.387× RaL
16
[1+( 0.492Pr )916 ]
827 }
2
[50]
NuL: Número de Nusselt promedio en toda la pared.
RaL: Número de Rayleigh.
Pr: Número de Prandtl.
En donde se tiene que:
RaL=g× β× (T SE−T Amb )× L3
ν×α
[51]
g: Aceleración de la gravedad.
β: Coeficiente de flotación.
L: Altura de la pared.
ν: Viscosidad cinemática.
α : Coeficiente de difusión.
Las propiedades se evalúan a la temperatura de película T F.
T F=T SE+T Amb
2 [52]
T F=40+282
=34 ˚C=307K
A esta temperatura las propiedades del aire son las siguientes:
α=23.536×10−6m2
s
ν=16.5942×10−6 m2
s
K=26.818×10−3 Wm×k
Pr=0.70602
g=9.81ms2
β=3.26×10−3K−1
La altura de las paredes es de 3000 mm, calculando el RaL se tiene
que:
RaL=9.81×3.26×10−3× (40−28 )×33
16.5942×10−3×23.536×10−6 =26.53×109
NuL={0.825+ 0.387× (26.53×109 )16
[1+( 0.4920.70602 )916 ]
827 }
2
=343.54
El coeficiente convectivo viene expresado de la siguiente manera:
h=K ×NuL
L
[53]
h=343.54×26.818×10−3
3=3.07 W
m2× K
Tomando en cuenta 4 paredes verticales, la longitud total de ellas
sera:
l=2 (2.6+1.8 )=8.8m
Y el calor promedio es:
q=h× A s× (T SE−T Amb ) [54]
q=3.07×8.8×3× (40−28 )=972.6W
b. Perdidas a través de la pared horizontal (techo).
Se debe calcular en este caso otro coeficiente de transferencia de
calor por convección, el cual corresponde a una superficie inferior de
placa caliente o superficie inferior de placa fría. Se tiene que:
NuL=0.27× RaL1 /4 [55]
RaL=9.81×3.26×10−3× (40−28 )×L3
16.5942×10−3×23.536×10−6=0.983×109×L3
L= AsP
= 1.8×2.62× (1.8+2.6 )
=0.532m
[56]
RaL=0.983×109×0.5323=0.15×109
NuL=0.27× (0.523×109)1/4=29.8
h=29.8×26.818×10−3
0.532=1.5 W
m2×K
El calor promedio es de:
q=1.5×1.8×2.6× (40−28 )=84.24W
El calor total perdido por convección hacia el exterior es de:
qConv=972.6+84.24=1056.84W
c. Perdidas por radiación a través de las paredes y el techo.
Para cuantificar las pérdidas por radiación a través de las paredes
y techos se hace necesario calcular el coeficiente de transmisión de calor
por radiación. Se tiene que:
hR=ε ×σ × (T S+T alr)× (T S2+T alr
2 ) [57]
ε : Emisividad.
σ : Constante de Stefan Boltzmann.
T S: Temperatura superficial.
T alr: Temperatura de los alrededores.
ε=0.23 Emisividad del acero galvanizado nuevo.
σ=5.67×10−8 W
m2× K4
T S=313K
T alr=301 K
hR=0.23×5.67×10−8× (313+301 )× (3132+3012 )=1.51 W
m2×K
El calor perdido por radiación hacia el exterior es de:
qrad=hr× A total× (T S−T alr ) [58]
Atotal: Área de paredes y techo.
qrad=1.51× [ (8.8×3 )+ (1.8×2.6 ) ] × (313−301 )=563.2W
El calor perdido a través de paredes y techos tanto por convección
como por radiación es el siguiente:
q perdido=972.6+84.24+563.2=1620.04W
4.10.4.2. Calculo del calor absorbido por el rack y las prensas.
Al horno se ha se ingresar dos rack, cada uno con una capacidad
de 150 prensas, el peso aproximado de cada prensa es de 6.5 Kg
distribuidos de la siguiente manera:
2.8 Kg de la columna de sándwiches (madera).
3.7 Kg de la estructura de la prensa.
El cálculo de este calor se subdividirá en 3 partes:
a. Calor necesario para llevar las columnas de sándwiches de T Amb a
la T secado.
El horno tiene capacidad para almacenar 2 rack, los cuales tienen
una capacidad de almacenar 150 prensas cada uno. La cantidad de
madera presente en el horno es la siguiente:
Mmadera=2.8×2×150=840kg
El calor necesario para aumentar la temperatura a la madera se
calcula de la siguiente manera:
Qmadera=Mmadera×Cpmadera× (T secado−T Amb) [59]
Cpmadera: Calor especifico de la madera.
T secado: Temperatura máxima de secado.
Cpmadera=1380J
Kg×K
T secado=65 ˚ C
T Amb=28 ˚C
Qmadera=840×1380× (65−28 )=42890400 J
b. Calor necesario para llevar la estructura de las prensas desde la
T Amb a la T secado.
M prensa=3.7×2×150=1110 Kg
El calor necesario para aumentar la temperatura de las prensas se
calcula de la siguiente manera:
Q prensas=M prensas×Cpacero× (T secado−T Amb) [60]
Cpacero: Calor especifico del acero.
T secado: Temperatura máxima de secado.
M prensa=1110 kg
Cpacero=434J
Kg×K
T secado=65 ˚ C
T Amb=28 ˚C
Q prensas=1110×434× (65−28 )=17824380 J
c. Calor necesario para llevar la estructura del rack desde la T Amb a la
T secado.
La masa aproximada de cada rack es de 250 Kg.
MRack=2×370=740Kg
El calor necesario para aumentar la temperatura de los rack se
calcula de la siguiente manera:
QRack=MRack×Cpacero× (T secado−T Amb ) [61]
Cpacero: Calor especifico del acero.
T secado: Temperatura máxima de secado.
Cpacero=434J
Kg×K
T secado=65 ˚ C
T Amb=28 ˚C
QRack=740×434× (65−28 )=11882920 J
El calor total consumido es la suma de los calores calculados
anteriormente.
QConsumido=Qmadera+Q prensa+QRack [62]
QConsumido=42890400+17824380+11882290=72597700J
El tiempo invertido en el proceso de secado es de 1 hora.
qConsumido=725977003600
=20166.03W
Por tanto, el calor que debe aportar el banco de resistencia es de
q total=q perdido+qconsumido [63]
q total=1620.04+20166.03=21786.07W
El banco de resistencias estará conformado por 15 resistencias de
1500 W tipo tubular 220VAC.
4.10.5. Sistema de ventilación.
El sistema de ventilación está conformado por dos (2) ventiladores
de tipo axial accionados por motores de 0.75 HP a 1800 rpm ubicados en
la parte superior del hogar (resistencias aleteadas), este es especial para
el manejo de aire caliente. El sistema tiene inversión de flujo de aire
según temporizado. Cada ventilador tiene una capacidad de 940 CFM
dando un total de 1880 CFM a 1430 rpm. El ventilador consta de 5 alabes
de 10” de diámetro. Estos ventiladores fueron seleccionados en función
de la información otorgada por la empresa Sanford Brands Colombia.
4.10.6. Aislamiento térmico.
Para garantizar que la temperatura externa de las paredes y
puertas del horno no sobrepasen los 40 ˚C asumidos como condición de
diseño, estas deben estar aisladas térmicamente. A continuación se
determina el espesor mínimo del aislante térmico.
El circuito térmico planteado es el siguiente.
Figura 88. Circuito térmico.
Como se dijo anteriormente las paredes del horno están
compuestas de lámina de acero inoxidable en la parte interna del horno,
aislante térmico y lamina de acero galvanizado en la parte externa del
horno.
Es necesario el cálculo del coeficiente convectivo interno, para ello
se procede de la siguiente manera. Se tiene una pared por la cual incide
un flujo paralelo a cierta velocidad y temperatura. La velocidad promedio
calculada en función del caudal de aire provisto por los ventiladores es
aproximadamente 2.5 m/s, la temperatura del flujo es la temperatura a la
cual es calentado el aire debido a su paso por el banco de resistencias.
T seT ∞i
Rconv
RradRAc inoxidable
Raislante
RAc galvanizado
Figura 89. Flujo paralelo a través de la pared critica del horno.
La temperatura superficial interna se asumió de la siguiente
manera.
Tsi=T SE+T ∞i
2 [64]
T SE: Temperatura superficial externa.
T ∞i: Temperatura máxima de operación.
T SE=40 ˚C
T ∞i=65 ˚ C
Tsi=40+652
=52.5 ˚ C
Flujo de aire
μ∞=2.5ms
T ∞i=65 ˚ C
T Amb=28 ˚C
he=3.07w
m2K
Tsi
Para determinar la correlación de convección apropiada y así
calcular el coeficiente convectivo, primero se debe de determinar el
número de Reynolds.
ℜL=μ∞× L
ν [65]
ℜL: Numero de Reynolds.
μ∞: Velocidad del flujo de aire.
L: Longitud de la pared.
ν: Viscosidad cinemática del aire.
μ∞=2.5ms
Las propiedades del aire se toman a la temperatura de película T f .
T f=T ∞i+T si
2
[66]
T si: Temperatura superficial interna.
T ∞i: Temperatura máxima de operación.
Tsi=52.5 ˚C
T ∞i=65 ˚ C
T f=65+52.52
=58.75˚ C=331.75K
ν=19.08405×10−6m2
s
La longitud de la pared considerada como critica es de 2200 mm.
ℜL=2.5×2.2
19.08405×10−6=288198.8<5.5×105
El flujo a través de la placa es laminar, por lo tanto la correlación
recomendada es:
NuL=0.664×ℜL1 /2×Pr1/3 [67]
NuL: Número de Nusselt promedio en toda la pared.
ℜL: Numero de Reynolds.
Pr: Número de Prandtl.
ℜL=288198.8
Pr=0.7025
NuL=0.664×288198.81 /2×0.70251 /3=316.9
El coeficiente promedio de convección es entonces
h=NuL×k
L
[68]
h: Coeficiente promedio de transmisión de calor por convección.
NuL: Número de Nusselt promedio en toda la pared.
k : Conductividad térmica del fluido.
L: Longitud de la pared.
NuL=316.9
K=28.6495×10−3 Wm×k
L=2.2m
h=316.9×28.6495×10−3
2.2=4.13 W
m2K
Internamente se hace necesario considerar la transmisión de calor
por radiación, por lo tanto hay que cuantificar el coeficiente de
transmisión de calor por radiación.
hR=ε ×σ × (T Si+T ∞i )× (T Si2+T ∞i
2) [69]
ε : Emisividad.
σ : Constante de Stefan Boltzmann.
T Si: Temperatura superficial.
T ∞i: Temperatura máxima de operación.
ε=0.63 Emisividad del acero inoxidable.
σ=5.67×10−8 W
m2× K4
T Si=325.5K
T ∞i=338K
hR=0.63×5.67×10−8× (325.5+338 ) × (325.52+3382 )=5.22 W
m2K
Del circuito térmico se tiene.
q perdido=(T ∞i−T se )× A¿
R interna+RAc inoxidable+Raislante+R AcGalvanizado
[70]
Para el cálculo del espesor del aislante se va a despreciar la
presencia de las láminas de acero inoxidable y de acero galvanizado al
ser su espesor muy pequeño. Replanteando lo anterior se tiene lo
siguiente:
q perdido=(T ∞i−T se )× A¿
Rinterna+Raislante
[71]
q perdido=(T ∞i−T se )× A¿
1hr+h
+eaisl
K aisl
[72]
eaisl: Espesor del aislante.
Kaisl: Conductividad térmica del aislante.
A¿: Área de la pared.
El calor perdido a través de la pared se calcula mediante los
coeficientes de transmisión de calor por radiación y convección que se
hallaron previamente para la parte externa del horno.
q perdido=[3.07×2.2×1.8× (40−28 ) ]+[1.51×2.2∗1.8× (40−28 )]
q perdido=217.642W
La ecuación que determina el espesor del aislante es la siguiente.
eaisl=[ (T ∞i−T se )× A¿
qperdido
− 1h+hr
]×Kaisl [73]
eaisl=( (65−40 )×2.2×1.8217.642
− 14.13+5.22 )× Kaisl
eaisl=0.3479× Kaisl≅ 0.35×K aisl
Recalculando la temperatura de la pared interna del horno se tiene
que:
q perdido=(T S i−T Se )× A¿
eaisl
Kaisl
[74]
q perdido=(T Si−T Se )× A¿
0.35×K aisl
K aisl
q perdido=(T Si−T Se )× A¿
0.35
T Si=0.35×q perdido
A¿+T Se
T Si=0.35×217.6421.8×2.2
+40=59.24 ˚C
Inicialmente la temperatura superficial interna supuesta fue de
52.5 ˚C, se hace necesario recalcular el espesor del aislante en función
de la nueva temperatura superficial obtenida, la cual es de 59.24 ˚C. Para
ello evaluamos las propiedades del aire con la nueva temperatura de
película y de igual manera calculamos los coeficientes de transmisión de
calor por convección y radiación, para luego evaluar nuevamente el
espesor del aislante. Los resultados obtenidos se muestran en la
siguiente tabla:
T f (K ) 335.12
ν (m2
s) 19.4230×10−6
K ( Wm×k
) 28.8988×10−3
Pr 0.70208
ℜL 283169.44<5×105
NuL 314.04
h( W
m2 K) 4.13
hR(W
m2K) 5.38
Tabla 5. Resultados del proceso de cálculo
Una vez hallado los coeficientes de transmisión de calor se
procede a evaluar la ecuación que determina el espesor del aislante.
eaisl=[ (T ∞i−T se )× A¿
qperdido
− 1h+hr
]×Kaisl
El calor perdido hacia el exterior es el mismo calculado
previamente, por lo tanto se tiene que:
eaisl=( (65−40 )×2.2×1.8217.642
− 14.13+5.38 )× Kaisl
eaisl=0.3497×Kaisl≅ 0.35× Kaisl
A pesar que hay un aumento en la temperatura superficial interna
con respecto a la supuesta inicialmente, al recalcular el espesor del
aislante no se evidencio un cambio significativo en su espesor, por lo
tanto se considera que el espesor del aislante a utilizar se determina
mediante esa expresión.
Si se utiliza como aislante térmico lana de vidrio, se encontró que
su conductividad es de 0.037W
m2K. El espesor del aislante será de.
eaisl=0.35×0.037=12.95mm
Para aumentar disminuir las perdidas hacia el exterior y mejorar así
la eficiencia del sistema de secado, se recomienda utilizar como aislante
térmico lana de vidrio con un espesor de 1”.
4.10.8. Tablero eléctrico y control.
Se recomienda como elementos de control un tablero eléctrico con
mandos marca Siemens, control de temperatura mediante un pirómetro
EBC y un sensor tipo termocuplas PT100 con protección acero inoxidable.
Esto según información facilitada por Sanford Brands Colombia.
4.11. Estudio de costos del proyecto de celularización.
La celularización de la cabecera de la línea de producción de
lápices, tenía como objetivo ser presentado por la empresa Sanford
Brands como proyecto bajo la estructura de la Ley Orgánica de Ciencia,
Tecnología e Innovación (LOCTI), por lo tanto es necesario cuantificar la
inversión que ha de ser la empresa en cuanto al gasto que le genera la
adquisición de los distintos materiales y elementos mecánicos para la
construcción de estos diseño.
Es importante destacar de que no se tomara en cuenta el gasto
que genera la mano de obra para la construcción de estos sistemas,
debido a que los mismos serán construidos por personal de la empresa
en su taller de maquinas y herramientas.
A continuación se presenta la lista de materiales necesaria para la
construcción de cada uno de los sistemas que se diseño.
Lista de materiales para el sistema de alimentación de tablillas.
Nº DESCRIPCION DIMENSION CANTIDAD01 Lámina de AC galvanizado calibre 16 510x2300mm 102 Lamina de AC 1020 de ½” 110x200mm 203 Barra de aluminio 5”x200mm 204 Lamina de AC 1020 de ½” 50x50mm 405 Lamina de AC 1020 de ¼” 113x250mm 206 Perno ½ x13 UNC 1 ½ “ 1607 Soporte SKF modelo FY25TF NA 408 Barra de AC AISI 1045 1”x330mm 109 Perno 3/8 X 16 UNC 2” 210 Barra de AC AISI 1045 1”x50mm 211 Lamina de AC 1020 de ½” 50x200mm 212 Perno ½ “ SAE grado 1 5 ½ “ 413 Angulo 50x4mm H/N 420mm 214 Angulo 50x4mm H/N 267mm 215 Pletina 50x4mm H/N 640mm 216 Pletina 50x4mm H/N 740mm 117 Angulo 50x4mm H/N 1300mm 218 Barra de AC 1020 25x25mm 219 Angulo 50x4mm H/N 204mm 220 Angulo 50x4mm H/N 2620mm 221 Barra de AC ½”x2311mm 122 Lamina de AC 1020 de 3/16” 104x2620mm 123 Lamina de acrílico de 4mm 250x420mm 124 Lamina de acrílico de 4mm 204x420mm 125 Angulo 50x4mm H/N 2406mm 226 Lamina de acrílico de 4mm 420x454mm 127 Pletina 50x4mm H/N 800mm 428 Barra de AC 1”x355mm 129 Angulo 50x4mm H/N 1720mm 230 Angulo 50x4mm H/N 275mm 231 Pletina 50x4mm H/N 204mm 232 Motor AC de ½ hp 1750rpm NA 133 Catarina de 20 dientes de paso 50 NA 134 Cadena ANSI 50 135 Catarina de 20 dientes de paso 50 136 Lamina de AC 1020 de ¼” 113x252,5mm 237 Sistema neumático NA 138 Angulo 50x4mm H/N 470mm 1
39 Pletina 50x4mm H/N 2040mm 140 Angulo 50x4mm H/N 560mm 241 Banda transportadora E8/2/U0V5 190x6055mm 142 Pistón neumático 40M2L32A400 CAMOZZI NA 1
Lista de materiales para el sistema de transporte de tablillas.
Nº DESCRIPCION DIMENSION CANTIDAD01 Catarina para cadena paso 40 de 20 dientes NA 202 Barra de AC 1”x300mm 103 Catarina para cadena paso 40 de 40 dientes NA 404 Pletina 50x4mm H/N 189.8mm 205 Angulo 50x4mm H/N 200mm 206 Angulo 50x4mm H/N 830mm 507 Angulo 50x4mm H/N 600mm 108 Angulo 50x4mm H/N 200mm 209 Angulo 50x4mm H/N 1716mm 310 Cadena paso 40 111 Pletina 50x4mm H/N 70mm 812 Soporte SKF tipo SYH1.RM NA 813 Angulo 50x4mm H/N 900mm 114 Angulo 50x4mm H/N 830mm 615 Barra de AC 1”x210mm 216 Perno 7/16 x 14 UNC 1 ½ ” 1617 Angulo 50x4mm H/N 727,2mm 118 Perros de arrastre Paso 4019 Pletina 50x4mm H/N 89.8mm 720 Angulo 50x4mm H/N 250mm 121 Barra de AC 1”x250mm 122 Angulo 50x4mm H/N 140mm 223 Sistema neumático secundario NA 124 Angulo 50x4mm H/N 664mm 225 Lamina de AC 1020 de ¼” 350x200mm 126 Pletina 50x4mm H/N 735.2mm 227 Lamina de Ac de 1/8” 83x51mm 128 Pletina 50x4mm H/N 100mm 429 Sistema neumático principal NA 130 Angulo 25x25mm x 1/8” 2310mm 131 Angulo 25x25mm x 1/8” 2310mm 132 Pletina 25mm x 1/8” 100mm 233 Pletina 25mm x 1/8” 35mm 234 Pletina 25mm x 1/8” 20mm 235 Pletina 25mm x 1/8” 35mm 236 Angulo 25x25mm x 1/8” 120mm 237 Pletina 50x4mm H/N 100mm 438 Angulo 25x25mm x 1/8” 1800mm 239 Lamina de Ac de 1/8” 83x51mm 140 Pletina 25mm x 1/8” 35mm 341 Pletina 25mm x 1/8” 100mm 342 Soporte SKF modelo SY40TF NA 243 Barra de Ac 40x500mm 144 Perno ½ x13 UNC 1 ½ ” 445 Angulo 50x4mm H/N 500mm 246 Angulo 50x4mm H/N 300mm 247 Pletina 50x4mm H/N 250mm 248 Lamina de Ac de 3/16” 850x850mm 1
49 Lamina de Ac de 3/16” 850x850mm 150 Lamina de Ac de ¼” 225x225mm 151 Angulo 50x4mm H/N 300mm 252 Pletina 1x1/4” 115mm 653 Barra de Ac 1”x150mm 6
Lista de materiales de la estructura del horno
Nº DESCRIPCION DIMENSION CANTIDAD01 Angulo 50x4mm H/N 1800mm 1002 Angulo 50x4mm H/N 687.5mm 1603 Angulo 50x4mm H/N 196mm 404 Angulo 50x4mm H/N 2254.5mm 405 Bisagras NA 806 Angulo 50x4mm H/N 646mm 107 Angulo 50x4mm H/N 1792mm 308 Angulo 50x4mm H/N 621mm 2
09-03-04-1 Angulo 50x4mm H/N 2152.5mm 809-03-04-2 Angulo 50x4mm H/N 1090mm 809-03-04-3 Angulo 50x4mm H/N 1082mm 8
10 Angulo 50x4mm H/N 196mm 411 Angulo 50x4mm H/N 692mm 112 Pletina 50x4mm H/N 687.5mm 213 Pletina 50x4mm H/N 733.5mm 1214 Angulo 50x4mm H/N 1792mm 515 Pletina 50x4mm H/N 1700mm 1
16-05-06-1 Angulo 50x4mm H/N 1690mm 216-05-06-2 Angulo 50x4mm H/N 1840mm 216-05-06-3 Pletina 50x4mm H/N 1682mm 316-05-06-4 Bisagras NA 316-05-06-5 Pletina 50x4mm H/N 100mm 3
17 Angulo 50x4mm H/N 2600mm 6
Lista de materiales de las paredes del horno
32m2 De lamina de acero galvanizado de 2.5mm de espesor.
38m2 De lamina de acero inoxidable de 1/8” de espesor.
10m2 De lamina estriada de acero inoxidable de 3mm de espesor.
32m2 De aislante térmico InsulQuick de 2” de espesor.
Lista de materiales del rack.
Nº DESCRIPCION DIMENSION CANTIDAD01 Tubo de 1x1” 6m 1502 Angulo 25x3mm H/N 6m 27
03 Pletina 1x1/8” H/N 6m 304 Angulo 50x4mm H/N 6m 2
CAPITULO V
Discusión y Análisis de Resultados
Como cierre y término del presente trabajo de aplicación
profesional, este capítulo pretende hacer un breve comentario acerca del
trabajo realizado mediante el uso de críticas objetivas y el señalamiento
de puntos de especial interés.
El proyecto desarrollado tuvo como objetivo diseñar sistemas
mecánicos que permitan la celularización de la cabecera de la línea de
producción de lápices, para esto era necesario comprender inicialmente el
proceso productivo del área de madera, evidenciando un alto índice de
fallas operacionales tanto del proceso de fabricación como de los equipos
presentes en esta área de la planta, trayendo como consecuencia altos
índices de paradas perjudicando al proceso productivo. Por lo tanto se
hace necesario realizar un avaluó de los mismos para corregir ciertas
fallas en pro de aumentar los niveles de producción.
Mediante el análisis de funcionamiento de los equipos implicados
en el proyecto de celularización (máquina de acanalado, máquina de
minado, máquina de separado), se logró establecer un método para
cuantificar la velocidad de procesamiento estándar de estos equipos,
evidenciando un desbalance de velocidades en esta línea de producción y
a la vez sirvió para comprobar que los niveles de producción de la
cabecera de la línea están por debajo en un alto porcentaje de los niveles
de producción estándar.
Bajo las condiciones en las cuales se encuentra actualmente la
cabecera de la línea de producción de lápices consideramos qué se hace
necesario realizar primero que todo una reestructuración de los equipos
que conforman esta línea, ya que este proyecto de celularización implica
que los equipos que se han de interconectar presenten la menor cantidad
de fallas operacionales posibles, así como también debe existir un
balance en las velocidades de procesamiento de toda la línea de
producción para evitar el colapso de la misma una vez que se haya
llevado a cabo el proyecto de celularización.
Dentro de la restructuración de los equipos que hacen parte del
proyecto de celularización se sugiere implementar sobre los mismos
ciertos dispositivos de control que permitan monitorear y controlar de
manera más eficiente la operación que cada uno de ellos desarrolla.
Consideramos que se hace necesaria la implementación de
controladores lógico programables que con la ayuda de sensores
ubicados en sitios estratégicos en estos equipos, se tomen decisiones
acertadas en pro del buen funcionamiento de toda la línea de producción.
Conclusiones
El diseño es una actividad importante en el desarrollo como
ingeniero mecánico, su objetivo es la elaboración de nuevos
mecanismos mediante un proceso de creación y desarrollo; y de
esta forma conocer el funcionamiento de diferentes elementos que
no se han analizado antes.
Mediante el análisis de funcionamiento de los equipos que hacen
parte del proyecto de celularización se logro establecer la velocidad
de procesamiento de la línea de producción, la cual quedo
determinada por la velocidad de procesamiento de la maquina
cabecera de la línea (maquina acanaladora).
Con la recolección de datos técnicos como la toma de mediciones
para establecer el dimensionamiento de los equipos, determinar las
velocidades de procesamiento de los mismos, establecer el
espacio físico disponible en planta y consultando información en
cuanto al funcionamiento de equipos utilizados en similares
aplicaciones. todas estas actividades permitieron definir los
factores críticos de diseño que se fueron tomados en cuenta en el
proceso de creación de nuevos sistemas.
Anexo A.
Tabla 1. Valores para el factor de seguridad estático So
Tabla 2. Soportes de brida con rodamientos Y.Fuente. SKF.
Tabla 3. Características del rodamientos YAR 205-2FFuente. SKF.
Tabla 4. Dimensiones en pulgadas para algunas aplicaciones de chavetas
rectangulares y cuadradas tipo estándar.
Fuente. “Diseño en Ingeniería Mecánica”, Shigley and Mishke (1983)
Tabla 5. Capacidad o potencia nominal (en HP) para cadenas de rodillosFuente. “Diseño en Ingeniería Mecánica”, Shigley and Mishke (1983)
Tabla 6. Factores de corrección para los dientes.Fuente. “Diseño en Ingeniería Mecánica”, Shigley and Mishke (1983)
Tabla 7. Factores para cadenas de cordones múltiples.Fuente. “Diseño en Ingeniería Mecánica”, Shigley and Mishke (1983).
Tabla 8. Dimensiones de cadenas de rodillos estándar Norteamericanas – Un
solo cordon.
Fuente. “Diseño en Ingeniería Mecánica”, Shigley and Mishke (1983).
Tabla 9. Datos técnicos del soporte SYH 1.RMFuente. SKF.
Tabla 9. Datos técnicos del soporte SY 40 TFFuente. SKF.