nografia de proyecto de maquinas

PROYECTO DE MAQUINAS MC 546 A PROCESO DE PRODUCCION 80KG/H DE CAUCHO LAMINADO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA 1

CONTENIDO

1 INTRODUCCION ................................................................................................................ 4

1.1 HISTORIA DEL USO DEL LATEX .......................................................................... 5

1.1.1 PRIMEROS USOS Y EVOLUCION................................................................. 5

1.1.2 LA PRODUCCIN DE LTEX EN LOS TRES LTIMOS SIGLOS ......... 6

1.2 OBJETIVO PRINCIPAL ............................................................................................ 8

1.3 OBJETIVOS SECUNDARIOS ................................................................................. 8

1.4 ALCANCES ................................................................................................................. 8

2 MARCO TEORICO ............................................................................................................ 9

2.1 LATEX NATURAL: .................................................................................................... 9

2.2 CAUCHO NATURAL ............................................................................................... 11

2.3 PROCESOS PARA LA OBTENCION DEL CAUCHO NATURAL .................. 14

2.3.1 SANGRIA U OBTENCION DEL LATEX ...................................................... 14

2.3.2 RECOLECCION DEL LATEX ........................................................................ 16

2.3.3 FILTRACION Y HOMOGENIZACION .......................................................... 17

2.3.4 DILUCION.......................................................................................................... 18

2.3.5 SEDIMENTACION ........................................................................................... 18

2.3.6 COAGULACION ............................................................................................... 18

2.3.7 LAMINACION ................................................................................................... 19

3 UBICACIN DE LA PLANTA DE PRODUCCION DE CAUCHO NATURAL ....... 20

3.1 DISTRITO DE CHAZUTA ....................................................................................... 20

3.1.1 GEOGRAFIA: ................................................................................................... 21

3.1.2 INICIO DE PROYECTO DE EXPLOTACIN DE CAUCHO .................... 21

3.1.3 GRANDES SALTOS DE CHAZUTA ............................................................. 22

4 IDENTIFICACION DEL PROBLEMA ........................................................................... 23

4.1 NECESIDAD ............................................................................................................. 23

4.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................. 23

5 DESARROLLO DEL PROBLEMA ................................................................................ 27

5.1 METODO GENERALIZADO .................................................................................. 27

5.1.1 ABSTACCION: ................................................................................................. 27

5.1.2 ESTRUCTURA DE FUNCIONES .................................................................. 30

5.1.3 MATRIZ MORFOLOGICA .............................................................................. 30

5.1.4 MATRIZ DE CRITERIOS DE EVALUACION .............................................. 31



5.1.5 MATRIZ DE CONCISTENCIA ........................................................................ 32

5.2 DISEO DEL TANQUE AGITADOR ................................................................. 33

5.3 DISEO DE LA LAMINADORA ............................................................................ 36

5.3.1 CARACTERISTICAS DE LA MAQUINA A DISEAR .............................. 36

5.3.2 CLCULO Y DISEO DEL EQUIPO ........................................................... 39

5.4 CANTIDAD DE HECTAREAS PARA PRODUCIR 80KG/H DE CAUCHO

NATURAL ............................................................................................................................. 70

6 ESTRUCTURA DE COSTOS ......................................................................................... 71

6.1 INGRESOS POR LA VENTA DEL CAUCHO NATURAL ................................. 71

6.2 COSTOS DE EQUIPOS Y DE LAS MATERIAS PRIMAS ................................ 71

6.3 COSTOS DIRECTOS E INDIRECTOS ................................................................. 72

6.4 ANALISIS DE LOS ECONOMICA DEL PROYECTO ........................................ 73

7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................................. 76

8 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................ 77

TABLA DE CUADROS

CUADRO 2-1: VARIACIN DE LOS DIVERSOS CONSTITUYENTES DEL LTEX ........................... 10

CUADRO 2-2: COMPOSICIN TPICA DEL CAUCHO NATURAL .................................................... 12

CUADRO 4-1: RECOMENDACIONES PARA MEJORAR EL PROCESO DE

PRODUCCIN DE CAUCHO ................................................................................................ 25

CUADRO 5-1: MATRIZ MORFOLOGIA DE LOS PROCESOS DE OBTENCION DEL CAUCHO .......... 31

CUADRO 5-2: MATRIZ DE CRITERIOS DE EVALUACION.............................................................. 32

CUADRO 5-3: MATRIZ DE CONSISTENCIA .................................................................................. 32

CUADRO 5-4: CARGA DE ROTURA MEDIA PARA CILINDROS DE DIFERENTES MATERIALES ..... 59

CUADRO 6-1: INGRESOS DEBIDO A LA PRODUCCION DEL CAUCHO NATURAL ......................... 71

CUADRO 6-2: COSTOS DE LOS EQUIPOS SECUNDARIOS .......................................................... 71

CUADRO 6-3: PRECIO DE LAS MATERIAS PRIMAS ..................................................................... 72

CUADRO 6-4: DESCRIPCION DETALLADA DE LOS COSTOS DIRECTOS E INDIRECTOS ............. 72

CUADRO 6-5: DESCRIPCION DETALLADA DE LOS COSTOS DE MANUFACTURA Y GASTOS

GENERALES ................................................................................................................................. 72

CUADRO 6-6: RESUMEN DE LOS ITEMS NECESERIOS PARA EL ANALISIS ECONOMICO ........... 73

CUADRO 6-7: CUADRO DE RESULTADO DEL TIR Y VAN ............................................................. 75

TABLA DE FIGURAS

FIGURA 2-1: OBTENCION DEL LATEX NATURAL ......................................................................... 11

FIGURA 2-2: PRODUCTOS DERIVADOS DEL CAUCHO NATURAL ................................................ 13



FIGURA 2-3: DIAGRAMA DE FLUJO DEP PROCESO INDUSTRIAL DE OBTENCION DEL CAUCHO

NATURAL ..................................................................................................................................... 14

FIGURA 2-4: AGRICULTOR REALIZANDO UNA SANGRIA AL ARBOL DE PRODUCCION DE

CAUCHO....................................................................................................................................... 15

FIGURA 2-5: AGRICULTOR REALIZANDO LA RECOLECCION DE CAUCHO EN UN RECIPIENTE

ESPECIAL ..................................................................................................................................... 16

FIGURA 2-6: ESPECIALISTA REALIZANDO LA FILTRACION Y EL COLADO DEL LATEX ................ 17

FIGURA 2-7: LAMINADORA ARTESANAL (REFERENCIA) ............................................................. 19

FIGURA 3-1: MAPA POLTICO DEL DEPARTAMENTO DE SAN MARTIN ........................................ 20

FIGURA 3-2: POBLADORES DE CHAZUTA REALIZANDO EL PROCESO DE SANGRADO .............. 21

FIGURA 4-1: DIAGRAMA BSICA DEL PROCESO DE PRODUCCIN DEL CAUCHO NATURAL ..... 24

FIGURA 5-1: CAJA NEGRA DESDE EL SANGRADO HASTA ANTES DEL PROCESO DE LAMINACION

..................................................................................................................................................... 28

FIGURA 5-2: CAJA NEGRA DEL PROCESO DE LAMINACION ....................................................... 28

FIGURA 5-3: SISTEMA TOTAL (CAJA TRANSPARENTE) ................................................................ 29

FIGURA 5-4: PANTALLAZO DEL SOFTWARE USADO EN EL DISEO ............................................. 34

FIGURA 5-5: VISTA ISOMETRICO DEL TANQUE CON LA TURBINA PLANA AGITADOR ................ 35

FIGURA 5-6: ESQUEMA ESPACIAL DE LAS FUERZAS ACTUANTES EN EL RODILLO ESPACIAL .. 61

FIGURA 5-7: DIAGRAMA DEL MOMENTO FLECTOR EN EL PLANO XY ......................................... 63

FIGURA 5-8: DIAGRAMA DEL MOMENTO FLECTOR EN EL PLANO YZ ......................................... 63

FIGURA 5-9: DIAGRAMA DEL MOMENTO TORSOR...................................................................... 64

FIGURA 5-10: ESQUEMA ESPACIAL DE LAS FUERZAS ACTUANTES EN EL RODILLO ................. 64

FIGURA 5-11: DIAGRAMA DEL MOMENTO FLECTOR EN EL PLANO XY ....................................... 65

FIGURA 5-12: DIAGRAMA DEL MOMENTO FLECTOR EN EL PLANO XZ ....................................... 65

FIGURA 5-13: DIAGRAMA DEL MOMENTO TORSOR .................................................................... 66

ANEXO A

ANEXO B



1 INTRODUCCION

Hoy en da el caucho natural es un producto muy utilizado en casi todas las industrias,

desde la industria de transporte terrestre, areo y acutico tambin se usa en

ensamblaje, filtros, retenes, guantes, etc.

En el presente proyecto vamos a mostrar detalladamente todos los proceso que se

usan en la produccin del caucho a partir del ltex extrado de los rboles para luego

pasar por los procesos de filtracin, sedimentacin coagulacin y por ultimo

laminacin, tambin vamos a poder apreciar tcnicas alternativos de obtencin del

ltex para poder conseguir una mejor sangra para no daar la plantacin.

El proyecto realizado va tener como objetivo principal la produccin de 80 kg/h de

caucho natural, para lo cual se va disear los equipos utilizados en los procesos

(laminadora, un motor con paletas que sirva como mezcladora despus de echar el

cido actico para tener una coagulacin homognea y exitosa.

Al trmino del presente proyecto el lector va poder entender como es el proceso de

produccin del caucho natural, y podr disear los equipos que mencionamos para

poder montar una pequea planta de produccin de caucho con las especificaciones

que encontraran en la monografa.



1.1 HISTORIA DEL USO DEL LATEX

1.1.1 PRIMEROS USOS Y EVOLUCION

A finales de la dcada de los 80, un grupo de arquelogos que se hallaban trabajando

en la cuenca del ro Coatzacoalcos (Mxico) descubrieron unas doce pelotas de hule

que se encontraban en perfecto estado de conservacin, lo que les hizo pensar en una

posible utilizacin del proceso de vulcanizacin por parte de los olmecas (antiguo

pueblo precolombino que se desarroll desde el 1500 a. C.hasta el 200 a. C.) y que se

asent en los actuales territorios de los estados de Veracruz y Tabasco), a quienes se

le atribuan los objetos encontrados. Estas pelotas fueron motivo de estudio durante

varios aos, llegndose a la conclusin de que los olmecas haban combinado el ltex

producido por la especie arbrea Castilla elastica con el de la enredadera Ipomoea

alba, que contiene azufre. Como resultado de esta mezcla, se desencadenaba el

entrelazamiento de los tomos de azufre con las cadenas polimricas de isoprenos del

hule (vulcanizacin), transformndose el ltex en una sustancia mucho ms resistente

y dura. Adems de emplear el ltex como material para la construccin de pelotas,

los olmecas lo utilizaban en estado lquido en sus ceremonias rituales, como as

tambin para impermeabilizar tejidos y otros objetos. Como consecuencia de esto, se

puede concluir que este pueblo mesoamericano fue el pionero en el desarrollo de la

vulcanizacin y en el empleo del ltex con fines religiosos y sociales.

Tras el descubrimiento del rbol del caucho en 1736 por el botnico francs Charles

Marie de La Condamine (1701 - 1775), quien us el ltex producido por esta especie

para revestir su equipaje al quedar asombrado por sus propiedades elsticas e

impermeables, y el hallazgo en el siglo XIX por parte de los espaoles de que el ltex

estaba compuesto por cadenas de hidrocarburos,25 se facilit la investigacin de este

material y sus derivados. En enero de 1839, el americano Charles Goodyear (1800 -

1860) verti de forma accidental en una estufa la mezcla de ltex y azufre que portaba

en un recipiente. Lo que en un principio pudo parecer un infortunio, pronto se convirti

en un gran descubrimiento para Goodyear, puesto que minutos ms tarde cuando la

mezcla se enfri, pudo comprobar como sta se haba vuelto slida sin desaparecer

su propiedad elstica.

Durante el transcurso de la Primera Guerra Mundial, Alemania sufri un intenso

bloqueo comercial que le impidi importar ltex del continente americano y del

asitico, necesario para la obtencin de caucho. Como este material era



imprescindible para la fabricacin de armamento militar (desde acorazados a

aeronaves), los ingenieros y qumicos alemanes centraron sus esfuerzos en producir

un ltex sinttico a partir de derivados del petrleo y lo consiguieron. A partir de este

momento, el ltex natural comenzara a ser sustituido paulatinamente por el ltex

sinttico como materia prima principal para la obtencin del caucho. Sin embargo,

cuando el precio del petrleo aumentaba muchos pases recurran a la importacin de

ltex natural para la fabricacin de diversos productos.

1.1.2 LA PRODUCCIN DE LTEX EN LOS TRES LTIMOS SIGLOS

Durante todo el siglo XIX y comienzos del siglo XX, Brasil era el que contaba con una

mayor produccin de ltex de hevea (Hevea brasiliensis) en el mundo. Como

consecuencia de la comercializacin de este recurso natural, sobrevino el

fortalecimiento de la economa de algunas localidades y ciudades brasileas, as como

el asentamiento en ellas de una burguesa orientada al comercio del ltex y del

caucho. Especialmente notable fue el crecimiento de Manaus, una ciudad enclavada

en el corazn de la Amazona brasilea que no detuvo su desarrollo hasta el

decaimiento del comercio del ltex, propiciado por la aparicin de alternativas

sintticas y el cultivo del Hevea brasiliensis en el continente asitico.

En el ao 1876, el marino ingls Clements Markham y el director de los Reales

Jardines Botnicos de Kew Joseph Hooker, decidieron encargar a su compatriota

Henry Alexander Wickham (considerado el padre de la biopiratera) el envo de un

cargamento de semillasde Hevea brasiliensis a Gran Bretaa, a pesar de estar penado

por la ley la salida de las mismas fuera del pas. Para lograr su objetivo, Wickham

solicit la colaboracin de los indgenas para la seleccin de las semillas, corrompi a

las autoridades locales ocultando su verdadera identidad y obtuvo la colaboracin del

capitn del barco Amazonas para trasladar las semillas hasta donde haban sido

solicitadas. Una vez en su destino y despus de haber sido aclimatadas, dos mil de las

setenta mil semillas enviadas germinaron en los jardines de Kew. Poco tiempo ms

tarde, algunas de estas se enviaron a Ceiln (actual Sri Lanka) y otros territorios

tropicales asiticos para que fueran cultivadas, consiguiendo de este modo el

establecimiento de plantaciones de Hevea brasiliensis en Asia.

En la actualidad, los pases que registran una mayor produccin de ltex se

encuentran localizados en el Sureste Asitico (Indonesia, Malasia, Tailandia, Vietnam,

Birmania y Filipinas, fundamentalmente), pues a partir de la Primera Guerra Mundial,



Brasil y los dems pases situados en la ribera amaznica vieron profundamente

mermada su produccin de ltex y, con ello, su economa.



1.2 OBJETIVO PRINCIPAL

El objetivo principal de este trabajo de investigacin es poder disear un

sistema de recoleccin de 80kg/h de ltex para la fabricacin del caucho

natural desde el proceso de recoleccin hasta el proceso de laminado.

1.3 OBJETIVOS SECUNDARIOS

Implementacin de buenas prcticas en sangra y beneficios del ltex

Implementar nuevos mtodos de extraccin del ltex.

Determinar si la aplicacin de un plan de manejo y establecimiento, para una

plantacin de caucho mejorara los resultados en cuanto a productividad.

Presentar el cultivo de caucho como alternativa al desempleo en la regin.

Producir caucho natural para cubrir las demandas de esta materia prima por

parte de la industria nacional (80kg/h).

Lograr eficiencia productiva en el aprovechamiento y el beneficio de la

plantacin por medio del ptimo manejo de parte de los agricultores y tcnicos

especialistas.

Disear los procesos de fabricacin de caucho desde el sangrado del rbol

pasando los procesos de recoleccin, filtracin, homogenizacin, dilucin,

sedimentacin, coagulacin hasta laminacin.

1.4 ALCANCES

En el presente proyecto vamos a mostrar detalladamente todos los proceso que se

usan en la produccin del caucho a partir del ltex extrado de los rboles para luego

pasar por los procesos de filtracin, sedimentacin coagulacin y por ultimo

laminacin, tambin vamos a poder apreciar tcnicas alternativos de obtencin del

ltex para poder conseguir una mejor sangra para no daar la plantacin.



2 MARCO TEORICO

2.1 LATEX NATURAL:

El ltex natural es una suspensin acuosa coloidal compuesta de grasas, ceras y

diversas resinas gomosas obtenida a partir del citoplasma de las clulas laticferas

presentes en algunas plantas angiospermas y hongos. Es frecuentemente blanco,

aunque tambin puede presentar tonos anaranjados, rojizos o amarillentos

dependiendo de la especie, y de apariencia lechosa.

El ltex es el material ms elstico conocido. En ningn caso se debe confundir al

ltex con otras sustancias como pueden ser el caucho, la resina o las gomas

vegetales, ya que el hecho de que tengan composiciones qumicas, apariencia y

funciones similares no quiere decir que se trate del mismo compuesto. El caucho o

hule (hidrocarburo con frmula C5H8) es una sustancia natural (aunque existe una

variedad sinttica obtenida a partir de hidrocarburos insaturados) caracterizada por su

insolubilidad en agua, su resistencia elctrica y su elasticidad, que se encuentra en

forma de suspensin coloidal en el ltex. Debido a sus mltiples aplicaciones

comerciales (los neumticos, la ropa impermeable y ciertos productos adhesivos estn

constituidos por esta sustancia), el ltex es extrado de las plantas productoras con el

objetivo de obtener las partculas de caucho que se encuentran dispersas en l. Las

resinas naturales engloban a un grupo de sustancias con composiciones qumicas

diferentes, aunque generalmente todas ellas presentan carbono, hidrgeno y oxgeno.

stas manan de las heridas de las plantas productoras, evitando la entrada de

organismos patgenos en el vegetal y la prdida excesiva de savia. Finalmente, las

gomas vegetales son una sustancia gelatinosa que es exudada por algunas especies

vegetales, que se encuentra compuesta por cidos orgnicos complejos y sales

variadas (por ejemplo, la goma arbiga est formada por sales clcicas, potsicas y

magnsicas de arabina). Incoloras e inodoras, las gomas tienen una textura semejante

a la cola cuando se mojan o humedecen (son muy solubles en agua, a diferencia del

ltex).

El ltex de ciertas plantas resulta txico y venenoso, como el del cardn (Euphorbia

canariensis), que es utilizado para cazar peces, o el de Calotropis gigantea, que los

nativos del sur de Asia usan para envenenar las puntas de sus flechas. En otras

ocasiones es dulce y comestible, como el producido por el rbol de la leche, o

sumamente acre e irritante, como sucede en el caso de la higuera (Ficus carica).



La mayor parte del ltex de empleo comercial se extrae de la siringa (Hevea

brasiliensis) y es dedicado a la obtencin de caucho. Sin embargo, tambin existen

otros productos derivados del ltex natural como la gutapercha (material amarillo o

pardo producido a partir del ltex de Palaquium oblongifolia), la balata (material duro

muy similar al caucho que se obtiene principalmente del ltex de Manilkara bidentata)

y el chicle (sustancia de color rosceo o pardo extrada del ltex de Manilkara zapota)

que tienen gran importancia comercial.

En la CUADRO 2-1, se indica el rango de composicin de los principales

constituyentes del ltex natural fresco

CUADRO 2-1: VARIACIN DE LOS DIVERSOS CONSTITUYENTES DEL LTEX

CONSTITUYENTES COMPOSICION (%)

Hidrocarburo de Caucho (1, 4 cis poliisopropeno) 30 40

Agua 55 70

Protena 1,5 3

Resinas 1,5 2

Azucares 1 2

Cenizas 0,5 1

Desde el punto de vista tcnico, lo esencial no consiste en conocer de forma detallada

todas las sustancias no caucho, sino la influencia de la composicin sobre las

propiedades de caucho y de los ltex utilizados en la industria.

La densidad da una medida aproximada de la cantidad de hidrocarburos caucho

presente en el ltex. Su peso especfico es la resultante de los pesos especficos del

suero y de las partculas de caucho en suspensin y est comprendida entre 0.973 y

0.979.



FIGURA 2-1: OBTENCION DEL LATEX NATURAL

2.2 CAUCHO NATURAL

El caucho natural es el producto de la coagulacin del ltex, por lo tanto, su

composicin depende de la del ltex, y de los tratamientos que sufre para ser

transformado en caucho.

El caucho bruto no es un polmero bien definido, sino que se encuentra constituido por

una serie de polmeros homlogos. Se sabe que la formula bruta del hidrocarburo del

caucho es (C5H8)n, que representa un hidrocarburo polietilenito y por tanto se pueden

efectuar reacciones de adicin, sustitucin, escisin, isomerizacin, ciclizacin y

polimerizacin de los derivados etilnicos.

No hay un mtodo directo y sencillo que permita determinar la cantidad de

hidrocarburo caucho. Cuando se analiza un caucho se limita a la determinacin del

contenido de humedad, extracto acetnico, prtidos y cenizas, mientras el

hidrocarburo se obtiene por diferencia. El rango de la composicin de los

constituyentes del caucho se aprecia en el CUADRO 2-2.



CUADRO 2-2: COMPOSICIN TPICA DEL CAUCHO NATURAL

CONSTITUYENTES PROMEDIO (%) RANGO (%)

Humedad 0.5 0.3 - 1.0

Extracto Acetnico 2.5 1.5 - 4.5

Protenas 2.5 2.0 - 3.0

Cenizas 0.3 0.2 - 0.5

Hidrocarburo de Caucho 94.2

La influencia que tiene cada uno de los constituyentes no caucho sobre las

propiedades del caucho son:

Humedad: puede tener influencia sobre las propiedades mecnicas del caucho

y favorece el desarrollo de ciertos microorganismos. Un secado insuficiente, un

tratamiento de ahumado (el humo contiene sustancias higroscpicas) o un

almacenamiento en lugares hmedos, conlleva a un aumento de la humedad.

Extracto acetnico: principalmente por lpidos, especialmente cidos grasos,

adems de glucsidos de esteroles. Los cidos grasos y los antioxidantes son

los que tienen mayor influencia sobre las propiedades del caucho. La cantidad

de cidos grasos es importante por su efecto sobre la vulcanizacin. Se cree

que los esteroles y esteres contienen el antioxidante eficaz para la

conservacin del caucho crudo contra la oxidacin, ablandamiento y/o

segregacin de resina (resinacin) durante el almacenamiento.

Prtidos: Tienen una relacin directa con la adsorcin de agua e influyen en la

velocidad de vulcanizacin. Su proporcin y naturaleza vara tanto por los

factores biolgicos como por la variacin de los mtodos de preparacin del

caucho.

Cenizas: Son los constituyentes minerales presentes en el caucho. Al preparar

el caucho, en las etapas de dilucin, coagulacin y lavado se rebaja la

proporcin de cenizas hasta un 16% de su total.

Las propiedades fsicas del caucho natural pueden variar ligeramente debido a la

presencia del constituyente no caucho y al grado de cristalinidad (Anexo B). Su peso

especfico es de 0.92 a temperatura ambiente, y cambia a 0.95 cuando ocurre una

cristalizacin.



El caucho es un material elstico, es decir, tiene la capacidad de soportar grandes

deformaciones y de volver a su forma inicial. Cuando el caucho es estirado, sufre una

ligera disminucin de volumen que lleva consigo un aumento de densidad. El caucho

estirado es un medio anistropo, las propiedades varan en todas direcciones.

FIGURA 2-2: PRODUCTOS DERIVADOS DEL CAUCHO NATURAL



2.3 PROCESOS PARA LA OBTENCION DEL CAUCHO NATURAL

Como podemos para obtener caucho natural no es un proceso fcil de lo contrario es

un proceso muy elaborado ya que se requiere de personas de alto conocimiento en

esta rea y que pueda cumplir con todos los deberes que se les da, el proceso de

obtencin del caucho parte desde la sangra del rbol de caucho el cual nos da ltex

natural para luego ser transportado a un recipiente en donde se realiza el proceso de

filtrado y sedimentacin de las impurezas, despus de un periodo de tiempo se separa

el ltex y pasa a otro recipiente donde se iniciara el proceso de coagulacin para juntar

todas las partculas de caucho y que se puedan separar del suero. Una vez realizado

todo esto se lleva a una molienda(laminadora) para obtener el espesor deseado.

FIGURA 2-3: DIAGRAMA DE FLUJO DEP PROCESO INDUSTRIAL DE OBTENCION DEL CAUCHO NATURAL

2.3.1 SANGRIA U OBTENCION DEL LATEX

La etapa de sangra y obtencin del ltex es una fase importante en la produccin del

ltex, ya que vemos el hacer una buena sangra en el rbol de caucho va repercutir

en la calidad del lagrimado del ltex ya que al hacer una buena sangra vamos a tener

un ltex de mejor calidad, tambin la sangra afecta al rbol ya que al hacer una

sangra muy profunda puede daar al rbol de caucho y esto puede afectar la vida til

de rbol.

Inventario a plantacin: es un registro que permite al tcnico y agricultor cuantos

arboles inician vida productiva y proyecta la impulsin de nuevos rboles, existen



diferentes modelos de inventarios pero lo importante radica en hacer la medicin

correcta en los rboles, generalmente se usa cinta mtrica u otro mecanismo.

En primer lugar se registra en una planilla la circunferencia a la altura 1.20 m e

identificar los arboles mayores a 45 cm de circunferencia a la altura del pecho, es

importa sistematizar esta informacin para monitorear por parte del tcnico o productor

el desarrollo productivo de la plantacin, la decisin para la explotacin lo toma el

agricultor ya que cuando ms del 50 % de los arboles renen la especificaciones

exigidas se puede iniciar una explotacin rentable.

El inicio del trabajo de apertura de panel y sangra debe realizarse mediante una

persona calificada ya que este condiciona la vida productiva del rbol, teniendo en

cuenta que cualquier mal procedimiento ocasiona daos irreparables para el futuro

productivo de la plantacin.

Apertura del Panel: El aprovechamiento del cultivo del caucho requiere de algunas

herramientas necesarias para realizar las actividades de apertura de panel y sangra

(un punzn, un cordel, una banderola, una regla de 1.20 m, una cuchilla de sangra,

una canaleta de zinc, un recipiente para latex y alambre grueso calibre 10-12), el

trazado del panel debe quedar ordenadamente orientado hacia lado de la calle para

garantizar la uniformidad, rendimiento, sangra y recoleccin.

FIGURA 2-4: AGRICULTOR REALIZANDO UNA SANGRIA AL ARBOL DE PRODUCCION DE CAUCHO



2.3.2 RECOLECCION DEL LATEX

La sangra debe tener una inclinacin de aproximadamente 33

Para recoger el ltex de las plantaciones, se practica un corte diagonal en ngulo

hacia abajo en la corteza del rbol. El corte tiene una extensin de un tercio o de la

mitad de la circunferencia del tronco. El ltex exuda desde el corte y se recoge en un

recipiente. La cantidad de ltex que se extrae de cada corte suele ser de unos 30 ml.

Despus se arranca un trozo de corteza de la base del tronco para volver a tapar el

corte, normalmente al da siguiente. Cuando los cortes llegan hasta el suelo, se deja

que la corteza se renueve antes de practicar nuevos cortes. Se plantan unos 250

rboles por hectrea, y la cosecha anual de caucho bruto en seco suele ser de unos

450 kg por hectrea. En rboles de alto rendimiento la produccin anual puede llegar a

2.225 kg por hectrea, y se ha conseguido desarrollar ejemplares experimentales que

alcanzan los 3.335 kg por hectrea. El ltex extrado se tamiza, se diluye en agua y se

trata con cido para que las partculas en suspensin del caucho en el ltex se

aglutinen. Se prensa con unos rodillos para darle forma de capas de caucho de un

espesor de 0,6 cm, y se seca al aire o con humo para su distribucin.

FIGURA 2-5: AGRICULTOR REALIZANDO LA RECOLECCION DE CAUCHO EN UN RECIPIENTE ESPECIAL



2.3.3 FILTRACION Y HOMOGENIZACION

Se denomina filtracin al proceso unitario de separacin de slidos en suspensin en

un lquido mediante un medio poroso, que retiene los slidos y permite el pasaje del

lquido.

Las aplicaciones de los procesos de filtracin son muy extensas, encontrndose en

muchos mbitos de la actividad humana, tanto en la vida domstica como de la

industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos

industriales que requieren de las tcnicas qumicas.

La filtracin se ha desarrollado tradicionalmente desde un estudio de arte prctico,

recibiendo una mayor atencin terica desde el siglo XX. La clasificacin de los

procesos de filtracin y los equipos es diverso y en general, las categoras de

clasificacin no se excluyen unas de otras.

La variedad de dispositivos de filtracin o filtros es tan extensa como las variedades de

materiales porosos disponibles como medios filtrantes y las condiciones particulares

de cada aplicacin: desde sencillos dispositivos, como los filtros domsticos de caf o

los embudos de filtracin para separaciones de laboratorio, hasta grandes sistemas

complejos de elevada automatizacin como los empleados en las industrias

petroqumicas y de refino para la recuperacin de catalizadores de alto valor, o los

sistemas de tratamiento de agua potable destinada al suministro urbano.

FIGURA 2-6: ESPECIALISTA REALIZANDO LA FILTRACION Y EL COLADO DEL LATEX



2.3.4 DILUCION

Consiste en eliminar las impurezas no solubles contenidas en el caucho natural

(suciedad), un proceso de dilucin para obtener una solucin fluida se necesita ser

filtrada a travs de tamices donde se retienen las impurezas.

2.3.5 SEDIMENTACION

La sedimentacin es el proceso por el cual el sedimento en movimiento se deposita.

Un tipo comn de sedimentacin ocurre cuando el material slido se deposita en el

fondo de un recipiente. La mayor parte de los procesos de sedimentacin se producen

bajo la accin de la gravedad en nuestro caso en el proceso de sedimentacin

buscamos que mediante el transcurso del tiempo los contaminantes sedimenten (se

depositen en el fondo del recipiente), normalmente pasan arena, hojas y otros tipos de

contaminantes en el proceso de filtracin, es por este motivo que dejamos reposar el

ltex filtrado. Con esto logramos que repose en el fondo del recipiente los

contaminantes

2.3.6 COAGULACION

Se denomina coagulacin al proceso por el cual la ltex pierde su liquidez, tornndose

similar a un gel en primera instancia y luego slida, sin experimentar un verdadero

cambio de estado.

Cuando se le agrega el cido actico al ltex, este hace que las molculas de caucho

contenidas en el ltex tiendan a juntarse porque se les est haciendo neutro su PH ya

que el ltex obtenido del rbol tiene un PH bsico y se le neutraliza con el PH del

cido actico,

Este proceso es debido a que experimenta un cambio qumico que la convierte en

insoluble y con la capacidad de entrelazarse con otras molculas iguales, para formar

enormes agregados macromoleculares en forma de una red tridimensional.

El limn tambin puede usarse como agente de coagulacin, pero para que se haga

realidad esto se debe agregar jugo de limn a un recipiente que contiene agua en una

relacin de 1 a 2 y dejarlo fermentar por lo menos durante un mes.



2.3.7 LAMINACION

Para nuestro caso se conoce como laminacin o laminado al proceso por el cual

reducimos el espesor de la lmina de caucho que sale del proceso de coagulacin

haciendo que expulse todo rastro de suero y agua y as lograr el espesor deseado del

caucho, despus del laminado el caucho est listo para dar un ltimo proceso de

secado para luego poder ser vendido en los mercados.

FIGURA 2-7: LAMINADORA ARTESANAL (REFERENCIA)



3 UBICACIN DE LA PLANTA DE PRODUCCION

DE CAUCHO NATURAL

3.1 DISTRITO DE CHAZUTA

FIGURA 3-1: MAPA POLTICO DEL DEPARTAMENTO DE SAN MARTIN

El distrito peruano de Chazuta es uno de los catorce distritos que conforman la

Provincia de San Martn en el Departamento de San Martn, bajo la administracin del

Gobierno Regional San Martn en el Per.



3.1.1 GEOGRAFIA:

La Pueblo de Chazuta se encuentra situada a 260 msnm, 41km al sur de la ciudad de

Tarapoto, a 63615 de latitud sur y 761030 longitud oeste.

3.1.2 INICIO DE PROYECTO DE EXPLOTACIN DE CAUCHO

El propsito del proyecto es identificar y aislar los arboles de calidad para la cosecha

sostenible, as como generar semillas para producir plantones de calidad y aumentar

la produccin de caucho en Chazuta.

FIGURA 3-2: POBLADORES DE CHAZUTA REALIZANDO EL PROCESO DE SANGRADO

El proyecto har el inventario censal de rboles y apadrinamiento por grupos de

emprendedores solidarios articulados en redes comunales e intercomunales, sern

capacitados y entrenados para la aplicacin del mtodo en campo para la seleccin de

rbol plus

De esta manera se asegura el funcionamiento de la produccin de semilla y el

mecanismo de distribucin, uso en sistemas agroforestales, la manufactura de equipos

y preparacin de materiales e insumos para el procesamiento de lmina seca de

caucho, capacitacin y adiestramiento para la aplicacin de la tcnica de rallado de

corteza, y la capacitacin en tcnicas de seguridad personal y ambiental en

manipulacin del cido frmico y para acciones de dilucin y coagulado de caucho.



El citado proyecto, segn el alcalde de Chazuta propiciar el emprendimiento

empresarial de los propietarios de tierras donde se encuentran los rboles de caucho,

as como una oportunidad de trabajo.

El proyecto da inicio mediante un convenio entre la Municipalidad Distrital de Chazuta,

la agencia de los Estados Unidos de Amrica para el Desarrollo Internacional (USAID)

y el Proyecto Especial Huallaga Central y Bajo Mayo (PEHCBM), identificarn rboles

plus de caucho para su aprovechamiento sostenible, principalmente de semillas hasta

el 2015.

3.1.3 GRANDES SALTOS DE CHAZUTA

Apenas dos meses despus del hallazgo, la entidad regional ya haba puesto a

disposicin de los nuevos caucheros a especialistas e infraestructura que aseguraban

el futuro del negocio.

Aqu muchas familias han sido rodeadas por el terrorismo y el narcotrfico. El nico

sustento que tuvieron por aos era la venta de hoja de coca, pero ese negocio los

expona al peligro constante. Esta es su oportunidad para poder surgir mediante otros

caminos menos peligrosos y delictivos como podra ser la produccin del caucho

natural.

En la actualidad, el caucho ha hecho que unas 80 familias de Chazuta abandonen la

produccin ilegal de hoja de coca y comiencen a vender lminas de hule a fbricas de

tuberas y mangueras de Lima y San Martn.

La mejor noticia lleg en junio, cuando los nuevos caucheros artesanales dieron el

gran salto del emprendimiento: ya iniciaron el cultivo de sus propias plantaciones de

shiringa, que en un ao crecern para dejar de depender de las 250 hectreas

descubiertas.

Por estos motivos nuestro grupo analizo la situacin laboral del pueblo y concluimos

que nuestro proyecto es viable y rentable tanto para la planta de produccin de caucho

natural como para la poblacin ya que va generar puestos de trabajos para los

pobladores de Chazuta.



4 IDENTIFICACION DEL PROBLEMA

4.1 NECESIDAD

Hoy en da la demanda del caucho natural forma parte de la demanda total de

elastmeros para neumticos y de otros productos derivados del caucho. Ms del 60

por ciento del caucho natural se utiliza para neumticos, que es el mvil principal de

los cambios registrados en la demanda de caucho natural. La parte correspondiente al

caucho natural en el sector de los neumticos era de alrededor del 50 por ciento en

2000, y con toda probabilidad se mantendr en torno a ese nivel en el prximo

decenio. Las exigencias tecnolgicas son el factor determinante decisivo de la parte

correspondiente al caucho natural en la produccin de neumticos, sin que se prevean

novedades significativas que permitan la sustitucin del caucho natural por caucho

sinttico en los neumticos.

Para cubrir esta demanda decidimos disear una planta de produccin de caucho

natural que pueda cubrir en cierta forma lo que el mercado est exigiendo, por este

motivo nuestro proyecto logra producir un aproximado de 80 kg/h de caucho natural

4.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Nuestro objetivo principal es obtener lminas de caucho, para lo cual se nos dio como

premisa que en el sangrado y la extraccin del ltex deberamos considerar una

obtencin de 80kg/h de ltex ya que para fines industriales tiene una gran demanda.

Como podemos observar en el procedimiento de la obtencin del caucho podemos

observar que hay varios procesos que debe pasar el ltex natural para poder

transformarse en caucho, entre estos procesos tenemos:

Sangra u obtencin de ltex.

Recoleccin de Ltex

Filtracin y Homogenizacin

Dilucin

Sedimentacin

Coagulacin

Laminacin



Todos estos procesos se hacen de forma seguida, sea cada proceso depende de

un proceso anterior.

Como podemos ver en la siguiente figura la recoleccin de ltex depende de la

obtencin de ltex, as como la sedimentacin depende del proceso de recoleccin

y de la filtracin y homogenizacin por eso debemos analizar bien cada

componente o mquina que se va utilizar para poder tener una mejor produccin

tanto en cantidad como en calidad del caucho.

FIGURA 4-1: DIAGRAMA BSICA DEL PROCESO DE PRODUCCIN DEL CAUCHO NATURAL

Conociendo los procesos de la produccin del caucho natural podemos

plantearnos varios problemas para luego buscar soluciones, por este motivo vamos

a continuar con el desarrollo del problema donde con ayuda de las cajas negras,

cajas transparentes y la matriz morfolgica vamos poder determinar en una forma

abstracta todos los procesos involucrados.

RECOLECCION

FILTRACION Y HOMOGENIZACION

DILUCION

SEDIMENTACION

COAGULACION

LAMINACION



CUADRO 4-1: RECOMENDACIONES PARA MEJORAR EL PROCESO DE PRODUCCIN DE

CAUCHO

ETAPAS DEL PROCESO

DESCRIPCION Y CUIDADOS

Sangra o Pica

Se realiza da por medio, conservando el trazado inicial (longitud, direccin, inclinacin) y se suspende en periodo lluviosos.

Para sacar el mximo de ltex se hace una incisin hasta 1 - 1,5 mm del cambium evitando llegar hasta la madera, pues se forman cicatrices que estorban las sangras posteriores.

Se debe recoger en una bolsa, el caucho de la pica anterior coagulado en la incisin y canalete

Las cuchillas utilizadas deben tener un buen filo para facilitar su utilizacin, evitar daos y consumos excesivos de corteza.

Todos los elementos para equipar el rbol deben estar limpios y colocados correctamente.

Informar sobre cualquier enfermedad o dao en los paneles.

recoleccin

Se debe efectuar en el mismo sentido que el sangrado, y se requieren de 13 baldes plsticos de 10 litros.

Los baldes deben estar limpios, secos y tapados para evitar prdidas por derrames y que caiga suciedades de ltex.

Recolectar por separado el ltex y los scraps

Los fondos taza y cintillas se deben recoger todos los das.

El caucho de tierra se debe recoger antes de los periodos secos para evitar incendios.

filtracin

Equipo: se recomienda construir un colador de malla plstica cuadrada de 20 cm con orificios, sujeta a un marco de madera de 10 cm de alto.

El colador se coloca sobre las canoas de coagulacin para filtrar el ltex cuando se transvase de los baldes a estas, teniendo cuidado de no derramarlo.

Se debe lavar el colador una vez se utilice, para evitar taponamiento de los orificios.

Dilucin

Se realiza en las canoas de coagulacin, en donde se la adiciona a cada litro de ltex un litro de agua limpia

Se requiere una medida exacta del agua y del ltex



Coagulacin

Equipo: canoas de madera impermeabilizadas con baos de pintura o parafina, de 1.5m de largo x 0.2m de ancho y 0.2m de alto.

Se recomienda calibrar por litros el volumen de cada canoa, indicando con marcas visibles cada litro.

Accesorios: una paleta sencilla de aluminio perforada con agujeros de 1in de dimetro, con mango de madera y una lmina de aluminio de 16x20 cm con 16 agujeros de 2cm de dimetro separados entre s 4cm centro a centro a 1cm de los laterales.

Se requiere 5 canoas de coagulacin

En cada canoa se colocan 20 litros de ltex, 20 litros de agua y se les adiciona 30 ml de cido actico.

A medida que se adicionan el cido, la paleta se arrastra sobre el lquido para mezclar bien.

Si se presentan formacin de espuma retirarla con la paleta.

Se deben cubrir las canoas, puede ser con cartones limpios, durante todo el tiempo de la coagulacin.

Despus de 2 horas (cuando el coagulo esta gelatinoso) se cubre la superficie del coagulo con agua limpia, teniendo cuidado de no dejar caer sobre el coagulo un chorro de agua con fuerza.

La coagulacin culmina al cabo de 12 a 16 horas.

Se obtiene 5 cogulos diarios de 5cm de espesor y un 60 % de humedad.

Lavar las canoas despus de utilizarlas.

Laminacin

Comprar una laminadora manual y acondicionarle un sistema de rociado de agua que permita el lavado de la lmina.

A la maana siguiente de la coagulacin, los cogulos son sacados de las canoas con mucho cuidado para que no se rompan.

Pasar cada uno de los cogulos de 5 a 7 veces por la laminadora para obtener lminas de 2 a 5 mm de espesor.

Se obtiene 5 lminas diarias con un 30% de humedad.

Entre las pasadas las lminas se mantienen bajo agua en tanques.

Limpiar la laminadora despus de utilizarla.



5 DESARROLLO DEL PROBLEMA

En esta parte del a monografa como bien dice su nombre, vamos a poder desarrollar

el problema, encontrar los puntos clave y los ms crticos del proyecto a realizar.

Por lo mencionado vamos a usar herramientas de diseo de mquinas que se nos

ensearon en clases como por ejemplo: el mtodo generalizado, abstraccin, caja

negra y caja transparente, matriz morfolgica, matriz de criterio de evaluacin y matriz

ordenada.

5.1 METODO GENERALIZADO

Este mtodo est basado en lo general, no tiene que ver con los procesos que

ocurren, sino ms bien en el producto despus de cada proceso, es decir lo que tienes

antes y lo que vas a tener despus de aplicar los procesos.

5.1.1 ABSTACCION:

En esta parte no importa lo que ocurra dentro de cada equipo, sino lo que se va a

tener como producto final a partir de las materias primas, y materiales que a simple

vista se puede observar.

5.1.1.1 CAJA NEGRA:

Como podemos observar en los procesos de obtencin del caucho natural tenemos

varios procesos entre ellos estn: sangra u obtencin del ltex, recoleccin del ltex,

filtracin y homogenizacin, dilucin, sedimentacin, coagulacin y laminado; de todos

estos procesos los podemos considerar como caja negra.

CAJA NEGRA 1 (DESDE EL SANGRADO HASTA LA ANTES DE

LAMINACION DEL CAUCHO COAGULADO)

Como podemos observar en el proceso de sangra u obtencin del caucho

natural, vemos que tenemos como materia prima al rbol, herramientas de

sangrado y la fuerza aplicada, cido actico, coagulantes natural, por el

tcnico productor de ltex se puede obtener un perfecto sangrado y minimizar

las virutas y mermas en la produccin.



FIGURA 5-1: CAJA NEGRA DESDE EL SANGRADO HASTA ANTES DEL PROCESO DE LAMINACION

CAJA NEGRA 2 (PROCESO DE LAMINACIN):

Antes del proceso de laminacin vamos a tener el caucho aun con lquido, es

por ese motivo que se usa la laminadora para poder escurrir lo ms posible al

caucho del suero y tambin para poder lograr tener un espesor deseado en la

lmina de caucho, podemos considerar como caja negra a todo el proceso de

laminado porque sabemos que entra caucho sin laminar con lquido, energa

mecnica, y una seal de encendido (ON) y como producto de salida tenemos

el caucho deseado (menor concentracin de suero y menor espesor), suero y

una seal de apagado (OFF)

FIGURA 5-2: CAJA NEGRA DEL PROCESO DE LAMINACION

CAJA NEGRA (N1)

ENTRADA

rbol de caucho

Herramientas de sangrado.

cido actico

Coagulante natural

Tiempo

Energa mecnica

SALIDA

Sangrado de Ltex

Caucho coagulado.

Suero

Mermas

Virutas

CAJA NEGRA (N2)

ENTRADA

Caucho sin laminar

Energa elctrica

Seal ON

SALIDA

Caucho Laminado

Suero

Seal OFF



5.1.1.2 CAJA TRANSPARENTE:

Podemos considerar como caja transparente a todos los procesos en conjunto ya que

todo va ser industrializado, es decir que va estar automatizado y no se va poder

observar los detalles especficos que van a pasar por cada mquina.

En nuestra caja transparente podemos ver que vamos a tener una cierta cantidad de

condiciones de entrada que por lo general son materias primas (rbol de caucho,

herramientas bsicas, cido actico, energa elctrica, energa mecnica entre otras,

y en la salida tendremos ya el producto terminado (caucho), suero, mermas, escorias,

etc.

En la caja transparente se va mostrar con ms detalle lo que se est mencionando.

FIGURA 5-3: SISTEMA TOTAL (CAJA TRANSPARENTE)

La unin de las dos cajas negras forma el proceso de produccin del caucho y como

vemos en la FIGURA 5-3, en base a esto vamos a disear las 2 cajas negras y lograr

optimizar los procesos que se van a llevar a cabo.

CN N1: Desde el sangrado hasta la antes de laminacin del caucho coagulado

CN N2: Proceso de Laminacin.

CN N1 CN N2

ENTRADA

rbol de caucho

Agua

cido Actico

Energa elctrica

Energa Mecnica

Seal ON

SALIDA

Suero

Caucho laminado

Agua

Suero

Merma

Seal OFF



5.1.2 ESTRUCTURA DE FUNCIONES

5.1.2.1 CONSIDERACIONES:

Extraccin de 80 kg/h de ltex para producir caucho natural.

Recipiente para recoleccin del ltex.

Recipiente para la filtracin y homogenizacin del ltex.

Dilucin y sedimentacin.

Coagulacin.

Laminacin.

5.1.3 MATRIZ MORFOLOGICA

Para poder conocer de forma sencilla los procesos de fabricacin del caucho les

vamos a mostrar el CUADRO 5-1 la matriz morfolgica de todos los procesos

involucrados y de las alternativos que se han ido descubriendo en el transcurso de la

investigacin.



CUADRO 5-1: MATRIZ MORFOLOGIA DE LOS PROCESOS DE OBTENCION DEL CAUCHO

5.1.4 MATRIZ DE CRITERIOS DE EVALUACION

En esta matriz vamos a poder elegir si el proyecto es viable, si la evaluacin

econmica es rentable y la evaluacin tcnica es de muy buena calidad, este criterio

es uno de las importantes ya que ac juega si el proyecto contina o lo cambiamos, ya

que la mayora de proyectos no cuenta con una evaluacin econmica adecuada y por

lo tanto en el proyecto se originan prdidas o simplemente ya no continua.



CUADRO 5-2: MATRIZ DE CRITERIOS DE EVALUACION

EVALUACIN ECONMICA EVALUACIN TCNICA

Econmico 20 Excelente 20

Aceptable 17 20 Muy bueno 17 20

Regular 14 17 Bueno 14 17

Caro 10 14 Regular 10 14

Muy caro < 10 Malo < 10

Como vemos en el CUADRO 5-2, vamos a poner las evaluaciones econmicas y

tcnicas en un rango de 0 a 20, 0 si el proyecto no contina y 20 para ver que el

proyecto es viable y ponerlo en marca.

5.1.5 MATRIZ DE CONCISTENCIA

Para ejecutar una adecuada seleccin de la maquina se elabora una matriz en la cual

se puede analizar de manera objetiva cada una de las propuestas desde un marco

econmico y tcnico.

CUADRO 5-3: MATRIZ DE CONSISTENCIA

Asp. Econmico / Asp. Tcnico CAPACIDAD MANTENIMIENTO ESTABILIDAD MANIPULACION CONTAMINACION

CALIDAD IP DP DP DP IP

VOLUMEN DP IP IP IP DP

GASTO O CONSUMO DP IP IP IP IP

TECNOLOGIA DP DP DP IP IP

INSUMOS DP IP IP IP DP



5.2 DISEO DEL TANQUE AGITADOR

El diseo del tanque agitador ms que todo fue mediante un modelo ya conocido,

mediante la utilizacin del software solidworks y clculos de mtodos finitos podemos

disear el tanque agitador.

Los datos del modelo son:

REQUERIMIENTOS DEL PROCESO

Caudal del Ltex (L/da): 1500

Caudal del agua (L/da): 406.241

Caudal de Acido Aceito (ml/da): 1125

Densidad del Ltex a la salida (Kg/m3): 990.64

PARMETROS DE DISEO DEL TANQUE:

Dimetro (m): 1.25

Altura (m): 1.85

Capacidad (m3): 3.53

Volumen del Lquido (m3) 1.94

Material: Acero inoxidable

Posicin: Vertical

PARMETROS DE DISEO DEL AGITADOR:

Dimetro (m): 0.75

Velocidad de Rotacin (s-1) 1.34

Potencia (Hp): 3

Material: Acero Inoxidable

Como nosotros requerimos un caudal de ltex de 80 kg/h, multiplicando por la

densidad que mencionamos en el cuadro anterior (990.64 kg/m3) tendramos una

produccin al da de 1938.14 L/da de ltex.

Para fines de diseo y como el tanque a utilizar va se semejante al tanque

mencionado entonces, mediante una regla de tres simples podemos calcular el

volumen del tanque deseado.

Modelo Nuestro Proyecto Caudal 1500 1938.14

Volumen 3.53 X

Por lo tanto vamos a tener un volumen de 4.561 m3 para nuestro proyecto.

El volumen calculado se ingresa como dato principal al solidworks (software) y

mediante mtodos que el software nos brinda podemos aproximar fcilmente cual

seran las medidas del tanque y del agitador,

Dichos diseos se mencionan en el archivo magntico adjunto al Informe del proyecto.



A continuacin se puede observar un pantallazo del software que utilizamos para este

diseo.

FIGURA 5-4: PANTALLAZO DEL SOFTWARE USADO EN EL DISEO



FIGURA 5-5: VISTA ISOMETRICO DEL TANQUE CON LA TURBINA PLANA AGITADOR

Las dimensiones del tanque son:

Altura: 2.38 m

Dimetro: 1.64 m

Volumen: 4.5611 m3



5.3 DISEO DE LA LAMINADORA

5.3.1 CARACTERISTICAS DE LA MAQUINA A DISEAR

El sistema que se va a disear y calcular servir para mezclar y laminar el caucho

crudo (materia prima) con algn componente aditivo. Esta tendr las caractersticas

preliminares siguientes:

FIG. 5-1

PARMETROS INICIALES

B = Ancho de banda del rodillo (1000 mm).

R = radio de los rodillos (200 mm).

N1= velocidad del rodillo 1 (14,5 RPM).

N2 = velocidad del rodillo 2 (18,5 RPM).

N2/ N1 = relacin de friccin (1,27).

Hf = espesor final del caucho (6 mm).

PARMETROS A CALCULAR.

Ho = espesor inicial del caucho

LP = longitud de contacto.

Pr = presin de laminacin.

P = carga de laminacin.



A. VELOCIDAD DE APLICACIN DE LA FUERZA DE COMPRESION

Para un rodillo de radio r, girando a una velocidad angular w (FIG. 5-1) Se tiene:

FIG. 5-2

x = r cos , = w t ,

dx/dt = - w r sen wt

F = K , = x

dF / dt = K dx / dt

Reemplazando en la expresin anterior se tiene:

dF / dt = f ( w, r )

dF / dt = f ( w, D )

D = 2 r

Esta expresin nos indica que la velocidad de aplicacin de la fuerza de compresin

est en funcin de w y r. Entonces no es difcil de imaginar que la potencia consumida

est en funcin de la velocidad perifrica de los rodillos.

Los valores de las fuerzas de compresin y corte dependern de las caractersticas

especficas del caucho crudo y de la distancia de separacin de cada punto de la

superficie de los rodillos.



En cuanto a la velocidad de aplicacin de la fuerza de corte, este valor depender de

la magnitud de la velocidad angular relativa de los rodillos (N2/ N1) llamada tambin

relacin de friccin.

Tal como se muestra en la FIG. 5-2 es necesario establecer esta diferencia de

velocidades para lograr un efecto de cizalladura en el polmero. En nuestro caso este

valor es de 1,27, ya que como sabemos estas relaciones suelen tener un mximo de

1,5 y un mnimo de 1. Un valor elevado aumentara la fuerza de friccin y ocasionar

un incremento de temperatura del material que provocara una quemadura prematura

del material (chamuscado).

La disipacin de energa en forma de calor a los cilindros de los rodillos es inevitable

por lo que ser necesario contar con un sistema de enfriamiento que mantenga la

temperatura promedio de los cilindros dentro de lo permisible.

FIG. 5-3



5.3.2 CLCULO Y DISEO DEL EQUIPO

Para comenzar a realizar los clculos, necesitamos hacer un estudio previo de lo que

es la laminacin, es decir conocer a fondo sobre los parmetros que inciden en las

necesidades que se tendrn como para disear una mquina capaz de vencer muchas

resistencias y tambin poder controlar las consecuencias que esta determine. Por lo

que empezaremos a calcular la presin de laminacin requerida.

A. FUNDAMENTOS PARA EL CLCULO DE LA PRESION REQUERIDA

La FIG. 5-4 Sirve para explicar algunas relaciones importantes entre las dimensiones

de los cilindros y de las fuerzas que intervienen en la deformacin de un material por

laminacin. Un retazo de caucho crudo de espesor Ho entra en contacto con los

cilindros en el plano XX con una velocidad inicial ligeramente menor a la velocidad

perifrica del cilindro de menor velocidad, pero instantes despus esta se adhiere y

pasa a tener la misma velocidad de este cilindro. Pasa a travs de la separacin entre

cilindros y pierde el contacto con ellos en el plano de salida YY, con un espesor

reducido Hf. Como la relacin del ancho (banda) con respecto al espesor a laminar es

insignificante, no se considerar la deformacin y el esfuerzo en esta direccin.

A lo largo de la superficie de contacto tal como muestra la FIG. 5-3 la distribucin de la

presin alcanza un punto mximo en el punto N, y a partir de este va disminuyendo

hasta anularse. En cualquier punto de la superficie de contacto, por ejemplo en el

punto A actan dos fuerzas sobre el material una en direccin del radio, Pr y otra

tangencial de friccin, F. La carga de laminacin P es la fuerza con la que los cilindros

comprimen entre s al material; y es igual a la fuerza con la que el material acta sobre

los cilindros intentando sepralos. El rea que queda bajo la curva es proporcional a la

carga de laminacin que para los fines de clculo se admite que acta en el centro de

gravedad de la distribucin de la presin.



FIG. 5-4

La forma de la curva de distribucin, por ello, tiene mucha importancia, ya que la

localizacin de la carga resultante con respecto al cilindro determina el par y la

potencia necesaria. El rea sombreada de la FIG. 5-4 representa la fuerza requerida

para vencer a las de friccin y la fuerza necesaria para deformar al caucho en

compresin plana homognea.

La proyeccin de la longitud de contacto Lp est determinada por Ho, Hf y el radio R

mediante la siguiente ecuacin:

2/12 4/)HfHo()HfHo(RLp

2/1)HfHo(RLp (4-1)



Ahora procederemos a calcular el valor de Ho.

FIG. 5-5

En la FIG. 5-5 se tiene un retazo de caucho cuasi rectangular de espesor Ho el cual

esta sostenida entre las superficies cilndricas. El ngulo de mordido es, que est

formado por el punto de contacto de la materia prima y las superficies cilndricas.

Un ngulo ms all de cuyo valor los rodillos no pueden morder el elemento, el cual

solamente resbala, no siendo posible el arrastre de la misma. Vamos asumir que el

contacto se realiza en un punto.

En la figura anterior tenemos que la partcula recibe una fuerza de compresin Pr ,

normal a la tangente comn en el punto de contacto y ser arrastrada si la

componente vertical de Pr (Pr sen ) no es mayor que la componente vertical de la

fuerza de friccin opuesta (el peso de la paca se desprecia por ser pequea) Ahora, la

fuerza de friccin es f Pr, donde f es el coeficiente de friccin entre las superficies, y la

componente vertical de sta es fPr cos .

Entonces el arrastre se da cuando:

Pr sen < f Pr cos



Tg < f

En el lmite:

Tg = f

De la figura 4.2 podemos deducir la siguiente relacin:

cos1

HfHoD

(4.2)

De esta ecuacin podemos calcular el espesor inicial de las placas de caucho.

Pero, para que se d el arrastre es preciso que el coeficiente de friccin (en nuestro

caso es igual a 0,47) sea igual a la tangente del ngulo de mordido.

Reemplazando valores en la ecuacin (4 - 2):

Ho = 44 mm

Generalmente el caucho crudo viene en bloques gruesos, por lo que es necesario

cortarlos antes de hacerlos ingresar al molino, para ello se cuenta con cortadoras

especiales.

Esta reduccin de espesor es en la primera fase de laminacin, posteriormente se

pude seguir reduciendo de espesor hasta un valor de 1 mm, pero la mquina se va a

disear para las condiciones iniciales de operaci6n ya que es ah donde se requiere la

mayor potencia y exigencia de la mquina.

Ahora es posible entonces calcular el valor de la longitud de contacto, reemplazando

valores en la ecuacin (4 - 1):

Lp = 87 mm

La friccin entre el cilindro y el material es muy importante, porque esta afecta en la

magnitud y distribucin de la presin del cilindro, tal como se muestra en la FIG. 5-1 se

hace patente que cuanto mayor sean las fuerzas de friccin, ms grande debe ser la

carga P y el mximo de presin dado en el punto N se alcanzar con un gradiente ms

grande. La friccin elevada da a lugar grandes cargas de laminacin.

B. CALCULO DE LA PRESIN DE LAMINACIN

Vamos a proceder a calcular la presin de laminacin necesaria a travs de frmulas

tericas, a continuacin algunas consideraciones:



La teora de laminacin debe expresar las fuerzas externas, tales corno la carga y el

par de laminacin en funcin de las condiciones geomtricas de la deformacin y de

las caractersticas de la resistencia mecnica del material a laminar. Las ecuaciones

diferenciales para el equilibrio de un elemento de volumen de material deformado

entre los cilindros son comunes a todas las teoras de laminacin La deduccin que

expondremos seguidamente se basa en la siguiente hiptesis:

1. El arco de contacto es circular; no hay deformacin elstica de los cilindros.

2. El coeficiente de rozamiento es uniforme en todos los puntos del arco de contacto.

3. Ensanchamiento lateral nulo, por lo que la laminacin puede estudiarse como un

problema de deformacin plan.

4. Se cumple el criterio de la energa de la distorsin para la deformacin plana:

0021 )3/2( (4 2)

Dnde:

21 Esfuerzos principales

0 = lmite elstico en traccin

En la FIG. 5-6 se muestran las tensiones que actan sobre el material, en el canal de

los cilindros en cualquier punto de contacto, este punto est ubicado a un ngulo

determinado , las tensiones que actan son la radial, pr , y la tangencial de

cizallamiento, rpf . Estas tensiones se descomponen tal cual muestra la FIG. 5-7,

en sus componentes horizontales y verticales. La fuerza normal en un extremo de un

elemento es prRd , y de la componente horizontal es prRcos d . La fuerza de

friccin tangencial es fpr R d y su componente horizontal es fprRcos d . Sumando

las fuerzas verticales que actan sobre el elemento de volumen se tiene:



FIG. 5-6

FIG. 5-7

0dsenRp2HdcosRfp2)dHH()d( ryryy (4 3)

Resolver esta ecuacin diferencial es complicada, algunos autores han determinado

algunas soluciones ms que nada empricas, orientadas a laminaciones de materiales

ferrosos en la que asumen una serie de factores que para nuestro caso es

inadecuado. Est claro que la intencin de este trabajo no consiste en hallar la

solucin a esta ecuacin, pero es importante saber a qu nos vamos a tener para

poder determinar la presin necesaria. Por lo tanto vamos a realizar lo que algunos

autores como George E. Dieter recomiendan, la aproximacin del anlisis a un caso

de compresin entre dos placas paralelas. El anlisis es muy similar, pero tendramos

que asumir el ngulo igual a cero.



A partir de esto se deriva que:

dh = 0

dy = Rd

Del grfico la presin de laminacin p es igual a:

p = pr (cos + f sen ) de aqu se desprende que:

P = p r

Teniendo esta consideracin reemplazarnos en la ecuacin (4 - 3)

0dyfp2dH y (4 - 4)

La relacin entre la presin normal y la tensin de compresin horizontal a est dada

por la condicin de criterio de la energa de distorsin para la fluencia en tensin

plana.

00yx )3/2(

que puede ser expresada as:

La tensin longitudinal de compresin x = - p, y la tensin que se requiere para que el

caucho fluya es y

- p - 0y

De esta ecuacin podemos deducir:

d y = - dp

Remplazando esta expresiones en la ecuacin ( 4 - 4 )

0H

dyfp2dp (4 - 5)

Donde H es el espesor inicial.

Integrando esta ecuacin diferencial obtendremos la distribucin de presiones a lo

largo de la longitud de contacto, pero lo que a nosotros nos interesa es determinar la

presin media de laminacin, por lo que a la expresin hallada la integraremos y luego



la dividiremos entre la longitud de contacto Lp para obtener la presin media de

laminacin. pav

H/fLp

1)H/Lpf(expp 0av

(4 - 6)

Ahora pasamos a calcular el valor numrico de la presin media de laminacin.

Es recomendable colocar el material solo a un 80% de la longitud del rodillo

L = 0.8 (1000) mm de la ecuacin (4 - 1)

2

00 mm/Kg14.0)12,0()3/2()3/2(

Ahora reemplazamos valores en la ecuacin (4 - 6)

avp 0,2309 kg / mm2

Ahora pasemos a calcular la carga total de laminacin:

P = Pav * L * Lp (4 7)

P = (0.23)*(800)*(87) = 15970 Kg

C. CALCULO DE LA POTENCIA REQUERIDA

La potencia total necesaria ser consumida principalmente en tres formas:

1) potencia para deformar y mezclar el caucho.

2) potencia empleada en superar las fuerzas de friccin en los cojinetes.

3) potencia perdida en los engranajes y sistema de transmisin.

Por ahora solo calcularemos la potencia necesaria para mezclar el caucho, ms

adelante procederemos a calcular los restantes.

Ahora que se tiene el valor de la carga de laminacin ser fcil calcular la potencia

requerida para la deformacin del caucho. La resultante de esta carga P actuar en un

punto que estar a una distancia a de la lnea de centros, existen varios mtodos para

calcular este valor, pero todos ellos son muy complicados y tediosos, por lo que

algunos autores como Ekelund Dieter recomiendan para efectos prcticos

aproximadamente la mitad de la longitud de la proyeccin de la lnea de contacto, es

decir Lp / 2.



Durante una revolucin de un cilindro, la carga de laminacin P se desplaza a lo largo

de una circunferencia de longitud 2a, y puesto que los cilindros que trabajan son

dos, el trabajo de revolucin es:

Trabajo 2 (2a) P Kg.m (4 - 8)

Ahora el nmero de revoluciones es N, la potencia necesaria ser de:

s/m.Kg60

NPa4W

CV4500

NPa4W (4 9)

Reemplazando valores en la ecuacin (4 - 10)

4500

)5.16)(97015()10*2/87(4W

3

W= 32 CV

Potencia Consumida por el rodillo N2:

P2 = 17,94 CV

Potencia Consumida por el rodillo N1:

P2 = 14,06 CV

Lo que tendramos que preguntarnos ahora, es qu tan cercanos nos. encontramos al

valor real de la potencia necesaria, ya que como dijimos este es un clculo

aproximado. Lo nico que podramos hacer seria comprobar a travs del mismo

procedimiento de clculo para otros equipos de diferente capacidad en las que se

cuentan con datos corno; la velocidad de rotacin, dimetro de rodillos, y por su

puesto su correspondiente potencia, y as podramos saber si efectivamente existe una

relacin real que finalmente recomendemos que se use como un medio de clculo

adecuado.

En la pgina siguiente se muestra una tabla de comparacin de valores reales de

potencia del motor usado, con valores analticos de consumo de potencia, si nosotros



agregarnos los valores de las potencias que se requieren adicionalmente (prdidas en

los cuellos, en el sistema de transmisin, etc) obtendremos valores muy cercanos a los

dados por los fabricantes para los casos que se dan.

D. CALCULO DE LA POTENCIA REQUERIDA DEL MOTOR DE TRANSMISION.

Como es sabido cuando se seleccionan los motores, se tienen que tomar en cuenta

entre otras cosas, no solo la potencia requerida para hacer trabajos especficos, sino

tambin la capacidad que este motor tendr que vencer muchas resistencias que se

traducirn finalmente en prdidas en todo el sistema de accionamiento.

Segn el esquema que se muestra a continuacin en cada etapa de transmisin existe

una eficiencia de transmisin que en algunos casos la asumiremos segn a

recomendaciones que se dan para estos casos, pero haremos un clculo especifico en

la perdida de potencia por efecto de rozamiento en los cuellos de rodillos con sus

respectivos cojinetes debido a que estos suelen ser altos por lo que ser necesario

saber cul exactamente es su valor.

Clculo de la potencia necesaria para vencer el rozamiento en los cuellos

Para obtener esta potencia es necesario tener el par de rozamiento que es igual al

producto de la carga de laminacin (P) por el coeficiente de rozamiento () y por el

radio del cuello (R).

Como es sabido si empleamos cojinetes de rodamientos de bolas o de rodillos, o

cojinetes de pelcula de aceite de presin de alta calidad, el coeficiente de rozamiento

es ms uniforme que cuando se usan cojinetes de deslizamiento. Sin embargo este

coeficiente vara con la magnitud de la carga a la cual el rodamiento est sujeto, con la

temperatura del cojinete y con la concentracin de la presin debido a la flexin del

cilindro.

La fuerza hacia abajo P representa la carga normal o radial sobre el cuello, para

coeficientes de rozamiento que tienen un coeficiente de rozamiento , la fuerza de

rozamiento tangencial es P y el par de rozamiento es PR.

Carga de laminacin (Kg) R.

Donde es el coeficiente de friccin en los cuellos, N es la velocidad de rotacin

promedio en los cilindros y R su radio.

Entonces la potencia (HP) requerida para vencer la fuerza de rozamiento en los

cuellos de cada rodillo ser:



Carga(Kg)x2xR

60 75

N es la velocidad de rotacin promedio de los cilindros, entonces la potencia total

absorbida de los cilindros ser igual a:

Carga(Kg)x4xNxR

60 75

El valor de para los cojinetes de rozamiento ordinario es 0,07 y R es 100 mm.

Reemplazando los valores en la expresin anterior se tienen;

15970x2x16.5x0,07x100x103

60 75= 5,15 CV

Potencia perdida en el rodillo N2 =2,88 CV

Potencia perdida en el rodillo N1 =2,26 CV

Las eficiencias en cada etapa de transmisin las asumiremos del siguiente modo:

Eficiencia de las ruedas dentadas = 98%

Eficiencia en los rodamientos (2) = 99%

Eficiencia de en el acople= 99%

Eficiencia en la caja reductora =90%

Eficiencia en las fajas en V = 97%

=(

14,06 + 2,260,98 ) + 17,94 + 2,28

0,970,90.990.990.990.98= 45,14 45

Recordemos tambin que se necesitara cierta potencia como para vencer a la inercia

esttica en toda la maquinaria pesada, y tambin es importante consideras las

prdidas del motor en s.

Por lo que la potencia ideal del motor requerido ser de 50 a 60 HP y una velocidad

nominal de 1165 RPM.

E. CALCULO DE LAS RUEDAS DENTADAS

RUEDA DENTADA A Y PION D

El clculo de los engranajes se puede hacer por tres mtodos:



Mtodo de AGMA

Usando la ecuacin de Barth y Hertz

Mtodo europeo

En el presente trabajo, el clculo de los engranajes, se usara el procedimiento de la

american gear manufacturers asociation (AGMA)

La potencia a transmitir N ser:

=

1234

Reemplazando los valores:

= 45,140,970,90,993 = 38,23

Velocidad de rotacin de la rueda: 18,5 RPM

Velocidad de rotacin del pin: 5,55 RPM

Angulo de presin: 20 FD Este ngulo es el ms usado ya que tiene la

ventaja de mayor capacidad y menores dificultades de interferencia.

Servicio continuo de 24 horas.

Material de los engranajes: Acero

Relacin de trasmisin.

=

=

5,55

18,5= 3

Nmero mnimo de dientes del pin por efecto de interferencia, de acuerdo

a la tabla N 2 es: 15.

DIMENSIONAMIENTO DE LOS ENGRANAJES

Calculo estimado de las distancia entre centros por criterio de resistencia la

fatiga (C)

C = (1+Mg

2)(

K

Mg0,013NP

0,3)(Pd

Satp)0,37 (4 13)

Donde:

C: distancia entre centros.

: Relacin de transmisin.



: Numero de revoluciones del pin.

K : Constante = 700

: Potencia de diseo

: esfuerzo permisible del pion, de la tabla N 9 para acero templado y

revenido.

= 23 /2 y una dureza de 260 BHN

Reemplazando el valor de la ecuacin (4 -13)

C = (1+3

2) (

K

30,013x5,550,3) (

38,63

23)

0,37= 500 mm

Calculo de la distancia entre centros por el criterio de desgaste superficial

C = (1+Mg

2)(

K1

Mg0,06NP

0,3)(Pa

Sacg2)

0,37 (4 14)

Donde:

K : Esta constante para un material de acero flucta entre 6200 a 8300 por lo que

consideramos en 7000

Sacg: Esfuerzo permisible del contacto del engranaje, de la tabla N 8 sera 78 Kg/mm2

Reemplazando el valor de la ecuacin (4 -14)

C = (1+3

2) (

7000

30,06x5,550,3) (

38,63

782)

0,37= 604 mm

Como se sabe los engranajes cilndricos de dientes rectos, la dimensin fundamental

por calcular es la distancia entre centros, de acuerdo a las recomendaciones en estos

casos se toma el mayor valor que lo podemos redondear en 600 mm.

Modulo mximo

M max =2C

Zpmin(1+Mg)

Reemplazando el valor de la ecuacin anterior:

M max =2x600

15(1+3)= 20

Con la siguiente relacin podemos construir una tabla, de tal forma podemos

aproximarla a la relacin de transmisin que conocemos:



ZP + Zg =2C

M

+

20 60 15 45 3

19 63 16 45 2,9

18 67 17 50 2,9

17 71 18 53 2,9

16 75 19 56 2,9

De la tabla anterior podemos escoger el menor y el que se aproxima ms a nuestra

relacin de transmisin.

Luego nuestro modulo ser M =16, con este valor podemos calcular los dimetros de

paso de los engranajes.

DP = MZP = 304 mm

Dg = MZg = 869 mm

El ancho del diente:

Como sabemos est dentro del rango recomendado:

8M F 12,5 M

Reemplazando valores que se tiene:

128 mm F 200 mm

Vamos a considerar un ancho de 140 mm.

Velocidad tangencial del pin:

=

60000 = 0,88 /

Calculo de la potencia a transmitir por el criterio de fatiga superficial, de acuerdo

al procedimiento recomendado por el AGMA

La potencia mxima a transmitir estar dada por:

P = 6,98x107(NPFCvI

CoCsCmCf)(

SacDPCLChCTCRCP

)2



Siendo:

: Factor de sobrecarga de los engranajes cilndricos de dientes rectos. De la

tabla N 3 = 1,25 para cargas de choques moderados

: Factor dinmico para engranajes de dientes rectos.

De la curva N3 = 0,95, para engranajes de alta precisin afeitados o

rectificados sometidos a cargas dinmicas.

: Factor de tamao para engranajes cilndricos de dientes rectos = 1

: Factor de distribucin de carga. De la tabla N 4 = 1,7 para engranajes

cilndricos de dientes rectos, engranajes de alta precisin con 100% de

contacto.

: Factor de condicin superficial. Este factor depende del acabado superficial,

de los esfuerzos residuales y de la plasticidad. = 1,1

: Factor geomtrico para peores condiciones de contacto.

De la figura (4-8), = 0,105

: Coeficiente elstico, coeficiente que depende de las propiedades elsticas

del material para los engranajes cilndricos de dientes rectos. De la tabla N 5

= 61 para ambas ruedas de acero fundido.

: Factor de vida, este factor ajusta la carga permisible para un determinado

nmero de ciclos de operacin, = 1 para 107 ciclos.

: Factor de relacin de durezas para engranajes de dientes rectos: = 1

: Factor de temperatura = 1, para condiciones ambientales normales de

trabajo.

: Factor de seguridad para engranajes de dientes rectos con una

confiabilidad de 99% de la tabla N6, = 1

: Esfuerzo permisible del contacto. Primeramente seleccionamos las

durezas del pin y del engranaje, de la tabla N7:

Pin: 265 BHN

Engranaje: 225 BHN

Ahora la tabla N8, Sacg = 78 Kg/mm2 , para una dureza de 260 BHN

Reemplazando los valores en la ecuacin (4-16), se tendr:

P = 6,98x107 (55,5x140x0,95x0,105

1,25x1x1,7x1,1) (

78x304x1x1

1x1x61)

2



P = 43,33CV > 38,23CV No va a fallar

Como la potencia a transmitir hallada es mayor que la potencia de diseo, quiere decir

que estamos en buen camino.

Calculo de la potencia a transmitir por el criterio de resistencia a la fatiga.

Potencia mxima que pondr transmitir el pin:

= 6,98107(

)

Siendo:

: Esfuerzo permisible del material, este esfuerzo varia en forma

considerablemente del tratamiento trmico, mtodo de forjado, mtodo de

fundicin y de la composicin qumica del material. De la tabla N9 se tiene,

= 23 /2 , para una dureza de 260 BHN

: Factor geomtrico, factor que contempla la forma geomtrica del diente, la

posicin de la carga que ms dao puede ocasionar al diente, la concentracin

de esfuerzos, y la reparticin de las cargas entre los dientes.

De la figura (4-11), = 0,34 y = 0,4

: Factor de vida, es difcil de precisar el factor de vida en los engranajes, ya

que los esfuerzos producidos, no son proporcionales a las cargas y la

concentracin de esfuerzos varia con el nmero de ciclos, = 1 para 107

ciclos y una dureza de 260 BHN

: Factor dinmico, este factor depende de los errores de esparcimiento y del

perfil de los dientes, la velocidad tangencial, la carga a transmitir por unidad de

ancho del diente

De la figura (4 - 10), curva N2 = 0,93, para engranajes de alta precisin

afeitados o rectificados sometidos a cargas dinmicas.

: Factor de tamao, factor que depende fundamentalmente del paso del

diente, de los dimetros de la rueda, del ancho del diente, de la relacin de la

profundidad de la capa endurecida y el espesor del diente y el espesor del

diente, tipo de tratamiento trmico y de la dureza del material. Por lo general

los aceros adecuadamente endurecidos son = 1

: Factor de distribucin de carga. Depende de los des alineamiento de los

ejes, de los errores de perfil del diente, de las deflexiones elsticas de los ejes,

cojinetes y ruedas. Estos originan que el contacto entre los dientes no sea



uniforme en todo el flanco o se efectu solamente un contacto parcial. De la

tabla N 4 = 1,7

: Factor de temperatura para engranajes que operan a temperatura que no

excedan a 71C, = 1

: Factor de seguridad, para clculos de resistencia a la fatiga. De la tabla

N11, = 1 para una confiabilidad del 99%

: Factor de sobrecarga de los engranajes cilndricos de dientes rectos. De la

tabla N 3 = 1,25 para cargas de choques moderados

Reemplazando los valores en la ecuacin se tendr:

P = 6,98x107 (304x55,5x23x16x140x0,34x1x0,93

1x1,7x1x1x1,25)

P = 89,7 CV > 38,23 CV No va a fallar

RUEDA DENTADA B Y C

La potencia a transmitir N en esta etapa ser:

N = PrequeridaMotor

xn1xn2xn3xn4xn5xn6 Pr Pc

: Potencia de laminacin del rodillo N2

: Potencia de perdida en los cojinetes del rodillo N2

Reemplazando los valores:

N = 45,14x0,97x0,9x0,993x0,98 17,94 2,88 = 16,65 CV

Velocidad de rotacin de del pin(B): 18,5 RPM

Velocidad de rotacin de la rueda (

nografia de proyecto de maquinas

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