DISEO CONCEPTUAL DE UNA MAQUINA PELETIZADORA DE ALIMENTOS PARA AVES DE CORRAL Daniel Alexander Flrez Walter Arias Ramrez Lus Bernardo Varela Ingeniera Mecnica Facultad de Minas Universidad Nacional de Colombia Sede Medelln 2010 Tabla de contenido Introduccin ........................................................................................................... 4 Objetivo General .................................................................................................... 5 1.Marco Terico. ...................................................................................................... 6 1.1El Pellet. ......................................................................................................... 6 1.3Proceso de Pelletizacin. ................................................................................. 7 1.4Patentes .......................................................................................................... 9 1.5Principio fsico de la pelletizacin por fuerzas de compresin. ...................... 14 1.6Humedad y Temperatura. .............................................................................. 15 2.Problema ............................................................................................................. 16 2.1Necesidad del Cliente ................................................................................... 16 2.2Ampliacin y Cuantificacin de los Requisitos y Deseos del cliente ............. 16 3.rbol de objetivos. ............................................................................................... 17 4.Cronograma. ........................................................................................................ 18 Cronograma de trabajo Informe parcial. ................................................................... 18 5.Benchmarking ...................................................................................................... 20 5.1Cotizacin Comercial .................................................................................... 25 6.Anlisis Funcional ............................................................................................... 29 6.1Caja Negra .................................................................................................... 29 6.2Caja Gris ....................................................................................................... 30 7.Matriz Morfolgica .............................................................................................. 31 8.Anlisis de Alternativas: ...................................................................................... 35 8.1Transmisin de potencia en la etapa de acondicionamiento. .......................... 35 8.2Sistema detransmisin a la etapa de preformado del pellet........................... 36 8.3Seleccin de la matriz. .................................................................................. 38 8.4Alimentacin y dosificacin de la materia prima: .......................................... 39 8.5Transporte de la mezcla desde la alimentacin hasta el acondicionador ......... 39 8.6Homogenizacin de la mezcla ....................................................................... 39 9.Lista de ventajas y desventajas ............................................................................. 40 11.Matriz de objetivos ponderados ............................................................................ 44 12.Descripcin preliminar de la alternativa seleccionada: ......................................... 48 13.Clculo y seleccin de los elementos principales de la pelletizadora ..................... 49 13.1Calculo del eje de paletas [13,14](tabla 11, ver anexo 4) .......................... 49 13.2Calculo de la Potencia para el movimiento del eje ..................................... 50 13.4Seleccin De La Tolva .............................................................................. 52 13.5Seleccin De La Matriz [48] ...................................................................... 53 13.6Calculo del Sistema transmisin al eje acondicionador: ............................. 58 13.7Seleccin del motor y de las poleas y correas [1]: ...................................... 58 13.7.2Factor de servicio ...................................................................................... 58 13.7.3Seleccin del tipo de correa ....................................................................... 59 13.7.4Dimetro de las poleas............................................................................... 60 13.7.5Longitud de la correa: ................................................................................ 60 13.8Fuerzas debidas al motor ........................................................................... 62 13.9Diagrama de Solicitacin del eje con paletas Acondicionador .................... 62 13.10Fuerza de Arrastre y Momento de Arrastre en el acondicionador ............... 65 13.11Seleccin de los Cojinetes a usar [28]: ....................................................... 66 13.12Tipo de Lubricacin y Mtodo de lubricacin [29] .................................... 67 13.12.1Seleccin de la Grasa [29] ...................................................................... 68 13.12.2Determinacin del tiempo dereengrase y la cantidad de grasa a suministrar: ............................................................................................................. 69 13.13Calculo de la potencia perdida en los rodamientos ..................................... 70 14.Manuales ............................................................................................................. 72 14.1Manual de operacin. ................................................................................ 72 14.1.1Descripcin de la mquina. ........................................................................ 72 14.1.2Tolva ......................................................................................................... 72 14.1.3Etapa de acondicionamiento ...................................................................... 72 14.1.4Etapa de extrusin ..................................................................................... 73 14.1.5Corte de pellets y enfriamiento .................................................................. 73 14.1.6Transportacin e instalacin ...................................................................... 74 14.1.7Recomendaciones Adicionales ................................................................... 74 14.2 Manual de Seguridad ........................................................................................... 75 14.2.1Introduccin A La Seguridad ..................................................................... 75 14.2.2Instrucciones generales de seguridad ......................................................... 76 14.2.2.1Interruptores/Paros de emergencia ......................................................... 76 14.2.2.2Advertencias De Seguridad .................................................................... 76 14.2.2.3Adhesivo ............................................................................................... 77 14.2.2.4Informacin de seguridad ....................................................................... 77 14.3 Manual De Mantenimiento Y Lubricacin ........................................................... 79 14.3.1Lubricacin ............................................................................................... 79 14.3.2.1Rodamientos ............................................................................................. 82 14.3.2.2Paletas ...................................................................................................... 83 14.3.2.3 Bandas 3V ................................................................................................. 83 14.3.2.4 Rodillos Extrusoresy matriz Extrusora ..................................................... 83 14.4 Especificaciones para manufactura y costos de manufactura o compra [14]: ......... 86 14.5 Failure Mode And Effect Analysis ....................................................................... 87 14.5.1 Conclusiones ................................................................................................ 87 15.Anexos ................................................................................................................ 88 15.1Anexo 1: Encuesta realizada para aclarar las especificaciones del cliente yEncuesta al Cliente. ................................................................................................. 88 15.2Anexo 2: Composicin detallada del Pellet ................................................ 90 15.3Anexo 3: Detalle de los cojinetes a usar ..................................................... 92 16.Bibliografa ........................................................................................................ 101 Introduccin

Estetrabajosedesarrollconelfindeplantearunasolucin(entindasemquina, dispositivo, equipo) al problema de la produccin de alimento pelletizado en una finca. Como requerimiento se encuentralaproduccin diariay como objetivos se encuentran la seguridad al operario, bajos consumos de energa, bajo nivel de impacto ambientaly serunmodelodeconstruccinnacionalcuyocostoseainferioroigualalquepueda ofrecer la competencia en el mercado establecido. Para encontrar el diseo que cumpla las especificaciones requeridas, es decir, lo que la solucin debe ser, es necesario seguir una metodologa que permita clasificar y cuantificar exigenciasy deseos en la solucin del proceso de pelletizado. Esta metodologa est basada en las desarrolladas por Pahl & Beitz [3], Ulrichh [23] y otros autores, la cualpermite partir de las funciones primarias, esdecir,loquelasolucindebehacer,sinplantearsolucionesapriori.Teniendoen cuenta lo anterior, se realiz la bsqueda de las posibles soluciones a las sub-funciones, generando as sub-alternativas de solucin. Para encontrar la alternativa de solucin que mejor se ajusta alas especificaciones delclientey del diseador fue necesariogenerarunacombinacindelassolucionesdecadaunadelassub-funcionesy,mediantela seleccin por la utilizacin de diversos mtodos (carta de seleccin, cuadro de ventajas ydesventajas,matrizdeobjetivosponderados),seobtienelasolucingeneral. Posteriormenteseseleccionlamejorsolucindeacuerdoalosrequerimientos impuestosalproblemayfinalmenteserealizeldimensionamientoydetalledela solucin. Objetivo General Generarelconcepto de diseo de unamquinaparaproduciralimentopelletizado para aves de corral del tipo engorde. Objetivos Especficos Garantizarenlosrequerimientosdeldiseolaseguridaddeloperario,elmenor impacto ambiental y bajo costo de fabricacin y operacin. Generarycompararalternativasdesolucinparaque,mediantecriteriosde seleccin,se obtenga la mejor solucin. Utilizar las metodologas de diseo con el fin de obtener una solucin basada en la identificacinylacuantificacindelosrequisitosydeseosdelclienteydel diseador. Generarunadescripcincompletadelconceptodediseoyunapreliminardel detalle. 1.Marco Terico. 1.1El Pellet. Elpelletesunalimentoconcentrado densificadoaglomerado,llevadoalaformade pequeasporciones,obtenidaspormediodeunequipodepelletizacin.Esteproceso puedeserdefinidocomounaaglomeracindemuchaspartculaspequeasde ingredientesalimenticiosdentrodepartculasmsgrandes(pellets)pormediodeun procesomecnicoquecombinalahumedad,elcalorylapresin.Elpelletizadofue introducidoaEuropaalrededorde1920yenlaindustriaalimenticiadelosEstados Unidos a finales de 1920 (Schoeff, 1994). Lacalidaddelpelletobtenidomediantedichoprocesoseveafectadapordiversos factores en los que se encuentran desde la materia prima hasta el proceso de produccin. Otrosfactores quemodificano determinanelestadofinaldelpelletcorrespondenala calidaddelvapor,latemperatura,lahumedad,elenfriamiento,lacompacidad,la dureza, entre otros (Ver figura 1). Figura 1. Factores que influencian la calidad del pellet [Engormix, , 2009]. Entrelasventajasdelapelletizacinestelhechode queenunacantidadmnimade alimentoseencuentrentodosloscomponentesnecesariosparaunaalimentacin balanceada,ademsmejoraladigestibilidadyabsorcindenutrientes,sisecompara conlaharina. El pelletizado evita la discriminacinyseleccin de ciertos ingredientes por parte del animal, y las perdidas por hociqueo en comederos abiertos se ve reducida. Sin embargo, es un proceso que requiere unconocimiento adicional en la formulacin, lascaractersticasfsicasdelosingredientes,lascondicionestermodinmicasdel procesoylaslimitacionesdelequipo,paraqueestaoperacinpuedasereficazy rentable, o de lo contrario se convertir en un proceso ms dispendioso (Behnke, 1994). 1.2Composicin detallada de un pellet para pollos de engorde. Enlacomposicindeunpelletparapollosdeengorde,elporcentajeproticose encuentra como mnimo en un 18% en peso, la cantidad de grasa es de mnimo un 6%, lacantidaddefibraesdemximoun4%,lahumedadesdemnimoun12.5%ylas caloras mnimo un 55%, factores muy importantes para balancear la dieta del pollo. A grossomodo,lamateriaprimanecesariaincluyemazysorgo,harinadearroz,harina desoya,harinadecarney/oharinadepescado,polvillo,aceitedepalma,sal,fosfato bicalcico,carbonatodecalcioycompuestodevitaminasyminerales.Comoaditivo especial puede agregarse anticocidial. [Engormix, , 2009] Las recomendaciones sobre la composicin exactase basan en formulaciones balanceadas para cumplir conlos requerimientos de los pollos de engorde [22]. En algunas regiones se promueve el uso de dietas de una mayor densidad energtica para lneas especficas de aves, sin embargo, este no es el enfoque buscado para los pollos de engorde Cobb 500. Losmicronutrientesclavesonconocidos en particularporsuefecto en laformacinyen lamineralizacinde los huesos. Es esencial que un nivel adecuado demicronutrientesseaentregadoalasavesalolargodesudesarrollo.el suplementodedietasbalanceadascontrigoenteroomachacadopuede reducir significativamente los nivelesdisponibles de calcio y fsforo. En el anexo 2 se expone detalladamente el contenido nutricional que se debe aadir a la mezcla apeletizar.Enestasemuestralaformulacinrecomendadaparapollosdeengordeylas vitaminassuplementariasparaestaclasedepollos.Cabeanotarquedependedelaedaddel pollo. 1.3Proceso de Pelletizacin. Unamquinapelletizadoraestcompuestapor3etapastpicasqueseencargande procesar el material en polvo y formar correctamente los pellets, estas son: alimentacin o dosificacin, acondicionamiento y prensado. Una cuarta etapa corresponde al proceso de secado y enfriamiento quereduce la humedad y garantiza la integridad del pellet y la manejabilidad.Acontinuacinseresumenlasprincipalesetapasdelprocesode pelletizacin.

Figura 2.Etapas de un proceso genrico de pelletizado (Fuente: KAHL GmbH&co, 2008) ETAPAS DE PELLETIZACIN Dosificacin Seencauzayalimentalamateriaprima enlasproporcionesadecuadasdesus componentes Mezclado Seaadeelvapordeaguaylos aditivos,ascomotambinse homogeniza la mezcla. Granulacin/Pelletizacin Se realiza la preforma y forma del pellet mediantelaaplicacindefuerzasde presin que aglomeran el material. Secado/Enfriamiento Sereducelacantidaddehumedadyse leconfierelaresistenciaydurabilidad necesaria. En la figura 3 y 4 se muestran las dos configuraciones ms comunes de peletizadoras en nuestro medio, adems, en las figuras 5-14, se consideran diferentes configuraciones de patentes. La configuracin de la figura 3 se caracteriza porque la etapa de alimentacin serealizaporuntornillosinfinqueseencargadetransportarelmaterialhastael acondicionadoraunavelocidadvariable.Elacondicionadoresuntransportadorde paletas, dentro del cual se inyecta vapor para aumentar la humedad del polvo y darle la contextura necesaria para la posterior formacin de los pellets. Finalmente mediante el usodeunamatrizanularverticalconrodillosdeejeshorizontalesseproducela extrusindelospelletsparaqueluegounascuchillaslocortenallargonecesarioen funcin de las revoluciones por minuto de la matriz. Figura 3. Pelletizadora de matriz vertical anular. [Engormix, , 2009] Enlafigura4unasegundaconfiguracinpresentacaractersticasdiferentesenlos mecanismosquerealizanelprocesodepelletizado.Porejemplo,laetapade alimentacin se realiza por gravedad y sin la presencia de un tornillo sin fin, de manera queelpelletesguiadodirectamentehacialacmaradeprensado,loqueimplicaque debi existir un proceso de pre-acondicionamiento anterior al ingreso de la mquina. La matrizadiferenciadelaconfiguracinanteriorseencuentraenposicinhorizontalal igualqueelejedelosrodillos.Nuevamenteellargodelpelletesfuncindelas revoluciones de la matriz y es cortado por unas cuchillas que se encuentran al interior de la misma. Figura 4. Pelletizadora de matriz horizontal. (Fuente: KAHL GmbH&co, 2008) 1.4Patentes A continuacin se presenta un compendio de patentes a partir de las cuales se exploran las posibilidades de produccin del pellet: Mtodo de pelletizacin de un material para friccin y mtodo de manufactura de materiales para friccin preformados [32]. Figura 5. Mtodo de pelletizacion de materiales de friccin [33] Provee unmtodo de pelletizacin de materialesde friccinque hace posible dar una formapreliminardelosmaterialesdefriccin.Elmtododepelletizacinincluyelos pasos que se describen a continuacin:Unatolva(110) que almacenala materia prima poseeuntornillosinfndecinta(112)quefacilitaeltransportedelamezclahaciael alimentador (120) que consiste en un tornillo sinfn (122). La presin generada por dos rodillos (130) proporciona la preforma que luego se dirige hacia los molinos cortadores (142,144).Despusdeserreducidosensulongitud,elmaterialpasaaungraduador (150)que,mediantelaaccindeunosplatoscompresores(152)ypormediodeuna rejilla(154)sellevaelpelletalaformarequerida.Entrelascaractersticasprincipales deoperacinencontramoslacapacidaddepresionarelmaterialcontraunamatrizsin adicionarlecalor, dondelosmaterialessonmezcladoscon0.1a5%pesodesolvente para luego cortar el material comprimido y endurecido. Mtodo y aparato para hacer alimento en pellets [33] Figura 6. Mtodo y aparato para hacer alimento en pellets [33]. El material ingresa por una tolva (2) y es llevado por un alimentador de paletas (3) hacia unacondicionador(4)enelcualseingresavaporpor unosconductos(5), elmaterial ingresa (6) hacia la matriz (7) donde los rodillo (9,10)presiona el material alinterior de los agujeros de la matriz, que luego son cortador por cuchillas (14,15) que le dan el tamao requerido para luego ser llevados hacia la salida (17) de donde se dispondr un sistema de recoleccin. Produccin de alimento pelletizado [34] Figura 7. Produccin de alimento pelletizado [34]. Unalimentador(80)suministraunamezcladealimentosbajolapresinde untambor giratorio(22)concavidadesdemoldeo(70)atravsdesuperiferiaparallenarlas cavidades. Un eyector (72) en el interior del tambor aplica el lquido caliente a presin a losextremosinterioresdelospelletsenlascavidadesparaexpulsarlosdeltambor.El tambor est montado sobre un giratorio y desliza sobre rodamientos a lo largo de un eje hueco(18)quesirvecomounconductoparaelfluidocaliente,yeltamborsedesliza entre una posicin adyacente al alimentador y el eyector, y una posicin de limpieza queretiracompletamente del alimentadory el eyector. Mquina pelletizadora y cortadora [35] Figura 8. Mquina pelletizadora y cortadora [35]. Elequipoconsistedeundadogiratorio(50)quetieneunosagujeros(54)quese extiende axialmente. Tiene un disco cortador fijo (60) a una cara del dado y lleva unas cuchillasdecortealineadasconcadaformadelagujero.Eldiscodecortetiene aberturas debajo de cada cortador alineados con cada agujero que permite la formacin delpelletparaluegosercortado.Finalmenteeltransportador(22)guaelpelletasu almacenamiento. Mtodo para preparar comida pelletizada para animales [36] Figura 9. Mtodo para preparar comida pelletizada para animales [36]. El material ingresa por una tolva (10) y es alimentado porun sin fin(13) hacia la zona deacondicionamientoporpaletas(17)yllevadoposteriormenteconuntornillosinfn hacia la cmara de pelletizado (23) la cual consta de tres rodillos (24) que presionanla masa hacia los agujeros donde se forma el pellet. Molino pelletizador [37] Figura 10. Molino pelletizadora [37] Elmolino de pelletscomprende unamatrizgiratoria (8)ydosrodillos(12) quetienen contacto conla superficie interna de la matriz. El material a ser pelletizadose alimenta conlapresindelosrodillospormediodeunalminadeflectora(21).Estahoja deflectora se organiza por lo menos 45 antes de la presin de los rodillos como se ve en la direccin de la rotacin de la matriz para quede un espacio libre de al menos 45 queda lugaraqueentreelmaterial.Dentrodeesteespaciolibre,lafuerzacentrfuga debidoalarotacindelamatrizesefectivaycontribuyeaunamejor distribucindel material. Mquina pelletizadora [38] Figura 11. Pelletizacin por matriz plana [38] La mquina de pelletizado (10) tiene una matriz plana (12), esta matriz se asocia a otra matrizperforadayaundispositivoparaalimentarelmaterialaserpresionadoenla matrizplana.Eldispositivodealimentacinincluyeunzapatadealimentacinquese disponeprcticamenteparaleloalasuperficie delamatrizplanaytieneporlomenos unaaberturadealimentacinquesedisponeosepuedeorganizarenlaregindela matrizperforada.Lamquinadepelletizacinincluyeademsundispositivodecierre (42), dispuesto entre la zapata y la matriz plana. Rodillos pelletizadores [39] Figura 12. Rodillo pelletizacin [39]. Unmolinoderodillos(10)parapelletizarmaterialtieneunaprimerayunasegunda contra-rotacin(40,42).Elprimerrodillotieneunasuperficieexteriorslida(12);el segundo rodillo tiene una superficie exterior slida en su parte central,un centro hueco y una serie de perforaciones en cada extremo (20). El material a ser pelletizado (30) se coloca en la parte central de la lnea de contacto formadaentre los rodillosy como los rodillosgiran,elmaterialseextiendehaciafuera,hacialasperforacionesdondepasa para ser cortado por una cuchilla (26) dispuesta en el segundo rodillo de centro hueco. Pelletizacin por extrusin [40] Figura 13. Pelletizacin por extrusin [40] Un tanque de alimentacin el cual confiere el flujo de la mezcla (11) , un dispositivo de enfriamiento (12), y un tubo de alojamiento (13), el material es guiado hasta el tubo de almacenamiento (20) y posteriormente es extruido porlos agujeros de la matrizdonde la mezcla toma la forma de estos y se corta por gravedad. Pelletizacin por moldeado [41] Figura 14. Pelletizacin por moldeado [41]. Esteaparatopermiteelmoldeoparalaproduccindepelletsapartirdeunmaterial fundido. El molde (96) se caracteriza porque en uso es sumergido en el material y luego secierraparaalmacenarlamasafundidaenlaforma delamatriz.Posteriormente,el molde cerrado se quita del material fundido y se enfra para obtener el pellet. 1.5Principio fsico de la pelletizacin por fuerzas de compresin. Lamateriaprimayacecomounacapafrenteaunrodillodecompresin,elcualla presiona dentro del agujero de una matriz para preformarlo. Cuando el rodillo pasa otra vezporelagujeroestepresionanuevomaterialdentrodelmismo,generandola preforma del pellet como se observa en la figura 15. Figura15.PrincipiodePelletizacin(a)relacindecompresin(b)( ) 2 Rc d L I = + [Fuente: English Handbook for Pellet, 2009] Cincocondicionessonimportantesparaelxitodela compresinyporlotanto dela calidad del pellet: Lacorrelacinentrelascualidadesdelamateriaprima, lacapacidad de compresin de la mquina y el proceso de compresin. La superficiey el material de la matriz y rodillos. La longitud y dimetros de los agujeros en la matriz. Elespesordelacapademateriaprimasobrelamatrizyportantoel espesor del material que se comprime entre el bloque. La frecuencia de compresin, es decir, la velocidad de rotacin. La distancia entre la matriz y los rodillos tiene una influencia en la calidad del pellet, el desgasteenlamquinayelconsumodeenergaenelproceso.Laspruebashan mostradoqueunincrementoenladistanciaentre0y1mmcausaun20%msde consumo de energa, pero a la vez reduce el volumen de desperdicio en un 30% [Fuente: English Handbook for Pellet, 2009]. Enlaindustrialostamaostpicos delosagujerosdelamatrizsonde 4.36mm, 4mm, 4.76mmy3.57mm,yunalongitudaproximadadeentre2y4veceseldimetrodel pellet.Elmscomercialenelmediodelosconcentradoseseldimetrode4.36mm. [Engormix, , 2009] 1.6Humedad y Temperatura. Enlafasedeacondicionamientosedefinelaestabilidadfinaldelpelletdebidoala coccin que sufre la mezcla gracias a la inyeccin proveniente del caldero, con el cual elproductoalcanzatemperaturasentre60y90Cporintervalosdetiempo0,5hasta5 min.Elacondicionamientoincrementalagelatinizacindelosalmidones,regulala carga bacteriana de la mezcla, en consecuenciaaporta las propiedades funcionalesyla estabilidad final del pellet [4]. La presin recomendada para el vapor en alimentos altos en protena y concentrados es alrededor de 442KPa (Payne, 1978). Vapor:loquesequiereconelsistemadeadicindevaporalaetapade acondicionamiento es que lo provea con alta calidad y una temperatura establecida,ya que una pobre calidad del vapor hara imposible alcanzar la calidad de pellet requerida. Acondicionamiento:elvaporrequeridodebecontenerunacalidadde95100%,es necesario que est libre de gotas de agua, esto garantiza una buena mezcla e hidratacin delamisma,laaltatasadetransferenciadecalorproducequeunbuen acondicionamientolistopara pasarinmediatamentealprocesodeextrusinoformado del pellet en la matriz. Enfriamiento: el proceso de enfriamiento puede adicionar o sustraer como mucho un 7%de humedad relativa. La humedady el calor deben ser capaces de migrar del centro del pellet a las superficies Elprocesodepelletizadoengeneralrequierede3etapas:unadeairecaliente movindose a travsdel pellety calentndolo, aire tibioatraviesa elpellety airefrio quefinalmenteproducenlamejorcondicinelenfriamientoportipoevaporativoy permite un gradual movimiento de calor y humedad. 2.Problema 2.1Necesidad del Cliente Disearunamquinaqueproduzcaalimentoconcentradoenformadepelletparalas avesdecorraldeunafincayquepermitavenderpartedelaproduccinafincas aledaas, se estima una produccin de 1ton/da 2.2Ampliacin y Cuantificacin de los Requisitos y Deseos del cliente Para Aumentar la informacin por parte del cliente adems de cuantificar y ponderar sus requisitos o deseos se realizaron 1 entrevista y 1 encuesta, estas se muestran en el anexo 1 de este trabajo. Estaencuestasirvicomobaseparalaaclaracinyparalaponderacindealgunos objetivos,acontinuacinsemuestranlosdealtoniveldeimportanciaparaelcliente: bajocostodecompraoinversin,necesidaddebajocostosderepuestosyevitarla intromisindemanosenelcorteduranteelpeletizado.Ademsotrasrespuestas sirvieron para discriminar los objetivos de menor importancia tales como: la vida til de laspiezas,algunosdiseosinnovadoresenqueseincluanlaautorregulacinenla alimentacin. 3.rbol de objetivos. Figura 16. rbol de Objetivos.4.Cronograma. Cronograma de trabajo Informe parcial. Figura 17. Cronograma de Trabajo Cronograma de trabajo Informe final Figura 17. Cronograma de Trabajo5.Benchmarking Acontinuacinsemuestranalgunasdelascotizacionesrealizadas,lascualessonde vital importancia para esbozar y empezar a delimitar algunos parmetros de la mquina como son el costo, el consumo de energa, las dimensiones, entre otros. Maquina pelletizadora de la empresa Wuxi Taihu Grain Machinery Co., Ltd. -Jiangsu, China (Mainland). Tabla1. Descripcin detallada de pelletizadora [24]. Figura 18. Pelletizadora y granuladora de pellets para madera [24] Descripcin detallada del producto Estapelletizadoraesusanormalmenteenlagranulacindemadera,paja,cscaradegirasoles, y otras fuentes de biomasa.Capacidad es: 200Kg para 2 Ton/hDimetro del pellet: 4-12mm Costo: $8,800.00 (USD) (Aprox. $18.000.000) Model Capacity t/h Main power Kw Conditioner PowerKw Feeder Power Kw Inside Dia. mm Pellet Size (mm) SZLH3200.2-0.4372.20.753206-8 SZLH3500.4-0.645/5531.13506-8 SZLH4000.5-1.075/9041.54006-8 SZLH4200.8-1.290/1105.51.54206-8 SZLH5081.5-2.0110/132/1605.5/7.52.25086-8 Mquinapelletizadorasinprocesosanterioresalapelletizacintalescomoel acondicionadornialimentadordelaempresaAnyangGEMCOEnergy Machinery Co., Ltd.[ Henan, China (Mainland): Figura 19. Mquina pelletizadora procesadora de alimento para animal [25]. Este tipo de molino puede procesar todo tipo de granos slidos o materiales agrcolas a pequeos pellets para alimento de todo tipo de animales. Acontinuacinsepresentanlascaractersticasdeestapelletizadoracuyocostoesde $8,000.000: Tabla 2. Caractersticas de la pelletizadora [25] The product description:Model: GC-9PK200 pellet pressCapacity: 200-250kg/hPower: 7.5kw Model: GC-9PK260 pellet pressCapacity: 250-300kg/hPower: 15kw Model: GC-9PK300 pellet pressCapacity: 300-400kg/hPower: 22kw Mquina pelletizadora Pellet Pros Modelo PP600W de la empresa Pellet Pros, Inc. [42] Figura 20. Maquina pelletizadora Pellet Pros, Inc. [42] Las caractersticas tcnicas se muestran a continuacin. Power: 220volt/single phase, AMERICAN motor Amp Draw: 34 HP: 10 Weight: 502 lbs Production Capacity: Up to 100-200 lbs per hour (extremely hard wood will lower production rates) Dimensions: 51" long x 17" wide x 41"high Price: $4,500.00 (USD) (aprox. $9.000.000) PP600W replacement roller and die: $389.00 (USD) (Aprox. $778.000) Para el caso de los respuestos. A continuacin se detalla la cotizacin para una maquina pelletizadora para procesar alimentos para aves de la empresa Xinxiang Hengfu Electronic Machinery [26]: Tabla 3. Caractersticas de la pelletizadora mostrada en la figura 21. Caractersticas: Puedeserequipadacondobleotriplecapaacondicionadoraodobleeje acondicionador, para satisfacerlas diferentesnecesidades de los productores de ganado de alta calidad y alimento para aves. Laspiezasdelamquinabrindanrodamientosdealtacalidadylossellosde aceite para garantizar la transmisin eficaz, la estabilidad, de poco ruido; A lo largo de su Longitud los acondicionadores son construidos con una serie de entradasdevapor,quepuedenserajustadosparamayormaduraciny/o homogenizacin de la mezcla para asegurar mayor calidad en el alimento. Cuenta con un dispositivo deproteccin removible en hierro para sobrecarga. Figura 21. Pelletizadora comercial [26] Losrodillosdepresintiene5medidasdeacuerdoalamaquinapelletizadoraysus precios oscilan entre 73USD y 176USD. MquinapelletizadoradealimentoparaavesdelaempresaZhangqiu YuLong Machine Co.,Ltd Tabla 4. Caractersticas de la pelletizadora [43] Figura 22 Mquina pelletizadoraprocesadora de alimento Figura 23. Mquina pelletizadora comercial - rodillos y matriz Figura 24. Maquina pelletizadora de madera [47] Mquina pelletizadora de madera de la empresa laizhou machinery group co.,ltd Model No.: KL120A-1Capacity: 75-100kg/hourPower: 6.5HP diesel enginePrice (FOB QINGDAO): USD440 (manual starting) ($880000) Price (FOB QINGDAO): USD780 (electric starting) ($1560000) SOLUCIONES INDUSTRIALES

TLAXCALA TLAX.A 3 DE JUNIO DE 2010 5.1Cotizacin Comercial Daniel A Florez O Ingeniera Mecnica Universidad Nacional de Colombia-Sede Medelln Facultad de Minas Carrera 80 #65-223 MedellnColombia En respuesta a su peticin me es grato poner a su consideracin la presente cotizacin de algunos de los productos que fabricamos, los cuales quedan como sigue: Cantidadproductoimporte 1Tolvacon capacidad de 0.12m3para recibir: arenas arcillas o cualquier otro agregado. Fabricada en acero estructural, y puesta en el puerto martimo a su eleccinen Colombia $ 136.000 COP Notas El precio esta sujeto a cambios sin previo aviso. Se requiere el 60% al confirmar y 40% al embarque. Para confirmar se requiere carta de crdito por una institucin bancaria internacional. El precio incluye todos los impuestos y aranceles correspondientes en Mxico. Los costos de importacin y almacenaje local los cubrir el cliente. El tiempo de entrega es de 30 das naturales despus de confirmar. En espera de su favorable respuesta me despido. ATENTAMENTE ING. SAMUEL AHUACATITAN FARIAS GERENTE HIDALGO 6-7 LA JOYA, TLAXCALA TLAX. 01 246 4628660 www.maqdec.com.mx Caractersticas de la matriz plana de pelletizacin: Tabla 5. Caractersticas maquina pelletizadora de matriz plana de extrusin [26] Type SKJ105SKJ120SKJ150SKJ200SKJ250SKJ320 MotorYL-90L4 2.2kw YL-90L4 2.2kw YL132S4 5.5kw Y160M-4 11kw YL180L6 15kw Y225M-6 30kw Motor speed(r/min) 1400140014001400960960 Die-diameter (mm) 105120150200250320 Flat-die speed (r/min) 300366366366366300 Die-hole size 2.5,3, 4,6 2.5,3, 4,6 2.5,3, 4,6 2.5,3, 4,6 2.5,3, 4,6 2.5,3, 4,6 Output(kg/hour) 50-8080-100150-200 (4) 200-300250-500700-1200 (4) Machine size (L*W*H) (cm) 60*40*5095*40*40105*40*40105*40*40110*55*50110*60*50 Weight(kg) 387099120130140 FOB Qingdao,China (USD/SET) 650500780120015007000 6. Lista de especificaciones Lista de requisitos FechaE/DRequisitosmodificado E D D D E E D E E D D 1.Geomtricas Dimetrosdelpelletempleadosenelmedio,4.36mm, 4mm,4.76mmy3.57mmyunalongitudaproximada de entre 2 y 4 veces el dimetro del pellet [13]. Dimensiones Ergonomtricos de la mquina :1.52.5m de alto. 1-2m largo 0.40-0.50m ancho 2.Materiales Aceros Inoxidables, Aceros Herramientas Composicin nutricional para pollos de engorde Contenido de entrada de harina: Protena (Min) ........18.0%Grasa (Min) ..............6.0% Fibra (Mx.) ................4.0%E.L.N (Min) .............55.0 % La materia prima incluye maz y sorgo, harina de arroz, harinadesoya,harinadecarney/oharinadepescado, polvillo,aceitedepalma,sal,fosfatobi-clcico, carbonatodecalcioycompuestodevitaminasy minerales.Comoaditivoespecialpuedeagregarse anticocidial (Fuente: [16],VER ANEXO 2). Densidad del alimento en harina, segnlaformulacin enelrangode560Kg/m3a730Kg/m3,siendolos productosdelaaviculturalosdemsaltadensidady ms duros de pelletizar [1] [44] 3.Seguridad Alta Proteccin para el operario Uso de seales de advertencia y placas Bajo impacto ambiental de carcter nocivo 4.Fuerza Mximo peso 0.2 -0.3toneladas D D D D D E E E E D D E D D D D D E E D D 5.Energa Varias disponibles: elctrica, qumica, solar Potencia 3 20 hp 6.Mantenimiento Mantenimiento operacionales Purga de los componentes diaria. Tiempo de operacin mximo 10.000h (3.5 aos) entre cada mantenimiento. 7.Produccin Pellet para aves de corral 1 ton/da + 20% 8.Operacin Humedad de la harina a la entrada: 4-6%wt Humedad a la salida de la extrusora:12.5%-16%wt Tamao de las partculas requeridas para procesar: 600micrasparalaproduccindelpelletdebuena calidad. Rangodetemperaturasdemanejoenel acondicionamiento88y120C,durante0.5a 5minutos [4] Turnos de operacin 8h continuas. Eficiencia superior al 75%. Matriz Modular 45 kg de vapor/h a 0.1 MPa. 9.TransporteFacilidad de transporte terrestre Condiciones de Transporte: desensamblada 10.Plazo 1 meses para entregar informe. 11.Costo < $9.000.000 [42] 12.Montaje Manual para el montaje y desmontaje Fabricacin nal. e importacin de piezas complejas 6.Anlisis Funcional Laprimeraopcinconsistaenutilizarunsolomotor porquela potenciarequeridaera muyinferioralaproporcionada(comosedemostraraposteriormente),permitiendo transmitirsatisfactoriamentelanecesariaparaelfuncionamientodetodaslasetapas.Estosemuestraenlosdiagramasfuncionalymorfolgicodelasfiguras28y31, respectivamente.Enelfuncionalsemuestraunasolaentradadeenergayenel morfolgico, las alternativas solo consideran un motor. Sin embargo esta alternativa no permite la independencia de ambas etapas y disminuye la versatilidad de la mquina a la horadevariarsusparmetros.Adems,elusodeunsolomotorharanecesariousar elementosdetransmisindepotenciaparaejescruzados,porejemplo,enelcasode pelletizadoras de matriz plana (ver figura 4). La segunda opcin consisti en introducir dos motores independientes en la etapa de alimentaciny acondicionamientoy otro en la etapa de preformado y corte del pellet, como se muestra en los diagramas funcionaly morfolgico de las figuras 27 y 30 respectivamente. 6.1Caja Negra Figura 26. Caja Negra de proceso de pelletizacin. 6.2Caja Gris Figura 27. Caja gris de un proceso de pelletizacin genrico con dos motores. Figura 28. Caja gris de un proceso de pelletizacin con un solo motor. 7.Matriz Morfolgica Figura 29. Diagrama Morfolgico dos motores Figura 30. Diagrama Morfolgico dos motores (Continuacin) Figura 31. Diagrama Morfolgico con un solo motor. Figura 31. Diagrama Morfolgico con un solo motor. (Continuacin) 8.Anlisis de Alternativas: Acontinuacinsepresentaparacada unadelasetapasdelproceso de pelletizacinla comparacin de las alternativas para determinar cul de ellas permite la mejor solucin con base en los requerimientos y especificaciones. 8.1Transmisin de potencia en la etapa de acondicionamiento. Como las velocidades usadas en la etapa de acondicionamiento son generalmente bajas, esdecir,alrededorde20rpm,sepuedenemplearcuatrosistemasdereduccin recomendadosparalatransmisindecarga,buscandoquetenganunparnominalde trabajo adecuado y que permita manipular la carga sin interrupciones. Esto se ilustra en la figura 32. Transmisin por cadenas. Consiste en reducir directamente la velocidad del motor haciendo uso de la relacin de transmisinqueestapueda propiciar.Sinembargoestonoes unprocedimientoviableya que se tendra una alta relacin de reducciny en consecuencia daran dimetros de rueda dentadas exagerados. Este sistema posee las siguientes ventajas: eficiencia deun 90%,lascargasradialessobrelosapoyossernmenoresyaquenorequieredela pretensin para el correcto funcionamiento como en la transmisin de poleas y correas. Losinconvenientesfundamentalesson:generacindenivelesderuidosno deseadosy mayoresqueotrosmecanismosdetransmisin;requieredeunsistemadelubricacin propio paralacorrecta operacin;eldesgastedeloselementosdelsistemadespusde unperiododeterminadodefuncionamientoconllevaaunmalfuncionamientodel mismo obligando a un reemplazo parcial ode la totalidad del sistema. Reductor-cadena-sprocket. Consisteentresunidadesdiferentes:elmotor,elreductorylatransmisinpara acoplarse entre si y luego unirse al eje del alimentador. General las mismas ventajas de lacadenasprocket.Sinembargoserequierenprocesosdemanufacturaadicionalesy demsaccesoriosnecesarios,talescomoacoples,demodoqueelmontajegeneraldel sistemasevuelvemscomplicadoademsdelasdesventajapropiasdelsprocket-cadenatalescomolageneracinderuidoylaslimitacionesdevelocidadenla transmisin. Moto reductor. Suconfiguracinconsisteuntrendeengranajesorganizadosen3ejesconunejede entrada acoplado al motor, la idea es utilizar un motorreductor disponible en el mercado localdistribuidopormediodelfabricante(ASSI)[14]elcualseajustadirectamente sobreelejedelacondicionador,cuentaconunaeficienciade un92%, resulta.Soporta fcilmentelassobrecargas.Unadelasventajasque presentaestaalternativaessualta eficiencia respecto a otros mecanismos de transmisin. Sin embargo requiere un sistema de lubricacin propio para la correcta operacin, generando costos superiores Transmisin mediante reductor- poleas y correas. Las caractersticas fundamentales de este tipo de transmisin son las siguientes: 1.Resulta ms econmico que las transmisiones por cadenas. 2.Presenta condiciones de operacin ms silenciosas. 3.Ms simple de disear y fabricar. 4.Su costo es un 32% del costo del reductor comercial analizado antes. 5.Menos costo de mantenimiento. 6.Eficiencia entre el 80 y 95%. Una las desventajas respecto al uso de caja de engranajes es el mayor espacio ocupado en el montaje. Adems, las cargas sobre los apoyos en la transmisin, aumentan por las fuerzas de tensin necesarias para la operacin correcta. Teniendoencuentalasventajasydesventajaspresentadasylapreponderanciadelos objetivosplanteadosenlasespecificaciones,segnlascualessedebegarantizarlos mnimoscostosdeoperacinydeinversinenlatransmisindepotenciahaciael acondicionador, se tiene que la alternativa ms conveniente el conjunto reductor poleas correas. Figura32.Montajeesquemticoparatransmisindepotenciadesdeelmotorhastael acondicionador. Aplicable a reductor cadena sprocket y polea correa. 8.2Sistema detransmisin a la etapa de preformado del pellet. Para llevar a cabo el proceso de pelletizado, con el mecanismo de rodillos y matriz, por ejemplo,sebuscarunatransmisinqueseajusteadecuadamenteconlas especificaciones.

De acuerdo con las mecanismos de transmisin ms comunes es recomendable evaluar lasventajasquepresentan,comoson:bajoscostosdeinversin,derepuesto,alta eficiencia, tamao ocupado, bajo costo de operacin, seguridad al operario, entre otros. Sistema de transmisin con motor reductor [14]: Paralatransmisindelavelocidadypotenciarequeridasdelprocesoserecomienda usar un reductor de engranajes marca Benzlers disponible comercialmente. Entrelosalcancesyventajasquepresentaestaalternativaseencuentransualta eficienciadetransmisin.Sinembargoestemecanismonocumpleconlos requerimientos necesarios para el diseo a causade los atascamientos originados enla cmara lo que conlleva al uso de un reductor de diseo especial con costos superiores. El costo de un reductor comercial (ASSI 200L -4bg256) para acoplar al motor requerido tiene unvalor actual de $3,431.300 con relacinde 6,08: 1 con una capacidad trmica de 45KW. Transmisin con cadena y rueda dentadas: Conbaseenelparmetrodefuncionamientodelacmaradeprensadodeunamatriz plana para extrusin de pellets, la relacin de transmisin con una velocidad del motor de 900rpm es de 5,5:1 la cual es exagerada. Entre sus principales ventajas se encuentra quelaeficienciaestaalrededordeun90%yquelascargasradialessobrelosapoyos sernmenoresyaquenorequieredelapretensinparaelcorrectofuncionamiento comoenlatransmisindepoleasycorreas.Porotrolado,losinconvenientes fundamentalesson:generacindenivelesderuidosno deseados.Adems,requierede unsistemadelubricacinpropioparalacorrectaoperacinyeldesgastedelos elementos del sistema despus de un periodo determinado de funcionamiento conlleva a un mal funcionamiento del mismo obligando a un reemplazo de la totalidad del sistema. Contodoloanterior,loscostosfinalesqueconllevanemplearestesistemasalendela suma del costo de adquisicin inicial ms los costos de mantenimiento y reemplazo. Transmisin mediante poleas y correas Larelacindetransmisinrequeridaes de5,36:1deacuerdoalasespecificacionesde funcionamientonecesariasparalacmaradeprensado,latransmisinconsisteendos poleasycorreasconcanalesenVobtenidasporfundicin.Porlodefinido anteriormente, las caractersticas fundamentales por las cuales se elige para el diseo se describen a continuacin: 1.Resulta ms econmico 2.Presenta condiciones de operacin mas silenciosas 3.Ms simple de disear y fabricar 4.Su costo es un 32% del costo del reductor comercial analizado antes 5.Menos costo de mantenimiento Entre las dificultades que presenta su uso estn: mayor espacio ocupado en el montaje; lascargassobrelosapoyosenlatransmisinaumentanporlasfuerzasdetensin necesarias para la operacin correcta y con eficiencia plena. 8.3Seleccin de la matriz. Se consideran tres factores fundamentales: El costo de fabricacin: seleccin de la forma y elmaterial, capaz de resistir las cargasyeldesgastepropio deestetipo demecanismos(Desgasteporabrasin conlosingredientesmezclados enelalimentoconcentrado,corrosindebidoaelementos de la mezcla como son la humedad y componentes nitrogenados). La tasa de produccin que puede ser obtenida a partir de su geometra. Las condiciones del pellet obtenidas en cuanto a calidad y resistencia en funcin delastoleranciasdelamatrizyelacabadoqueleconfiereelprocesode manufactura. 8.3.1Caractersticas de Diseo Las caractersticas que debe cumplir el material seleccionado son: 1.Alcanzar durezas superficiales de trabajo de aproximadamente 50HRc [14] 2.Facilidad y bajos costos de fabricacin 3.Maquinabilidad media y buen acabado superficial en los agujeros. 4.Respuesta adecuada a los tratamientos trmicos del temple y revenido. 5.Inactividad qumica y fsica con los componentes de la mezcla pelletizada. 6.Aprobado para el uso en la industria alimenticia. Observandolasalternativasplanteadaseneldiagramamorfolgico(figura26),en primera instancia es descartada la pistola extrusora debido a que lastasas de produccin(flujo msico de la mezcla extruida) son muy inferiores a las obtenidas mediante el uso derodillosomatricesrotativasyaquenoproducesimultneamentevariaspreformas. Aslasmejoresalternativasdeproduccinsonlamatrizcilndricaverticalylamatriz planahorizontal.Ahorabien,debidoalanecesidad defacilitarlamanufactura deeste tipodecomponenteennuestromediolamatrizplanaesseleccionadacomolamejor alternativayaquesuconstruccinenmssencillaypuedegenerarsefcilmentede discos comerciales. 8.3.2Tipos de material recomendados [14]. AlgunosmaterialesespecficosentrelosacerosaleadossegnelestndarAmericano que se muestran a continuacin son los ms utilizados para la construccin de este tipo deelementosdebidoalaltodesempeoquepresentancontraeldesgasteresaltando adems que son aceros obtenibles nacionalmente : Aceros Herramienta, AISI D2, DF2, D6 Aceros Inoxidables AISI 410, 420 Aceros aleados AISI 4340 8.4Alimentacin y dosificacin de la materia prima: Se consideran 3 alternativas de solucin: Alimentacinpor tolva, alimentacin manual (ingresadadirectamenteporeloperarioalacondicionador)ymediantebanda transportadora. De acuerdo con las especificaciones, la banda transportadora requiere de una inversin mayor comparada con las dems alternativas, adems de tener mayor cantidad de partes ocasionando mayor incremento en la cantidad de repuestos, y es por esta razn que esta alternativa no resulta ser la ms adecuada. La otra alternativa es realizar la alimentacin de forma manual, es decir, sin el uso de dosificadores; sin embargo aunque resulta ser la ms econmica, la seguridad del operario disminuye al tener la posibilidad de introducir sus manos por accidente en el acondicionador. Debido a que la seguridad es el objetivo primordial, esta alternativa es automticamente descartada. La ltima opcin es la tolva: estalogracumplirlosobjetivosprincipalesdeseguridadybajocostodeinversiny mantenimiento,yaquedisminuyelafacilidadconlaqueeloperariopuedaintroducir sus manos enel acondicionadory los costos de adquisicin son ms bajos comparados con la banda transportadora. 8.5Transporte de la mezcla desde la alimentacin hasta el acondicionador La materia prima antes de ser ingresada a la mquina pelletizadora debe ser previamente preparada e inspeccionada, adems de adicionarle una cantidad de 4-6%wt de contenido de agua y ser homogenizada,para ser introducida en la tolva. Para disminuir los costos de fabricacin sin repercutiren la calidad del pellet obtenida, se combinaron las etapas de transporte,la humidificaciny homogenizacin de la mezcla, aumentando a su vez eltiempodepermanenciaenlacmaradeacondicionamiento.Untransportadorde paletas,cintaotornillosinfinpuedecumplirestetipodefuncionesmixtas,peroel primeropermiteunadisminucinenpesodelequipoyunareduccinconsiderableen los costos de fabricacin. 8.6Homogenizacin de la mezcla Una caracterstica implcita en todas las pelletizadora es que su proceso es continuo o al menosseralomsdeseable.Estacaractersticatambinsebuscaennuestrodiseo. Debido a esto, las alternativas de mezclador verticaly mezclador oblicuo se descartan. El Goratores un acondicionador con undiseo innovador, sinembargo el paso de la materia por este es muy rpido, impidiendo la homogenizacin de la materia prima con elvapor.Lasiguienteopcineselmezcladordecintaelcualesdiseado principalmente para mezclas secas, adems requiere de un gran dimetro para la mezcla haciendo algo ineficiente la homogenizacin. La ltima opcin corresponde al uso de un mezcladordepaletashelicoides,siendoestalamsusadaporlaspelletizadoras comerciales,permitiendounamejorhomogenizacinycondimetrosmenoresen comparacin con el mezclador de cinta, lo que lahace la candidata ms adecuada para la etapa de homogenizacin. Acontinuacinsemuestraunresumendelassolucionespropuestaseneldiagrama morfolgico,esdecir,uncuadrodeventajaydesventajasquegeneraunaprimera herramienta para la seleccin de la mejor alternativa. 9.Lista de ventajas y desventajas Enlatabla6sepresentalalistadeventajasydesventajasdelasalternativasqueson producto delascombinacionesdesolucinacadaunadelassubfunciones(verfigura 26).Estecuadropermiteobservardeformagloballospuntosfuertesylospuntos dbilesquepuedentenerlasdistintassolucionesydeestamaneraseconvierteenun mtodoindependienteyredundantedeseleccindelamejoralternativa.Para seleccionarlamejoralternativadebedetenerseencuentaenprimerainstancialos objetivosylasespecificacionesplanteadasparaeldiseodelapelletizadoraen secciones anteriores. En primer lugar, debe garantizarse la seguridad al operario, a las partes de la mquinay almedioambiente.Automticamentesedescartalaideadeusarunaalimentacin directa alacondicionador por ser un riesgo inminenteal operario, es decir S2y S3no puedenserllevadasmsallenconsideracin.Ensegundolugarseencuentrala cantidad de pellet producido, la cual no debe ser inferior a la especificada por el cliente en la tabla de especificaciones. La alternativa de solucin S5 no compite con las tasas de produccin que pueden ser producidas por las matrices rotatorias (matriz vertical, matriz horizontalocilindrosparalelos);asquedadescartadalaopcinS4.Ahora,si consideramos los costos permisibles (diseo, construcciny mantenimiento) los cuales no deben exceder el costo esperado por el diseador y el cliente, se tiene que el uso de camisasrefrigeradassuponeungastoexcesivocomparadoconlaalternativaque proponeconveccinforzadaporunventilador,dondenoserequiereelusode dispositivos adicionales como bombas centrifugas o vlvulas de paso. Adems el uso de tornillossinfinenvezdepaletastransportadorasimplicauncostosuperioryaporta mayorpesoalaestructura.PorloenunciadoanteriormentelassolucionesS4yS5 quedandescartadas.Porltimo,debidoalanecesidaddealcanzartemperaturas cercanasalos90Cconelfindeeliminaragentespatgenosyproporcionaruna humidificacin adecuadaa la mezcla de forma homognea, se descartanlassoluciones que conllevan al uso de agua lquida en el acondicionador. As que las alternativas S6 y S4quedanfinalmentedescartadaspornocumplirconlasespecificacionesdediseo. Las alternativas ms opcionadas son entonces la S1 y la S7. La S7 carece de un sistema que direccione el pellet y organice su recorrido desde el corte hasta el enfriamiento; por otrolado,laalternativaS1presentalasmejorescualidadesdeproduccindelpellety segnelpuntodevistadelasventajasydesventajascumplelasespecificacionesde diseo. Tabla 6. Lista de ventajas y desventajas. Tabla 6. Lista de ventajas y desventajas (Continuacin) 10.Carta de seleccin Con lasiguiente carta de seleccin se comparan las diferentes alternativas de solucin. LasalterativasqueresultansermsacertadasrespectoalasespecificacionessonS7y S1. Para mejor claridad, obsrvese el cuadro de ventajas y desventajas. 11. Matriz de objetivos ponderados Lamatrizdeobjetivosponderadosesunadelasherramientasdecisivasalahorade Seleccionaralternativasoconceptos,yaqueledavalorescuantitativosacadaunode losobjetivos,Pararealizarestamatrizesnecesariohacerprimerounamatrizde ponderacin la cual me magnifica el grado de importancia dentro del diseo de cada uno delosobjetivos,llamandopesoaestacuantificacinluegounanlisisdelValorde acuerdoalanormaVDI2225.Acontinuacinsemuestraestasmatricesresultantedel rbol de objetivos realizado a la maquina pelletizadora: Tabla 7. Matriz de Ponderacin Tabla 8. Matriz de Anlisis de Valor. Continuacin Matriz de anlisis de Valor Tabla 9. Matriz de Objetivos Ponderados 12. Descripcin preliminar de la alternativa seleccionada: Laenergaproporcionadaenformaelctricasetransformadentrodeunmotoren energamecnica,queestransmitidaaloscomponentesdelamaquinapormediode poleasycorreas. Enlaetapa de alimentacin,lapre-mezcla deharinahmeda ingresa deformamanualaunatolvaque dosificaypermiteunprocesocontinuoyademsde quegarantizaunamayorseguridad paraeloperario.Lapre-mezclallegaalaetapade acondicionamiento por gravedad y con la ayuda de un rascador. All un eje de paletas la transportayhomogenizaalavezqueselesuministramelazayvapor(humedady calor),buscandodarlelascondicionesadecuadasantesdelaetapadepreformadodel pellet.Enlaetapadepreformado,lamezclaessometidaaunprocesomecnicode transformacin, dado por una fuerza de presin que aglomera y densifica el alimento en pequeas porcionesy con una geometra especfica.Esto se realiza mediante un par de cilindrosranuradosmontadossobre unmismoejequegiranindependientementesobre una matriz horizontal a la que se le imparte movimiento mecnico por una polea unida almotor.Luegodelaetapadepreformadounascuchillascortanelpelletsegnel tamao predeterminado en funcin de lavelocidad de giro de la matriz. Por ltimo, un ciclnseencargadedireccionarelpellethacialaparteinferiordondeelventiladorlo enfra para garantizar su integridad y reducir la humedad. Figura 33. Concepto preliminar de una maquina pelletizadora de alimentos. 13. Clculo y seleccin de los elementos principales de la pelletizadora 13.1Calculo del eje de paletas [13,14](tabla 11, ver anexo 4) La capacidad requerida para la maquina pelletizadora es de 1 ton/da +20%, lo que conlleva a una produccin de 150kg/h Tipo de material a ser transportado: Harinahmeda Distancia recorrida: 1metro Clasificacin del material: (tabla 1, ver Anexo 4) Tamao: B6 Fluidez: flujo lento4 Abrasividad: Abrasividad media 5 Propiedades miscelneas o riesgos: Se compacta bajo presin X Caractersticas del material (tabla 2, ver anexo 4) B6-45-XL-S-B30A Seleccin del tamao y la velocidad del transportador Para determinar la capacidad del transportador se debe basar en los siguientes aspectos: % de carga de la seccin transversal del transportador. Dimetro del helicoidal. Mximas RPM recomendadas permisibles.33Re1ftCapacidad queridahN RPM del Sin Finftat rpmh = = (1) Se utiliz la teora para el clculo de un tornillo Sin Fin y al final se realiza una modificacin para 4 paletas/revolucin. Se tiene un sinfn de paso estndar condimetro de eje =10 cm (4) y longitud L=100cm. La permanencia de la mezcla para el acondicionamiento es de t= 2.5 minutos. Tabla 10 capacidad del sin fin [13] (tabla 3, ver anexo 4) Capacidad (Sin Fin) A una RPMA max RPM 0.4153 Por tratarse de un eje con paletas se procede a dividir el paso por revolucin en 4 2.5 Pasopaletas cm =Segnunarelacinlinealobtenemosqueparaunalongitudde100cmseobtiene40 revoluciones. Como parmetro de diseola mezcla permanece 2.5 minutos con el fin de garantizar el mayortiempodehomogenizacindelahumedadintroducidaenelacondicionadory cumplirconlasrestriccionesdecaudalyflujomsico.Esporestoqueenel acondicionador se tiene que: 40162.5minrevRPM= =Para obtener la capacidad requerida utilizamos la ecuacin (1) y la capacidad del Sin fin a una RPM, donde se tiene que: 3160.41RPMCapacidad requeridaftpor RPMh= ( )3335.46 0.155 750ft KgmCapacidad requeridah hm= = 139.5KgCapacidad requeridah= 13.2Calculo de la Potencia para el movimiento del eje fHP potencia necesaria para mover al vacio =1000000d bfLNF FHP= Donde, L=100cm=3.28084 ft N=16RPM Fd=12 (tabla 4, ver anexo 4) Fb=1 (tabla 5, ver anexo 4) Obteniendo que, 3.28084 16 12 11000000fft RPMHP =0.000630fHP HP =La potencia para mover el material viene dado por 1000000f m pmC LW F F FHP =Donde, C=Capacidad=7.1ft3/h L=3.28084ft W=densidad del material=750 Kg/m3=46.821 lb/ft3 Ff = factor helicide=1.0 (tabla 6, ver anexo 4) Fm = factor de material=0.6 (tabla 2, ver anexo 4) Fp = factor de paleta=2.16(tabla 7, ver anexo 4) 7.1 3.28084 46.821 1 0.6 2.161000000mHP =0.00141mHP HP =Para obtener la potencia total del motor utilizamos( )f mTotalHP HP FoHPe+=Fo =5.814 (tabla 8, ver anexo 4) E=0.88 por ser transmisin motor-polea-eje (tabla 9, ver anexo 4) 0.0135 10TotalHP HP W = = Sin embargo cuando el transportador acondicionador recibe la carga de una tolva, el llenado en los primero 3 a 5 pasos del helicoide es pleno ypor recomendacin es necesario aadir 1HP a la potencia del motor quedando as 1.0135HP [14] Es por esta razn que se toma una potencia nominal y comercial para el motor de 1HP. 13.3Calculo Del Torque [13]: : 2 Pot Torque RPM 745 602 2 16 1minPot W segTorqueRPM = = 223 1959.71 Torque Nm lb in = Con un eje de dimetro 1 se procede a calcular el mayor esfuerzo que puede soportar. Por lo tanto se tiene que las especificaciones del eje son. Tabla 11. Especificaciones del eje aleteado Especificaciones del eje (Tabla 10, ver anexo 4) Schedule 40Dimetro1Longitud1m El torque debe ser menor a 3140lb.in. Los tornillos y el acople estn por encima del valor del torque nominal 1959.71lb.in TrJ=Donde, ( )int4 42extJ r r= Por lo tanto, se tiene que 4 433.453233.4 25.42 2 2= 1.23MPa =Por otro lado la deformacin ocasionada por el aumento de temperatura viene dada por ( )1 2L LT T = Donde 69.9 10 = T =F ( )639.3701 194 77 9.9 10 L in F F = 0.046 1.16 L in mm = = La deflexin del eje ocasionada por su peso es 35384 2900000ELI= Tenemos que el peso del eje es2.8ejeW Kg =y el peso total de las paletas es 0.02865paletasW Kg =Por lo tanto se tiene que2.82865tota eje paletasW W W Kg = + =El momento de inercia I viene dado por ( )4 4int4extI r r= Por lo tanto 4 433.4 25.44 2 2I = 4 440656.27 1000 I m= Luego tenemos que( )34 45 2.82865 1384 2900000 40656.27 1000 m = 0.0004622 0.4 m mm = = 13.4Seleccin De La Tolva La tolva posee un volumen de 0.114m3 lo que permite almacenar el materialnecesario para34minutosdeoperacin(yaqueelflujomsicode0.2m3/hora).Elngulode inclinacin de 70 respecto a la horizontal de sus paredes es tal que excede el ngulo de reposo de la harina hmeda que oscila alrededor de los 30 respecto a la horizontal. Por lotantoelmaterialfluirdebidoalosesfuerzosdecorteensuvolumenynoes necesario el uso de dispositivos adicionales como rascadores ni transportadores de cinta. 13.5Seleccin De La Matriz [48] De acuerdo con la alternativa seleccionada para el conjunto de preformado (matriz plana horizontal),sepuedendistinguirdiversoselementosqueintervienenenelprocesode pelletizacin: Conjuntoderolado:Consisteenunparderodillosquegiranlibree independientementesobre rodamientos unidos a un eje fijo y este a su vez unido alacarcasadelalojamientodelamatriz,soportado porrodamientosmontados en chumaceras. Matriz: Es el componente al que se le transmite el movimiento a partir del motor delamaquina pelletizadora.Lamatrizposee perforacionesalolargodesueje por donde fluye el material. Son dichos agujeros y el espesor de la matriz lo que determina la calidad y el tamao del pellet a producir. Alimentacin:Correspondealmaterialquesecompactarconelobjetivode formar el pellet. reasdetrabajo,compresinyextrusin:Correspondenalaszonasdondeel material es forzado, compactado y extruido para generar el pellet. Comoresultadodelainteraccindeloselementosenunciadosanteriormentepueden distinguirsetresfuerzasprincipalesactuandoenprocesodemordidodela alimentacinhacialosagujerosdelamatriz.Paramayorclaridadvaselafigura15. Estas fuerzas son: Fuerza de rolado: Es la fuerza del rodillo actuando sobre el material. Esta fuerza actasobreelmaterialenelpuntodecontactoconlamatriz.Eslafuerzaque comprime y extruye el material.Fuerzanormal:Eslafuerzadelamatrizqueseresistealflujodelmateriala travs de los agujeros de la misma. Fuerza tangencial: Esla fuerza en direccin tangencial ala circunferencia de la matriz que evita el deslizamiento del material alo largo de la cara de la matriz desdelapartefrontaldelrodillo.Estafuerzaserelacionaconlapresinque ejercen los rodillos y las caractersticas de friccin del material a pelletizar. Figura 34. Fuerzas involucradas en el proceso de pelletizacin, etapa de compresin [48]. Adicionalmentealasfuerzasinvolucradasdebedetenerseencuentalossiguientes factores que influyen en la magnitud de las mismas, en la tasa de produccion y la clidad del producto pelletizado: Tasa de alimentacin: Esunfactorpreponderanteeneldesempeodelamatrizdebidoaquelatasade alimentacinyelespesordela capadematerialsobrela matrizmodificanlasfuerzas involucrada en el proceso. En la figura 35 puede verse como doblando el espesor de la capa de material se doblan las fuerzas tangenciales que no favorecen la compresin del material en los agujeros de la matriz, sino que por el contrario lo empujan hacia adelante mediante de los rodillos Figura 35. Efecto del exceso de alimentacin en los rodillos. Aumentan las fuerzas de friccin tangencial y cae la eficiencia de la pelletizadora. [48] Distribucin de la alimentacin: Esentoncesrecomendablemantenerunaalimentacinuniformeascomotambin cargasmotorasconstantes:Unabuenapelletizacinsedistinguecuandoseformauna capa muy delgada en frente de los rodillos que es fcilmente mordida por los mismos, motivo por el cual debe evitarse el deslizamiento. Arreglo de los rodillos: Los rodillos en contacto directo con la matrizno son permitidosya que pueden causar fallasirreversiblesalamatriz.Nuncadebehabercontactodirectoylanicamanera posible de que los rodillos roten debe ser por medio del movimiento que le imprime el punto de contacto sobre el material. Caractersticas de friccin propias del material alimentado: Cuando la humedad aadida es excesiva se presenta deslizamiento de los rodillos lo que altera la fuerza motriz que los impulsa y el material pierda la habilidad de hacer girar el rodillo.Sinembargo,conunahumidificacininadecuadaselimitalacapacidaddel material de fluir haciay por los agujeros: aumenta la fuerza de friccin en los agujeros comparado con la fuerza de compactacin de los rodillos. Acontinuacinsepresentanlasdimensionesatenerencuentapara losagujerosdela matriz extrusora: Figura 36. Longitudes caractersticas de un agujero de matriz. [48] Para maximizar la tasa de produccin debe existir un arreglo ptimo de los agujeros que permitatenerlamayorcantidad.Sinembargo,siestosagujerosseencuentran demasiadocercaunosdeotroshacenquelamatrizpierdaresistenciayrigidez.Enel Q: ngulo de avellanado D: Dimetro de entrada del agujero d: dimetro pasante del agujero A: Dimetro final del avellanado B: Dimetro final del agujero L: Longitud de pelletizacin T: Espesor de matriz X: Longitud de salida caso de nuestra produccin de alimento pelletizado para pollos de engorde, se utiliza la matriz densa de agujeros debidolas bajas solicitacionesyalos materiales que sern allprocesados[48],denominadosfcilesdepelletizar.Otrasclasificacionesqueno son las nuestras incluyen, por ejemplo, a los mineraleslos cuales representan un mayor esfuerzo por parte de los componentes de la matriz y su arreglo de agujeros es conocido comoheavyduty.Lasdimensionesrecomendadasparaagujerosdematricesde produccindealimentopelletizadoparapollosdeengordeesde5mm,talycomose tieneenlasespecificacionesdelamatriz,considerandoqueenelenfriamientose reducirmsauneltamaodelpellet.[48].Elespesordelasmatricesvaria normalmentedea(6.35mm)entre11/4(7cm)y5(12.7cm).Sinembargo,en nuestro caso usaremos una matriz de 3cm de espesor y 25cm de dimetro por llevarse a cabounprevioacondicionamientoquefacilitalacompactacinyextrusindelpellet. Adems,debidoalascargasyrgimendetrabajo(produccin),elmaterialnoestar sometidoaesfuerzosquepuedandeteriorarsudesempeo.Finalmente,eltamaodel pelletdealrededorde8mmdelargoy4.4mmdeespesorpuedeserfcilmente producido en una matriz de estas dimensiones. El esquema que muestra el arreglo de los agujeros se ilustra en la figura 37. Figura 37. Detalles de la matriz plana de la maquina pelletizadora. Nmero total de agujeros 720. Matriz de espesor 3cm. [48] Acontinuacinserealizaelclculonecesarioparadeterminarlasrevolucionesdela matriz para mantener una capa de material de 0.6cm de espesor sobre la misma. Debido a que el rodillo posee un dimetro de 10cm, solo una parte de la matriz resulta efectiva en un instante determinado. En la figura 38 se detallanlas dimensiones de los orificios de la matriz plana. Figura 39. Geometra de los agujeros de la matriz [48] Paraquelamatrizentregue150Kg/hora(yaqueserequiere1Ton/da-laboralcon 8horas/da-laboral),porcadaorificio(720orificiosentotal)debepasar 0.21Kg/hora/Orificio;estoarrojauncaudalde2.77x10-4 m3/hora/Orificio parauna densidadde750Kg/m3.Siconcadarevolucindelamatriz,esdecir,conelpasode cada agujero por debajo ambos rodillos sellena un 20% del agujero, manteniendo una capa sobre la matriz de 0.6 cm de espesor de material a pelletizar, se tiene una tasa de alimentacinde117.81mm3/rev.conlocual,paraelcaudalestimadode2.77x10-4 m3/hora/Orificio debe de garantizarse una frecuencia de revolucin de 39.2 RPM. Figura40. Rodillo de compresin. [48] 13.6Calculo del Sistema transmisin al eje acondicionador: El Sistema de transmisin desde el motor hasta la pelletizadora es el siguiente: Figura 41. Esquema Sistema de transmisin de potencia 13.7Seleccin del motor y de las poleas y correas [1]: El torque requerido en la maquina es de 53 lb-pulg, buscamos en catlogos y seleccionamos el motor que se acomode a nuestros requerimientos con cierta holgura. 13.7.1Seleccin del motor Se seleccion Motor trifsico Jaula de Ardilla, marca siemens 60Hz 220-230V 1HP 900RPM 13.7.2Factor de servicio Es necesario conocer el factor de potencia de la mquina, por esto se mira en la tabla 7.1de la Ref. [27], aqu se muestra a continuacin: Figura 42. Clasificacin de los tipos de procesos para el factor de servicio [27] El acondicionador clasifica como mezclador y transportador,cuyo F.S. para un rango de 6-15 horas por da es de 1.1 sin embargo con este motor se va a mover la matriz extrusora que clasifica dentro de extrusores cuyo factor de serviciopara el mismo rango es de 1.4 as que este es el F.S. seleccionado. Se calcula la potencia Corregida = . . = 1,4 13.7.3Seleccin del tipo de correa Con esta potencia corregida se busca en la figura 15 [27],y se tiene que el tipo comercial que se ajusta es la correas en 3VX. Figura 43. Tipos de Correas comerciales vs potencia corregida [27] Figura 44. Dimetros de poleas comerciales[27] 13.7.4Dimetro de las poleas Como no existe una restriccin de Velocidad Tangencial, ni de espacio, se puede tomar a criterio propio la polea comercial. Mirando en la figura 44, se toma: Dpe=2,6pulg, As 2 = 2 Despejando la Dps, teniendo en cuentaque la es de 100 RPM, se obtieneDps=23,4 pulg se toman la ms cercana de acuerdo a las existentes comercialmente mirando en la figura 16, as Dps=24,95pulg Re calculando la Velocidad angular: = 94RPM 13.7.5Longitud de la correa: = 2 + 1,57 + + 4 Se toma 15 pulg como la distancia entre centros para el primer par de poleas = 2 15 +1,57 2,6 + 24,95 + 24,95 2,64 15= 73,6 Se aproxima a lalongitud de correa estndar ms cercana, de acuerdo a la tabla 12 [27] y se muestra a continuacin: Tabla 12. Longitudes Comerciales de correas 3V [27] As L=75pulg, con esta longitud se re-calcula la distancia entre centro: =4 6,28+ +4 6,28+32 16 C=16 pulg. Se hace lo mismo para el siguiente sistema de polea correa: = 94 = 16 = 2,6 Tomando la ecuacinde relacin de transmisin yreemplazando los valores anteriores y despejando el valor de Dps se obtiene que: = 15,2 Buscando en la figura 16 aproximamos a la comercial ms prxima, as Dps=13,95pulg Re-calculando la velocidad angular:= 17,5rpm Calculando la longitud de la correa se toma C=15pulg, reemplazando enla ecuacin de longitud de correa: = 64,106 Se aproxima a la longitud de la correa ms cercana: L=63 pulg Re-calculando la longitud entre centros, de acuerdo a la ecuacin de la distancia entre centros de poleas: C= 17,6 pulg 13.8Fuerzas debidas al motor A continuacin se determinan las fuerzas debidas al torque de la polea inducido por el motor de 1HP: Figura 45. Diagrama de polea conductora, conducida y bandas ==745,7 9,84= 75,683 . = 75,683 . = 0,35 = 0,350,066= 401,106 . = ; = 0,3; = = 734,62 ; = 1880,64 Componente Horizontal de la tensin de las bandas = + = 1849,26 Componente Vertical de la tensin de las bandas = + = 1849,26 13.9Diagrama de Solicitacin del eje con paletas Acondicionador A continuacion se muestra el DCL del eje acondicionador con paletas: Figura 46. Diagrama de cuerpo libre del Eje Acondicionador. R2y meg TD Fz Rz Tp R1x R1y Tx MR1 Ty + mp*g R2x De la anterior figura vemos la cantidad de fuerzas que recaen sobre el eje del acondicionador, a continuacin semuestran cuales son conocidas y cuales fueron halladas mediante clculo: Fuerzas Conocidas: Tabla 10. Fuerzas conocidas. Tx =2290,26 NComponente radial producida por las correasTy=2290,26 NComponente radial producida por las correas mp =45KgMasa de la poleaTD =9,33E-6N.mMomento ocasionado por las fuerzas de arrastre debidas al flujo de harina hmeda Fz=1NFuerza de empuje ocasionada por el transporte de la harina hmeda Tp=223 N-mTorque ocasionado por el motor, dependiente de la potencia y velocidad angular me =4 KgMasa del eje Fuerzas halladas: Tabla11. Fuerzas halladas mediante clculo. R1y= 2485,88NReaccin vertical del apoyo 1 R2y= - 162,62NReaccin vertical del apoyo 2 R1x= 1992,74NReaccin horizontal del apoyo 1 Rz= 1 NReaccin axial debida a las fuerzas de arrastre de la mezclaR2x= - 143,48NReaccin horizontal del apoyo 2 MR1=1,183 Nm Torque Perdido debido a la friccin en el cojinete 1 MR2=0.108NmTorque Perdido debido a la friccin en el cojinete 2 Cabe aclarar que las fuerzas de empuje debidas a la masa, se reemplazaron por una fuerza y momento (Td y Fz) las cuales son las resultantes de las dems fuerzas localizadas en las aletas. A continuacin se muestran el Diagramade Solicitacin presente en el eje acondicionador con paletas: Figura 47. Diagrama de Solicitacin en el eje Acondicionador en el eje y Figura 48. Diagrama de Solicitacin en el eje acondicionador para el eje x. 13.10Fuerza de Arrastre y Momento de Arrastre en el acondicionador Cuando la mezcla pasa a travs del eje con las paletas helicoides se generan fuerzas axiales de arrastre y momentos de arrastre, debido a que se le est forzando a fluir, estas fuerzas viajan a travs del eje hasta los apoyos. Enla figura19 el flujo de fuerzas que recorre el eje con las paletas: Figura 49. Flujo de Fuerzas en el eje acondicionador Para el clculo de estas fuerzas se utilizo la siguiente ecuacin [31]: 2oDUD C A2 = Donde: D=fuerza de arrastre (Drag). CD=coeficiente de arrastre (determinado experimentalmente)=2.0 [31] =densidad del fluido= 750Kg/m3 A=rea frontal del cuerpo perpendicular a la corriente U0= 1,84E-3m2 Uo=velocidad de la corriente libre. =*rm=0,0532m/seg Se hicieron las siguientes aproximaciones: -Asumiendo que las aletas son placas rectangulares -Se asumi un Radio medio rm para el clculo de la velocidad tangencia V -La densidad es constante a lo largo del acondicionador -Se determino la condicin mas critica y es en la que el llenado de la mezcla en el acondicionador sea total. Asi: = 2,34 para una sola aleta, adems como esta fuerza es perpendicular al area proyectada, conociendo el angulo de hlice (ver figura 20), se pudieron obtener las fuerzas axiales y tangenciales. Figura 50. Fuerzas de Arrastre, Tangencial (Ft), Axial (Fa), y Resultante (D) Hallamos las proyecciones de D y estos valores se multiplican por 39 aletas. As encontramos que: Fa=1N Ft=11E-3N Td=F*d=9,33E-6N.m Estas fuerzas pequeas se deben principalmente a que la velocidad angular del eje es muy baja y a que el rea efectiva de contacto con la mezcla es mnima. 13.11Seleccin de los Cojinetes a usar [28]: Existen 2 tipos de rodamientos comerciales que se pueden usar, los cojinetes lisos y los cojinetes de elementos rodantes, sin embargo los cojinetes seleccionados fueron los ltimos debido a que: -Puede soportar cargas radiales y de empuje combinadas [28] -Requieren poco lubricante, una ligera aplicacin de grasa o de aceite basta para hacerlos funcionar correctamente durante largo tiempo.[29] -Ocupa menos espacio axial pero mayor espacio radial que los cojinetes lisos[29] -Buen arranque a baja temperatura [28] -Menos sensibles a interrupciones en la lubricacin [28] Basndose en el criterio de seleccin mostrado en la Referencia 28, a continuacin se presenta el clculo de este. Uno de los criterios es que la vida a la fatiga debe ser por lo menos de 10 aos con un turno diario de 8 horas durante los 365dias, es as que para una velocidad angular de 16Rpm se tiene que: = Esta ecuacin aplica para hallar la vida a la fatiga de rodamiento de bolas, estos se tomaron ya que son los que mejor soportan cargas radiales y son ms econmicos,Realizando la conversin de las Rpm a millones de revoluciones durante su ciclo de vida se tiene: L=28.1 millones de revoluciones De las referencia 28, se tiene que la carga equivalente P es: = + Donde: V: factor de rotacin, es 1 cuando la pista interna es la que gira y 1,2 cuando es la pista externa la que gira X: un factor radial Y: un factor de empuje Fr: carga radial constante aplicada Fa: carga de empuje constante aplicada Para determinar el valor de X e Y se aplica la siguiente ecuacin: = 0,19 = 1 = 0 Lo cual aplica en nuestro caso ya que Fa=1N, debido a la aclaracin dada arriba, adems Fr es la resultante de las reacciones verticales y horizontales (R1y y R1x) As tenemos que: = 1 1 +3186 = 716 Reemplazando los valores de L y P adems Despejando C: = 3795,47 Esta es la carga dinmica que soportar el Cojinete de bolas, ms cercano a la polea, con este valor buscamos en catlogos comerciales y se obtuvo que el cojinete de bolas que se acomoda a tales requisitos es: Nmero de Cojinete: RSL8 SKFun detalle de Estos rodamiento adems de la chumacera a usar se presenta en el anexo 3.Numero d Chumacera: 13.12Tipo de Lubricacin y Mtodo de lubricacin [29] Existen 2 opciones para lubricar un Cojinete de bolas: Aceite o grasa. Sin embargo el Autor de la Referencia [29] da la siguiente recomendacin y aclaracin: debido a Razones tcnicas y prcticas, por una parte, o a los notables progresos conseguidos en su fabricacin y en su funcin de su calidad, es preferible el empleo de las grasas, mxime si el mecanismo a lubricar no es demasiado accesible [29]. Adems el fabricante de los Rodamientos y las chumaceras (SKF) indica que estos estn diseados para ser lubricados mediante grasa.[30] A continuacin se muestran los factores que se tienen en cuenta para lubricar con grasa [29]: -Un medio ambiente bastante contaminado y se requiera bastante estanqueidad-Altas o bajas temperaturas de funcionamiento -Que se requieran prolongadas frecuencias entre re lubricaciones. Los 2 primeros factores se presentan en el funcionamiento normal de la mquina. Adems el tercer factor est de acuerdo con el objetivo de reducir los costos de mantenimiento. Por estas razones y por las recomendaciones dadas arriba se escogi el uso de grasas. 13.12.1Seleccin de la Grasa [29] Para seleccionar la grasa adecuadamente se deben tener en cuenta los siguientes factores: /, factor adimensional donde ng es la mxima velocidad del rodamiento, para nuestro caso es 17000 rpm (Catalogo SKF). As = 0,001 Magnitud de carga es especifica P/C = 0,18 Fraccin de rozamiento por deslizamiento (f). est en funcin del tipo de rodamiento: f=1 para rodamientos de bolas, independiente de la carga y para rodamientos de rodillos cargados, preferiblemente en sentido radial. (fa/fr