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CALCULOS Y DISEÑO DE UNA MAQUINA SECADORA DE PLASTICOS HIGROSCOPICOS LUIS ENRIQUE DELGADO MONTES CARLOS EDUARDO TOBAR YEPES _. : \ft a f453e Z l8f .. .:f.iil"+."* 1'1::., '.,':' ' ''" .' :'" ..'l-i t lltl[lllülüllltul{]tutu|illtil ,. .-*; CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTE DIVISION INGENIERIAS PROGRAMA MECANICA 1 992

CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

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Page 1: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

CALCULOS Y DISEÑO DE UNA MAQUINA SECADORA

DE PLASTICOS HIGROSCOPICOS

LUIS ENRIQUE DELGADO MONTES

CARLOS EDUARDO TOBAR YEPES

_.

:\fta f453eZ l8f .. .:f.iil"+."* 1'1::., '.,':' ' ''"

.' :'" ..'l-i

t lltl[lllülüllltul{]tutu|illtil ,. .-*;

CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTE

DIVISION INGENIERIAS

PROGRAMA MECANICA

1 992

Page 2: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

CALCULOS Y DISEÑO DE UNA MAQUINA SECADORA

DE PLASTICOS HIGROSCOPICOS

LUIS ENRIQUE DELGADO MONTES

CARLOS EDUARDO TOBAR YEPES

Trabajo de grado presentado comorequisito parcial para optar el tftulode Ingeniero Mecánico.

Director: Hugo Cenen Hoyost.M,

CALI

CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTE

DIVISION INGEN¡ERIAS

PROGRAMA MECANICA

1 992

Page 3: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

I

+6 u .gtiD tgJcV/GI

Nota de aceptación

Aprobado por el comité de trabajo en

cumplimiento de los requisitos exigidos

por la Universidad Autónoma de

Occidente para optar el tltulo de

Ingeniero Mecánico

Cali, Mayo de 1992

Page 4: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

DED'CATORIA

Esta meta alcanzada la dedicamos a cada uno de nuestros padres, por esa

voz de aliento y apoyo prestados durante el trayecto de nuestra carrera.

Page 5: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

AGNADEC'M'Etr7OS

A nuestros amigos y compañeros con los que compartimos estos años de

estudio.

Al S.E.N.A. ASTIN, en especial a los Ingenieros Rodrigo Cabal y Alvaro

Jaramillo por la asesoria prestada en la ejecución del proyecto.

Al director del proyecto Ingeniero Hugo Genen Hoyos, por compartir con

nosotros su gran experiencia en la realización de este.

Al Ingeniero Alvaro Collazos, por la oportuna as€soria prestada en la

ejecución de la obra.

Al Departamento de Diagramación y Fotocomposición de ALFATEXTOS

Ltda, por la edición de la obra.

A COIN Ltda; en especial al Ingeniero Edgar Rubio por sus

recomendaciones y asesorias.

A la Universidad Autónoma de Occidente.

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Page 6: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

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ÍABLA DE COTTET'DO

INTRODUCCION 1

1. COMPOSICION Y MANIPULACION DE MATERIALES 3

1.1. FLUJO AUTOMATICO DE MATERIAL Y PRECOND¡CIONAMIENTO 3

1.1,1, Secadores de materiales plásticos 4

1.1,1.1. Secadores callentes 6

1,1.2, Sistema central de aire cal¡ente I1 .1 .2,1 . Aire caliente de secado 10

1 .1 ,3, Sopladores deshumificantes 13

2. MATERIALES TERMOPLASTICOS 18

2.1, FORMA DE SUMINISTRO 18

2,2, SELECCION DE MATERIALES 19

2.2,1. Polietileno. (P.E) 20

2.2.2. Polipropileno. (P.P) 21

2.2.3. Policloruro de vinilo, (P.V,C) 22

2,2,4. Poliestireno. (P.E) 23

2.2.5. Copolfmero estir€no-acrilonitrilo, (S.A,N) 24

2.2,6,' Copolimerizado de acrilo nitrilo butadieno y estirol. (A.B.S) 25

2.2.7. Policarbonato. (P,C) 26

2.2.8. Polimetacrilato de metilo. (P.M.M.A) 2T

Page 7: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

2.2.9.

2.2.10.

2.3.

3.

3.1.

3.2.

4.

4.1.

4.2.

4.3,

4.3.1.

4.3,2.

4,4,

4.4.1.

4.4.2.

4.4.3.

4.4.4.

4.4.5.

4.4.6.

4.4.7.

4.4.8.

4.4.9.

4,4.10.

4.4.11.

4.4.11.1.

4.4,11.2.

Poliamida.(P.A)

Acetato de celulosa. (C.A)

TEMPERATURA DE SECADO

TRANSPORTE NEUMATICO

GENERALIDADES

REQUERIM¡ENTOS

CALCULOS

INFORMACION GENERAL

DATOS DE DISEÑO

DENS¡DAD

Temperatura absoluta

Densidad absoluta

PARAMETROS DE DISEÑO

Cálculos de los C.F.M

Diámetro de la tuberfa

Velocidad corregida del aire

Velocidad de flotación

Velocidad relativa

Velocidad del material

Aire requerido de transporte

Material de carga

Pies cúbicos de aire por libra de material

Altura de presión equivalente del aire para una pulgada de agua

Pérdidas debidas al flujo de material ó pérdidas por recorrido

Pérdidas de levantamiento en tramos verticales

Pérdidas horizontales

28

29

30

32

32

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35

35

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36

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42

42

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45

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46

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47

47

48

48

Page 8: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

4.4.11.3, Pérdidas de aceleración

4.4.11.4. Pérdidas por codos

4.4.11.5. Pérdidas dEbidas al flujo de aire

4.4.11,6, Otras pérdidas

4.4.11.6.1. Pérdidas de presión debidas a una contracción

4.4,11.6.2. Perdidas de presión debidas a una ampliación

4.4.11.7. Pérdidas debidas al ciclón

4.4.1 1.8. Pérdidas por accesorios

4.4,12. Presión estática

5. VENTILADORES

5.1. DEFIN¡CION

5,2, APLICACIONES

5.3, CLASIFICACION SEGUN LA DIRECCION DE FLUJO

5.3.1. Ventiladores axiales

5.3.2. Ventiladores centrífugos

5.3.3. Ventiladores de disco

5.3.4. Ventiladores con paletas múltiples

5.4. APLICACIONES Y SELECCION

5.4.1. Datos

5,4,2. Dimensionamiento

49

52

54

54

58

61

61

61

64

67

67

67

68

68

70

70

72

72

73

77

6, SISTEMAS DE LIMPIEZA DE A¡RE 80

6.1. SISTEMAS DE EQUIPOS COLECTORES DE POLVO 81

6.1.1. Grados de concentración y tamaño de partfcula contaminante 81

6.1,2, Grado de colección requerido 81

6,1.3. Caracterfstica del flujo de aire o gas 82

6,1.4. Caracterfsticas del contaminante 83

Page 9: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

6.1,5.

6.2.

6.2.1.

6.2.1.1.

6.2.1.2.

6.2,1.3.

6.2.1,4.

6.2.1.5.

6.2,1.6.

6.2.2.

6.2.2,1,

6.2,2.2.

6.2.2.3.

6.2.2,4.

6.2.2.5.

6.2.2.6.

6.2.2.7.

6.2.2.8.

7.

7,1 .

7.2.

7.2.1 .

7.2.2.

7.2.2.1 .

7.2.2.2,

Requerimientos de energfa

METODOS DE EL¡MINACION DE POLVOS

Colectores ciclónicos

Ciclones sencillos

Ciclón de gran eficiencia

Giclón liso de espiral

Tipo de gran caudal

Policiclones

Extractores multicelulares ó extractores centrifugadores

mecánicos

Cálculos

Diámetro ciclón

Diámetro ducto de escape

Diámetro del ducto de descarga inferior

Ancho a la entrada del ciclón

Altura a la entrada del ciclón

Longitud interna del ducto de escape del ciclón

Altura total del cono

Altura del cono truncado

TRANSFERENCIA DE CALOR

CANTIDAD DE CALOR

RESISTENCIA ELECTRICA

Materiales para las resistencias

Cálculos

Corriente por fase

Corriente por resistencia

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83

83

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84

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90

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g2

94

94

98

98

98

101

101

Page 10: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

7.3.

8.

8.1.

8.1.1.

8.1.2.

8,2.

8.2.1.

8.3

AISLAMIENTO TERMICO

EOUIPOS Y ACCESORIOS

VALVULAS

Válvulas de mariposa

Válvula Esférica

TOLVA

Dimensiones

REOSTATO

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA

101

108

108

108

109

109

110

111

112

114

lx

Page 11: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

FIGURA 1.

FIGURA 2.

FIGURA 3.

FIGURA 4.

FIGURA 5.

FIGURA 6.

FIGURA 7.

FIGURA 8.

FIGURA 9.

FIGURA 10.

FIGURA 11.

FIGURA 12.

FIGURA 13.

FIGURA 14.

FIGURA 15.

FIGURA 16.

FIGURA 17.

FIGURA 18.

FIGURA 19.

LISTA DE F'GURAS

Difusor satélite

Plena tolva de secado

Diagrama de flujo del secador de aire caliente

Diagrama de flujo del sistema deshumificador seco

Velocidad de transporte

Diagrama de VM, en el ciclo de secado

Pérdida de fricción en ductos por cabeza de velocidad

Factores de corrección para tubos y ductos rugosos

Dispositivo venturi

Caída de presión en ciclones a condiciones de operación

Tipos de ventiladores

Tipos de rodetes

Paleta hueca curvada hacia atrás

Ventilador turbo

Dimensiones del ventilador

Ciclón sencillo

Ciclón de gran eficiencia

Ciclón liso con conducto en espiral

Ciclón de gran caudal

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Page 12: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

FIGURA 20. Colector policiclónico

FIGURA 21. Dimensiones del ciclón

FIGURA 22. Diagrama resistencias

FIGURA 23. Válvula de mariposa

FIGURA 24. Válvula esférica

FIGURA 25. Dimensiones de la tolva

89

93

102

109

110

110

Page 13: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

''JgÍADETABLAÍs

TABLA 1, Características de algunos plásticos

TABLA 2. Velocidades promedios y volúmenes de aire requeridos

para el transporte de materiales a presiones bajas

TABLA 3. Presión según la altitud

TABLA 4. Coeficiente de fricción (f) para varios materiales al

deslizarse sobre el acero

TABLA 5, Longitud equivalent€ para codos

TABLA 6. Datos en el diseño de dustos de trabajo

TABLA 7. Capacidad de ciclones de 2" y 6" de caida de presión

TABLA 8. Viscosidad del aire

TABLA 9. Ventiladores tamaño 6"

TABI-A 10. Ventiladores tamaño 8"

TABLA 11. Especificaciones del motor

TABLA 12. Propiedades del aire

TABLA 13. Propiedades de metales, aleacion€s y materiales para

resistencia

TABLA 14. Diámetro de los hilos de cobre que funden para un valor

de corriente determinado

TABIá 1 5, Especificaciones

TABLA 16. Espesores óptimos de aislamiento para tuberlas

31

34

41

50

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76

76

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99

Page 14: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

NESUIüEN

El proyecto consiste en realizar los cálculos y el diseño de una secadora de

plásticos, con elfin de eliminarfallas presentes durante elproceso de elaboración

de las piezas.

En este proyecto se recomendará la temperatura de secado para los diferentes

tipos de plásticos, tanto higroscópicos como no higroscópicos, comercialmente

usados en la industria.

Esta máquina se encargara de generar ciclos mediantes los cuales se calentará

la carga de plástico, hasta una temperatura en la cual pierde un porcentaje de

humedad por evaporación; asf, mediante la temperatura y la velocidad de

transporte de la corriente de aire dadas por un conjunto de resistencias y un

ventilador, se logra qu€ en un corto tiempo las partfculas (peletizados) tengan un

calentamiento constante y completo alrededor de sf mismas, sin alterar su estado

flsico. De esta manera se puede evitar fallas en las piezas como: piezas con

transparencia turbia, superficies irregulares y escamosas, burbujas internas,

superficies exfoliadas, inestabilidad de forma y dimensiones, rEsistencia insuficiente

de la pieza y finalmente líneas de flujo marcadas.

xill

Page 15: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

lNTNODUccTON

A pesar del almacenaje más cuidadoso, la absorción de agua en los plásticos

puede ocurrir por la humedad que contiene el medio ambiente (en este caso el

proceso es lento), modificando la rEsistencia de los plásticos, produciendo vapor

y burbujas durante la disgregación, perjudicando la superficie. Es por esto que las

muestras se acondicionan antes del proceso de elaboración de las piezas.

La presencia de agua tiene el inconveniente de causar en los peletizados un

aumento de volumen y falta de estabilidad en sus dimensiones. Por esto, para

obtener una eficiente transformación de los plásticos se hace necesario un

secado preliminar para evitar fallas en el acabado de las piezas.

Existen en el mercado estufas industriales, cuyas capacidades sbn adecuadas al

rendimiento de plastificación de las máquinas transformadoras, en estas máquinas

los peletizados son colocados en tamices en capas uniformes y delgadas, la

calefacción es regulada a través de termostatos, los cuales calientan el material

eliminando una parte considerable de la humedad. En estos equipos se presenta

la desventaja del manejo de material, porque es n€cesario retirar de la estufa el

material e introducirlo en la tolva de la máquina procesadora; durante este

L--*---- -';¿,)-

Page 16: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

2

trayecto el material a perdido parte del calor ganado, absorblendo humedad del

. medio ambiente.

El presente proyecto tiene como objetivo calcular y diseñar un sEcador de

plásticos, el cual generará corrientes de aire caliente para mayor rendimiento y

transporte neumático para alimentación simultanea con material uniformemente

8eco.

Page 17: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

T. CON',PO.S'C'O'U Y TüAN',PULAC'ON

DE TüAÍENTAI.ES

1.1. FLUJO AUTOMATICO DE MATERIAL Y PRECONDICIONAMIENTO

Con el incremento de la demanda para una alta rata de producción y consumo de

material, el volumen de material movido mediante un plano tfpico del proceso,

tiene un crecimiento formidable. Actuando el peso de la carga con la máquina, con

esta demanda es frecuente favorecer más alla los lfmites ffsico y prácticos. Con

Eso se crea una necesidad por automatización.

Este es también un crftico factor económico, el proceso es capacitado para

aumentar la calidad de los productos durante todos los ciclos de trabajo de todas

las máquinas, asf este aumento de desechos generados es mfnima. Una condición

esta jugando un papel sobre el control de la calidad, es el propio

precondicionamiento de los materiales sensitivos de humedad antes de entrar a la

máquina procesadora.

Estos dos elementos (automático flujo de materialy precondicionamiento) ofrecen

muchas ventajas secundarias para el proceso. Primero entre estos dos procesos

estan quienes tienen facil almacenamiEnto y capacidad de implantar colores, es de

economfa escencial en la compra de materiales incoloros en tamaños

Page 18: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

4

cuant¡tativos un precio más bajo, en un espacio de ahorro almacenado y en

problemas de inventario reducidos.

El precalentamiento y el secado automático de materiales en el proceso mecánico

puede estar otra vez vigente de un secado sn horno, el cual envuelve entregando

carga y permitiendo la exposición del material a la humedad del amblente, en estos

viajes desde el horno hasta la máquina.

La selección de materiales entrega equipos dependientes en: 1- Eltipo de material

(peletizados, polvos, etc), 2- el aumento de mAterial necesarios para guardar con

el proceso, 3- la distancia vertical y horizontal sobre los materiales los cuales son

movidos, y 4- elfuncionamiento especial de los equipos encontrando el proceso

requerido.

l.l .1. Secadores de materlales pláetlcos. Algunos plásticos son generalmente

higroscópicos en natural y sensibles a la humedad, lo cual significa que ellos

necesitan precalentamiento controlado y completo secado anterior al proceso de

asegurar la superficie y solida calidad para el cualfueron seleccionados.

Mientras materiales no higroscópicos pueden no requerirsecado deshumificante,

ellos llevarian superficies humedas, siendo removidas antes de procesarlas

mediante el uso de secadores de aire caliente. Este precalentamiento también

remueve una variable de procesos, el material es mantenido a una temperatura

constante circularmente. Esto significa mejorar el ciclo e incrementar la produc-

ción. El mayor de los tipos aceptados de materiales plásticos secados usan un

sedazo molecular desecante atravez del cual el aire es pasado para

Page 19: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

5

deshumificación . Este sedazo atrapa moleculas de humedad, pero permite que las

moleculas de aire pasen. Entonces el airE seco es calentado hasta una

temperatura predeterminada y entregada a el materlal pláetico, usualmente se

hace en tolvas especiales de secado. Elalre seco recoje la humedad del plástlco,

y es llevado de nuevo dentro del secador para deshumificarlo y recalentarlo. El

desecante es perfodicamente retirado del flujo de secado para una alta

regeneración de calefacción, el cual lo purifica de alguna humedad recojida.

El buEn desempeño en elsecador, depende en exclusiva del aire ambiente, iusto

como importante es el aire puesto a atravezar y la propia medición de unidades o

sistemas para hacer el trabajo necesario en cada máquina. Un tfpico

deshumificador puede usar cuatro continuos cartuchos rotativos desecantes. Las

camas son rotadas lentamente mediante una válvula de cartucho estacionaria.

Elsoplado regenerativo y calentamiento son separados completamente desde el

proceso de aire, El múltiple medidor es tal que al comienzo de la cama regenerativa

es conducida sobre la corriente, una cantidad de procesos de aire es combinada

dentro de este para enfriarlos. Desde la cama enfriada se procesa aire debiendo

ser recalentado antes de enviarlo a la tolva secadora, parte de el calentamiento

lanzado dentro del desecante durante la regeneración es salvado y enviado al

proceso.

También disponibles son unidades de.torres gemelas con dos alternativas de

camas desecadas. Estas unidades transfieren dEsde la cama desecada húmeda

hacia una regenerada con un tiempo básico. Para el proceso con distintas

máquinas pequeñas algunas de las cuales podrían comprometer una necesidad de

Page 20: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

6

secado, tienen que ser introducidos, secadores individuales compactos que

aumenten sobre el lado de la tolva secadora.

1.1.i.i. Secadores callenteg. Cuando se presenta humedad en el proceso de

formado, este tiende a causar defectos en los moldes mismos, como

irregularidades en los productos moldeados pliegues, marcasy posiblefragilidad.

En muchas ocaciones encierra determinados mohos adheridos. Estos tipos de

defectos no deben ser permitidos en los productos terminados'

Los plásticos estan clasificados en dos categorias de acuerdo a su humedad:

1 ,- Nohigroscópicos: Son los plásticos en los cuales existe humEdad adhErida a las

caras de los peletizados. El polietileno (PE), polipropileno (PP) y poleofinas son

usualmente plásticos no higroscópicos. Estos plásticos son desecados con un

soplado de aire caliente sobre el material a evaporar la humedad y conducido fuera

de la unidad secante.

2,- Higroscópicos: Estos plásticos absorben humedad por dentro de los peletiza-

dos o granulos, formando moléculas adheridas al material. MaterialEs higroscópi-

cos comunes son el nylon, Acrilo nitrilo Butadieno Estileno (ABS), Acetato de

Celulosa (CA) y otras recinas plásticas, Estos plásticos pueden secarse solamente

con movimientos de humedad desde el material deshumificado usando aire

caliente.

Algunos equipos usan ambos secados con aire caliente y secado deshumificado

en el difusor cónico de aire y tolva de aire. Un difusor de aire es proyectado a ser

Page 21: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

COMPONENTES

1. Place dc cügs Manualcon cublcrt¡ mwlblc,

2. Trsmpa cónlca dc alrc3. Sdldr a la etmó¡lcr¡ o rctorno

rl sccrdor4. Tolve5. Dllu¡or cónlco pcrforado dc 6lrc

y cono dcrüador dc matcrl¡l6. Tubo llcxlblc7. Entr€g¡ dc elrc callcnte eeco

FIGURA l. Dltusor satéllte.

F¡,rENTE: PlIttq EoSt¡¡¡bS ¡¡¡ldbol

usado en existencia de una tolva de carga. El aire seco es conducido dentro de la

tolva con un forro flexible mediante una caperuza en la cima de la tolva, la cual esta

conectada con un tubo flexible de el difusor satélite. fl¡u¡,¡ l. Este satélite esta

constitu¡do por una sólida hoja de metal cónica en medio de la cima de el difusor

y lámina cónica perforada en el fondo para dispersar el aire caliente hacia el

material plástico. Una trampa cón¡ca está también incorporada dentro del sistema

de aire para prevenir la contaminación ambiental a la entrada de la tolva, Una tolva

de vacio o tolva proporc¡onal puede ser agregada en la cima de la trampa cónica

de aire para la carga automática de la tolva.

La tolva de secado puede ser adquirida o reemplazada por tolvas estandarizadas

cuando es necesario una gran capacidad. El rango de la tolva de secado va de

tamaños de 50 hasta de 6.000 libras de capacidad. Este se basa en un peso

proporcional del plástico con una densidad de 35 lbs/p¡e3. Plena tolva de secado

Page 22: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

I

puede adquirirse con une máquina elevadora que puede tener capacidades de 50

a 4.000lbs o una unidad elevadora de piso con capacidades de 50 a 6.000llbras

de margen. Plenas tolvas tienen unos conos desviados que pueden ser agregados

con un diseño semejante. Los diversos conos sirve n para dos propósitos: Primero

obligan una uniforme distribución del aire en plena tolva de secado, fuera de los

diversos conos El calentamiento del aire llevarfa el camino de flujo, el cual estarfa

en medio dE la tolva. Segundo los diversos conos presentan una desigualdad de

flujo de los plásticos a travez de la tolva. fl¡urr2. Con los diversos conos el materlal

fluirfa atravez de la tolva en un reflejo horario con el material plástico En el centro

de la tolva, fluyendo atravez de la tolva en un mayor margen que el material de

los lados. La desventajas de estos, esta en que el material en el centro de la tolva

no pasarfa con el suficiente tiempo en la tolva propiamente seco. El material en los

lados de la tolva tienen además la tendencia a plastificarse debido a la excesiva

l\

COMPONENTES

1, Plecas de carga manual concublcrtas movlblee

2. Trampa cónlca de alre3. Abrazadcra tuperlor sutpendlde

con empeque4, Secclón del tenque5, Cono dc¡vlador6, Abrezadcra Inlerlor ruependlda7, Dlfu¡or cónlco perlorado de alre8. Cono ¡nbrlor exierlor9. Entrad¡ al purllicador

10. Place loportc cusdnda1'l . Srllda de drenalc12, Puerta desllzanie13. Entrega de elre cellonte seco14. Vldrio de ob¡eryacion15. Rotorno da alro el ¡ccedor

HCUflA 2, Plenatolva de secado

FT BNIE: Plúthr Esg¡¡.ori$¡ü¡dbool

Page 23: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

I

exposición alcalor. Los diversos conos obligan al material plástico en elcentro a

mezclarse con el plástico de los lados, lo cual asegura que el plástico siga en la

tolva por eltiempo recomendado de secado. Recientes avances se han hecho en

la tecnologfa de la tolva con la introducción de la alta eficiencia plena de la tolva

de secado. Esta nueva alta eficiencia esta prevenida de la pérdida de calor. La alta

eficiencia previene un 20 % más calor que la carga plena de la tolva. Este ahorro

retenido viene a significar ahorro en el consumo de energfa. Esta alta Eficiencia

plena tiene un wattiage bajo de densidad caliente, instalado en la base de

calentamiento de la entrada de aire hasta el soplador de aire caliente y circulando

Este aire caliente a travez de la tolva.

El material plástico en la tolva es protegido del excesivo calentamiento por un

innovador sistema de pantallas acusticas, este canaliza el aire callente de el

calentador hasta el difusor cónico.

1.1,2, Sletema central de alre callcnte. Otros sistemas proveen un slmple

secador para cada máquina, pudiendo ser costoso para el proceso, quienes

nEcesitan secadores facilitados únicamente En ocasiones. Una alternativa podrfa

ser instalar un sistema de aire central de secado, este suministra automática

regeneración convenlente para todas las máquinas, y extiende el costo de estos

mediante el número de máquinas en servicios. Elsecador es usado únicamente en

esas máquinas que la necesitan, sin cambiar el equipo o congestionar el área de

moldeo.

El calentamiento de el sistema central es una simple fuente de bajo punto de rocfo,

aire deshumificado, un no-calentamiento pero coritinuo, disponible de entregar a

alguna máquina en el sistema, Una tolva especial de secado usualmente aisla y

:i\c:i.

liI

Page 24: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

10

mide la exposición recomendada de tiempo al atravezar el secador, reemplazando

la normal tolva de la máquina. En el lado de cada tolva de la máqulna, o un marco

por cerrar, es un individual precalentamiento que se toma de elairececo desde la

fuente central atravezando una lfnea común, calentando el aire a la temperatura

seleccionada para esta estación del material, y entregandola a este. El

precalentamiento es soplado moviendo el aire seco arriba atravezando el material

y entrando al retorno lfnea aire, el cualtransporta la humedad cargando aire desde

todas las estaciones dE nusvo a la deshumificadora central.

1,1,2,1. Alre callente de ¡ecado. Los plásticos nohigroscópicos son secados

usualmente con aire caliente seco y tolvas plenas o en difusores de aire reunidos.

Para calentar aire seco es en una máquina de relativa simplicidad. Esta consiste

en calentar y en soplar aire. El aire caliente puede ser controlado

termostáticamente a 300'F.(Fahreiheit) con una cepacidad de 60 a 1.000 C.F.M.

(Pies cúbicos por minutos).

Este calentamiento de aire seco trabaja con aire ambiente lanzandolo hacia un

filtro de aire seco mediante el soplado por intermedio de elementos calefactores.

El aire caliente es soplado hacia la tolva por los tubos flexibles. Una vez el aire

caliente pasa atravez del material plástico evapora la humedad, regresando al

interior en forma de vapor, y moviendo el vapor fuera atrás de las tolvas al aire

ambiente. fl¡un¡ 8. El aire caliente también tiene la función de precalentar el material

plástico llevandolo después hasta la temperatura de moldeo. Cuando este calor

aprovechado es usado, se requier€ menos calor en el proceso de moldeo y reduce

el consumo de energfa. Muchos factores se tiene en consideración de acuerdo al

sistema de secado del aire caliente. El primero es el material plástico. El material

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Page 26: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

12

agregado tiene un tiempo especifico de residencia. La temperatura del aire seco,

es también una certera temperatura en la cual el material estarfa seco, es también

crftica a prevenir derretimiento o plastificación de el materlal en la tolva. Otras

conslderaciones cuando secamos, material nohigroscópico es la tasa de

producción, en térmlnos simples la cantidad de plástico (peso) usado en tiempo

lfmite de una hora; llevando estos dos factores (tiempo usado y también produc-

ción) dentro de las consideraciones, la selección óptima permite que el plástico

entre a la tolva y trabaje lentamente bajo la ruta del fondo de la tolva por hora y

media de residencia (muchos plásticos higroscópicos tiene un tiempo de

residencia de hora y media) y tiene una segura rata de producción. Un

calentamiento de aire seco puede estar ahora basado en los C.F.M. de rango

necesarios para secar el plástico. Por ejemplo, un sistema dg una máquina de

moldeo por inyección tiene un molde que usa tres cargas de poliestileno con un

tiempo total del ciclo de un minuto. En una hora esta máquina de moldes usa 180

cargas de material.

En un continuo flujo automático delsistema de tolvas, en un aumento adicionalde

90 cargas de polietileno, puede ser necesaria en la tolva de secado, asf cuando el

material entre en la cima de la tolva puede gastar hora y media en la tolva antes

de entrar a la máquina de moldeo, la tolva con una capacidad manejable de 270

libras de material, serfa de una unidad de 400 lbs de capacidad. Una tolva

enmohesida esta llena a esta capacidad por propia operación de latrampa cónica

de aire, la cual evita que la contaminación del airE entre a la tolva. Esta tolva

tendrfa que ser llenada con 400 cargas de polietileno. Un térmostato sErfa

instalado en la tolva para obtener una verdadera lectura de temperatura. Puesto

que un certero aumento de calor es perdido mediante un tubo flexible desde el

calentador de aire seco hasta la tolva plena de sEcado. Allíestan dos alternativas

Page 27: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

13

en el sistema de secado: el primero serfa sustituir unatolva plena de alta eficlencia

sn lugar de una tolva plena estandarizado, calentando en base de una

construcclón de la tolva plena de alta eflciencia por la pérdlda de calor en los tubos

flexibles. La otra alternativa ss un secador de alta eficiencia, comblnado con una

tolva plena de alta eficiencia que es una unidad aislante con el calor de la base de

la unidad. Esto es también teniendo un soplador de aire adherido a la tolva plena.

Esta alta eficiencia del secador del aire caliente eliminan los tubos OJ *re que

normalmente usan los sistemas convencionales de secado.

1.1.3. Sopladorc¡ deshumlflcantcs. Los plásticos higroscópicos necesitan

secarse mediante el uso de secadores deshumificados. Los secadores

deshumificados absorben la humedad contenida en los materiales plásticos,

usando secadores de aire caliente conducido a lo largo de un punto de rocio de

-40"F. Este es obtenido por el uso de gotas desecadas. Estas gotas dEsecadas son

molecularmente tamizadas las cuales producen sintéticamente cristales metállcos

aluminosilicados. Toda humedad es removida desde los cristales durante su

manofactura. La principalventaja de estos cristales esta en que alla los cambios

son, muy pequeños en su estructura cuando son añadidas o removidas, las

moleculas tamizadas pueden secar materiales húmedos con contenidos bajos de

hasta 35 partes por billón,

Las moleculas tamizadas son en parte hasta una clase de componentes llamados

Zeolite. Los Zeolites se caracterizan 6n liberar agua cuando se calientan y

absorber agua cuando son enfriados. Las moleculas tamizadas son adquiridas en

gfobulos de 1116 hasta 1/8 de pulgadas de talla. Estos globulos son una

combinación de 20 % barro obligatorio y 80 % cristales, Los cristales tienen un

Page 28: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

14

rango de tamaño de 1 a 10 micrones. Los barros y cristales son mezclados y

formados dentro del peletizado por un extrusor. Los peletlzados son luego secados

en un horno que forza al remanente de agua a salir. Estos globulos son llevados

en una cama bote desecante, el cual es un cilindro redondo con una malla de anjeo

sobre elfondo. Una capa de gotas de 1/8 de pulgadas de diámetro es extendido

sobre el tope del anjeo. Una capa de 1/16 de pulgadas es extendido sobre el tope

de la primera capa. Una capa de gotas de 1/8 de pulgada produce la tercera y capa

final. Un anjeo es empleado sobre eltope de la gotas. Las gotas de 1/8 de pulgada

siguen sobre el anjeo facilitando un flujo de aire propio. Pequeñas gotas siguen en

la reja limitando elflujo de aire. Camas desecadas tienen un mayorfluJo de aire en

la posición vertical.

Allf son dos clasificaciones por el sistema de secado: sistema de absorción de

cama simple, el cual usa una cama desecada y un sistema de absorción

mrllticama, qu€ usa dos o más camas desecantes. Secadores deshumificantes

operan en un sistema de curvas cerradas. El aire es conducido atravez de un filtro

sobrE el inicio y enviado a la cama desecante hasta absorber el aguafuera del aire,

cuando las moleculas de agua son absorbidas por las gotas desecadas,

(aproximadamente 1.800 BTU por libra de humedad liberadas causan en el aire

elEvaciones aproximadas a los 19o F), el aire viaja hacia el calentador unitario

donde la temperatura del aire es conducida hasta el secador especffico de

temperatura. El aire deshidratado es luego circulado atravez del plástico en la tolva

de secado. Luego el aire es llevado fuera de la tolva y reciclado atrás mediante la

unidad repitiendo el proceso.

Eventualmente el proceso llega a saturarse con la humedad y tiene lugar esta

regeneración . Este es donado por un soplador de aire caliente hasta una

Page 29: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

15

temperatura de 550 "F por nledio de camas desecadas. La elevación de

temperatura conduce la humedad fuera de la cama y dentro del medlo amblente.

Este proceso varfa con los diferentes tipo de secadores deshumificados. Algunos

secadores manofacturados tienen una cama desecadora en sus secadores. Estas

camas son regensradas por movimientos de la cama desecante y colocados sobre

una máquina especial de regeneración . El otro tipo de cama simple usada es una

cama rotativa. La cama gira lentamente mientras una parte de la cama esta sobre

el ciclo de trabajo removedor de humedad; la otra región de la cama está sobre el

ciclo regenerativo. Este tipo de secador deshumificado tiene una mayor

desventaja; el escape de la humedad desde la parte de trabajo de la cama hasta

el lado de regeneración de la cama. Este previene al desecado de operar a una

completa capacidad. Un multiple sistema de absorción de cama desecada es de

mucha eficiencia en el metodo de secado. Una cama común de absorción coloca

este doble sistema de cama. En un sistema doble cama, una cama esta en lfnea

con el material seco, mientras tanto la otra cama esta en el ciclo de regeneraclón.

Allf estan los dos tipos de flujo de aire dirijido hacia la cama regeneradora de

secado contra-corriente y co-corriente, Cuando la cama desecante este en el

modo de trabajo, las camas actuan como una esponja arrojada a un lado de é1. El

agua que no es ganada se dispersa igualmente a travez de la cama. Aquellas

camas ocacionan un contacto con la humedad aérea queriendo cambiar la primera

humedad. Una vez que estas camas alcanzan un punto de saturación, otras camas

en proximidad de volverse saturados se cierran . Este proceso continua hasta

todas las camas saturadas.

En la regeneración contra-corriente elaire fluye atravez de camas desecadas en

la dirección opuesta alflujo de trabajo del aire. Esta forza la humEdad fuera de la

cama desecante opuesta a la dirección sobre la cual esta entrando. Elsecado en

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16

la cama desecante no esta obteniendo un uso sobre el proceso de trabaJo

mandando gotas con un soplador de aire caliente, ese puede romper los rápldos

bajos que estas camas consiguen constantemente saturados.

Elflujo regenerativo contra-corriente es un flujo de aire regenerativo en la misma

dirección que el flujo del aire de trabajo. Este tiene la ventaja de usar todas los

gotas de trabajo en la cama. La desventaja es el incremento en el tiempo de

regeneración , Allí son otros factores, esos mohos estan recibiendo adentro

consideraciones con contra-corriente y flujo co-corriente, tal como cargas

residuales En los finales de las camas.

El proceso dE secado es iniciado teniendo el movimiento de alre mediante el

proceso de aire filtrado por las rejas, por medio del proceso de soplado de aire

dentro de la base de las camas desecadas, asf, elaire deseado es enviado abajo

a unos -40' F punto de rocio. El aire es después enviado hacia los calentadores

donde es calentado a una determinada temperatura dependiendo del tipo de

plástico que es usado. El aire es entonces enviado por medio de una manguera

hacia una plenatolva de secado. En el secado, el aire caliente es circulado atravez

del material plástico y expulsado por la trampa de aire del sistema, este aire retorna

hacia el proceso de contacto del aire filtrado y es repetido a sf mismo. Fl¡unr ¡1.

El secador deshumificado es de tamaño similar a un sistema calentador de alre

seco. La tolva es medida de acuerdo a la rata de producción multiplicado por el

tiempo de residencia. El secador es medido sobre una rata de flujo dE 50 F.P.M.

( pies por minutos ). Si la rata de flujo es mayor, el material serfa soplado por todos

los lados de la tolva. Algunas ratas de flujo considerablemente menores de 50

F.P.M., pueden no tener ninguna velocidad de secado del material plástico por

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Retorno de elre.la i\t

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COMPONENTES

1. Placr¡ dc carga münuel concublcfhr movlble¡

2, Trrm¡ cónlca dc alre3. Abraz¡dcn rupcdor

rurpcndlda oon cmp¡quc4. Sccclón dcl hnquc5, Cono dcsvlador8. Abraz¡dcn Infcrlor

ruspendlda7. Dlfu¡or cónlco perlor¡do de

alre8. Cono lnlerlor odertor9. Entrul¡ al pufficador

10. Place ¡oport¡ cuadrrde11. Sellde dc drunaJc

12, Puert¡ de¡llz¡ntc13. Entega dr alre illicnte tcco14. Vldrlo de ob¡ervaclon15. Retorno de dre d sccedor

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Entregede elre.

Secador deehumlllcsnta.

FIGURA 4. Dlagrama de fluJo del slstema deshumlflcador seco.

FUEIITE: Ph¡tb E¡tiffih¡ tüldM

ejemplo, sobre dimensionando un s¡stema deshumificante, asume una rata de

producc¡ón de 60 libras/horas de material ABS. El ABS tiene un tiempo de

r€sidencia de 4 horas, 60 libras/horas por 4 horas son 240libras. Elaumento de

material remanente en latolva esta ordenada para consegu¡r elcorrecto tiempo de

residencia es 240 libras. La correcta elección de latolva esta a unos 4OO libras de

capacidad en la tolva. Este secaría los p!ásticos adecuadamente a 50 C.F.M.

Otros factores tienen que estar trabajando dentro de las consideraciones puestas al

mismo tipo de humedad. Si después una máqu¡na ss móvil da la misma clase de

material, €ste puede estar más aventajado un sistemac€ntralde secado con un largo

s€cadory unatolva central plena de secado. El sistema central del proceso del material

para los var¡os procesos de la máquina. Un secador central deshumificante puede s6r

tambien usado con una tolva individual de alta eficiencia plena.

Page 32: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

2. TüAf ER'ALEís TERTúOPLAÍsÍ'COS

En cuanto a su comportamiento en la elaboración, los dlstintos tipos de materlalEs

muestran diferencias demasiado grandes para permitir una consideración desde

el punto de vista de la forma ideal. Por ello se han captado en forma general los

requisitos indicados a contlnuación, y hay que considerarlos, para cada tipo

concreto de material, desde el punto de vista de las posibilidades de reallzación.

No puede esperarse que todos los materiales tengan las mismas propiedades de

Elaboración,

2.1. FORMA DE SUMINISTRO

Las masas termoplásticas llegan al mercado en forma de granza. La forma y

tamaño de los diversos granos es distinta según eltipo de material. La forma de

suministro de la granza viene determinada en primer lugar por las propiedades de

elaboración, pero puede ser influida también por consideraciones técnicas de

producción de los fabricantes. Bajo el aspecto de la buena aptitud para la

elaboración tenemos en primer lugar el requerimiento de una forma de suministro

completamente pura, sin pegosidades de la granza, La forma y eltamaño de los

granostiene que estar ajustados para que garanticen una disgregación termoplástica

óptima teniendo en cuenta los diversos métodos de plastificación propios del

proceso. Es deseable aquf que la forma y el tamaño de los granos sean lo más

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19

constantes posibles y mantengan una relación que limite al mfnimo los espacios

vacios en el volumen aparente de la caida. Finalmente la granza tiene que estar

limpiamente cortada, sin presentar rebabas en las superficies de corte, que

pueden conducir a la formación de puentes en la tolvas de las máquinas de

elaboración, interrumpiendo asf el flujo.

La superficie de la granza debe ser tal que análogamente a las propiedades

higroscópicas de cada material, limite a un mfnimo soportable la absorción de

humedad, inclusotras un largo almacenaje. Unafuerte absorción de agua produce

un desarrollo de vapor en el curso de la disgregación del material, en el cilindro de

plastificación de la máquina influyendo con ello en los resultados de producción.

Con muchos materiales solo pueden conseguirse piezas utiles tras un intensivo

secado previo de la granza. La temperatura y eltiempo del secado, son variables

y dependen deltipo de producción y de la clase de material empleado.

2.2, SELECCION DE MATERIALES

La siguiente relación se refiere a las masas más usuales de inyección, Se elaboro

en base a las ind icaciones de d iversos fabricantes y contiene solo datos comprensibles

para la industria.

Los datos son valores experimentales y se refiere a las máquinas de elaboración

con unidades de plastificación por husillo, Generalmente se prefiere este sistema

de plastificación, porque tiene la ventaja de una disgregación de material rápida

y uniforme con una pérdida de presión mfnima, Si se utilizan máquinas de embolo

convencionales, conviene aprovechar solamente 50 - 60 % de la capacidad

Page 34: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

20

nominal, para evitar un tiempo de permanencia demasiado largo, que podrla

perjudicar el material. Para la mayor parte de termoplastos se recomienda un

secado previo, con el obJeto de reducir como mfnimo a un 0,05 % la humedad que

contiene la granza,

2.2.1, Pollotllcno (P.E.)

Procesodeelaboración: Polimerización

CH. = CHr- CHz'CH2-CH2

Estructura Molecular: ParcialmEnte cristalino,

Densidad en bruto: 0,915 - 0,960 g/cms

Propiedades Mecánicas . Según su cristalinidad entre blando y rfgido.Alta

tenacidad, resistencia baja, módulo E. bajo, buena resistencia alto impacto, alto

alargamiento de rotura,

Propiedades térmlcas, La exposición del P,E. a la luz ultra violeta (U.V.) lo torna

quebradizo. Se torna quebradizo a los - 50"C.

Temperatura de uso permanente sin perjuicios.

Baja Densidad (L.D): 80 - 95 "C

Alta Densidad (H,D): Hasta 105 " C

Propiedades eléctricas. Posee excelentes propiedades de aislamiento eléctrlco.

Fuerte carga electrostática, La conductividad aumenta entre un 2,5% a 3% con

negro de humo.

Page 35: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

21

Particularidades Tácnicas.

Conductividadtérmica (9): 0,26-0,33 Kcal/mh'C

Calor especffico (c): 0,45-0,5 kcal/kg "C

No absorb€ agua, no pega, se puede soldar, no eS toxico, eS de bajo cOSto y no

tiene olor.

Aplicación Industrial, Tanques para gasolina, agua, basura, aceite, tuberfas,

accesorios de tuberfa, láminas de protección, cajas para botellas, vasos,

invernaderos, jugueterla, piezas para alta frecuencia, aparatos médicos, artfculos

técnicos.

NombrEs comerciales. Polisur, altaven, polifen, dow, hostalen, marlex, lupólen,

vestolen, trolen.

2.2.2. Pollproplleno (P.P)

Procesodeelaboración: Polimerización

CH.-CH, = CHa- CH2'CH'CH.'CH.ll

cH, cH.

Estrustura Molecular: Semicristalino 60 - 70%

Densidad en bruto: 0,90 - 0,910 g/cms

Propiedades Mecánicas, Tenacidad dureza y resistencia superiores a las del P.E.

pero la resistencia al impacto menor. Material de construcción capaz de ser

sometido a grandes esfuerzos.

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22

Propiedades térmicas. A altas temperaturas tiene la tendencia a la oxidación.

Máxima temperatura del uso al aire 1 1OoC, resistencia hasta 135'C - 100 horas.

A 0"C se torna quebradizo.

Propiedades eléctricas. Similar al P.E; alto poder de aislamiento. Propiedades

antiestáticas.

Particularidades Técnicas,

Conductividad térmica (9): 0,26 Kcal/mh'C

Calor especffico (c): 0,46 kcal/kg'C

Se puede soldar, alta estabilidad qufmica.

Aplicación lndustrial, Canales de calefacción, paletas de ventiladores, partes de

electrodomésticos, cajas, jugueterfa, películas, cordeles, cepillos, redes, cascos

protectores, etc,

Nombres comerciales. Propathen, polibrasil, hostalen, P.P. Amoco, luparen,

vestolen P,

2,2,9, Pollcloruro do Vlnllo. (P.V.C)

Procesodeelaboración: Polimerización

Estructura Molecular: Amorfa.

Densidad en bruto: 1,38 g/cmg

Propiedades Mecánicas, Aplicable hasta aproximadamente 60oC, polfmeros y

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29

modificaciones hasta 80'C. Se torna quebradizo a los -SoC, r€sistente al impacto

a los -25"C.

Propiedades eléctricas. En buena parte tiene propiedades de aislamiento

satisfactorias, Resistencia a la corriente de fuga no muy buena, No es apropiado

para la tecnologfa de alta frecuencia debido a altas pérdidas dieléctricas.

Particularidades Técnicas.

Conductividad térmica (9): 0,14 KcaUmh "C

Calor especlfico (c): 0,23 kcal/kg "C

ExistE un gran número de PVC modificados: Duro, tipo básico; blando (materiales

blandos flexibles); postcluorizado (hasta un 65% de cloro) para resistencias

estacionarias en función delcalor más elevadas; Mezclas de PVC con Butadieno

para aumentar la tenacidad al impacto.

Aplicación Industrial. Construcción de máquinas y aparatos, construcción

electrotécnica, industria de embalajes, industria del mueble, juguetes, piezas

hidrarilicas, accesoriosparatuberlas, máquinasdeoficina, elementosdeamortiguación.

Nombres comerciales. Hostalit, vestolit, vinoflex, solvic, vinnol, trosiplast, solvitherm,

hitemp geon, coroplast,

2,2.4, Pollostlreno (P.S)

Proceso de elaboración :

Estructura Molecular:

Densidad en bruto:

Polimerización

Amorfa,

1.05 g/cmg

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24

Propiedades Mecánicas, Rfgido, duro, frágil, altamente sensible al efecto de

entalla; tendensia al cuarteamiento por tensiones.

Propiedades térmicas. Aplicable hasta los 70'C, arde bien con llama cargada de

hollfn, sin gotear.

Propiedades eléctricas. Buenos valores de resistencia eléctrica; presenta carga

electroestática.

Particularidades Técnicas.

Conductividad térmica (q): 0,14 Kcal/mh'C

Calor especffico (c): 0,3 kcal/kg 'C

Baja absorció n de humedad, Buena adherencia al pegar, buena soldadura

(soldadura por alta frecuencia no es posible), alta estabilidad dimensional,

Aplicación lndustrial. Empaques para cosméticos, medicamentos, artfculos de

consumo, papelerfay alimentos, Lámparas, marcos para dispositivos, jugueterfa,

cubiertos desechables, joyas de fantasfa, Elementos constructivos y piezas

aislantes con pocas pérdidas para la técnica eléctrica y de telecomunicaciones,

articulos pu blicitarios, etc.

Nombres comerciales. Hostyren N, polystyrol (serie de 100), vestyron.

2.2.5. Co pol f mero eetlreno-acrl lon ltrl lo (S.A. N)

Procesodeelaboración: Copolimerización

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25

Estructura Molecular: Amorta.

Densidad en bruto: 1,08 g/cmg

Propiedades Mecánicas. Rfgido, alta dureza superficial, buena resistencia al

rayado, buena resistencia a elevadas temperaturas en función deltiempo, módulo

de Elongación más alto que el de los polfmeros de estirol, cuarteamiento por

tensiones menor que el de PS.

Propiedades térmicas. Aplicable hasta los 90'C, buena resistencia al cambio de

temperatura.

Particularidades Técnicas. El proceso de unión más favorable es el pegado, se

puede soldar, pero en el campo de alta frecuencia sólo es posible para el SAN con

un alto porcentaje de acrilo-nitrilo,

Apllcación lndustrlal. Partes de cajas, botones de giro, vidrios para escala de

aparatos de radio, televisión y de medición, embalajes; vajillas de calidad.

Nombres comerciales. Luran, kostil, lustran, SAN, vestoran.

2,2.6. Copollmerlzado dc Acrllo Nltrllo,Butadleno y Eetlrol (A.B.S)

Procesodeelaboración: Polimerización

Estructura Molecular: Amorfa.

Densidad en bruto: 1,03 - 1,07 g/cm3

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26

Propiedades Mecánicas. Rfgido, tenaz incluso a temperaturas bajas hasta los

-40"C; alta dureza, buena resistencia al rayado, alta tenacidad al lmpacto y alta

resiliencia; buena amortlguación del sonido.

Propiedades térmicas. Buena resistencia al calor, aplicable hasta los 85 -100"C

alta resistencia a los cambios de temperatura.

Propiedades eláctricas. Alta resistencia superficialy al paso; carga electroestática

reducida.

Particularidades Técnicas. Es posible aumentar resistencia y módulo de elongación

mediante fibras de vidrio, reduciendose de esta manera la tEnacidad. No resiste

la intemperie, Tipos especiales son galvanizables (después de un tratamiento

previo), logrando de esta manera buena adhesión.

Aplicación lndustrial. Partes de carcazas, y de mandos para aparatos dE radio,

televisión, grabación, filmación y fotograffa, además para teléfonos, máquinas de

oficina, cascos de protección, etc,

Nombres comerciales. Novodur, terluran, cycolac, vestodur, lustran l.

2.2.7, Pollcarbonato (P.C)

Densidad en bruto: 1,2glcmg

Propiedades Mecánicas. Sus cualidades para soportar carga, tanto por tracción

Page 41: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

27

como por compresión, son excelentes comparada con otrog termoplásticos. La

resistencia al impacto repetido caracteriza latenacidad de la recina acetálico, Muy

buena resistencia al impacto, elevada resistencia al calor, baja absorción de agua,

baja estabilidad dimensional.

Propiedades tármicas. Posee una alta viscocidad en estado de fusión. Empieza a

fundir entre 215 - 227'C. Temperatura óptima de moldeo 270"C,

Particu laridades Técnicas.

Conductividad térmica (q): 0,17 Kcal/mh "C

Calor especffico (c): 0,28 kcal/kg'C

Aplicación Industrial. Piezas de aislamiento y cobertura con gran tenacidad y gran

estabilidad de forma al calor para latécnica de iluminación, inductria eléctrica y del

automovil. Aparatos esterilizables para el uso médico, cascos de seguridad,

objetos con elevadas exigencias para uso domástico y dlario, Lentes óptlcas,

cajas, núcleos de bobinas, recubrimiento de cajas de conmutación.

Nombres comerciales. Makrolon, lexan.

2.2.8. Pollmetacrl lato de Metl lo.(P.M. M.A)

Procesodeelaboración: Polimerización

Estrustura Molecular: Amorfa.

Densidad en bruto: 1,8 g/cm3

Propiedades Mecánicas. Duro, rfgido, no astilla al romperse, resistente al rallado.

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28

Buena resistencia a la tracción, la compresión y la flexión, poca capacldad de

deformación.

Propiedades térmicas. Temperatura máxima al uso 95"C. Buena resistencia al

cambio de temperaturas, Quema practicamente sin dejar reslduos y sln gotear.

Alta resistencia a la intemperie.

Propiedades eléctrlcas, Buena reslstencla superficlal. Resistente a la corriente de

fuga,

Particu laridades Técnicas.

Conductividad térmica (q): 0,16 Kcal/mh "C

Calor especffico (c): 0,35 kcal/kg "C

Aplicación Industrial. Lupas, lentes, vidrios para relojes, botones de mando,

escalas, luces posteriores, vidrios, techos, avisos luminosos, cabinas de helicopteros,

dentaduras,

Nombres comerciales, Diakon (lCl), plexiglas(Rohm and hass), plexigum, resarit.

2.2,9, Pollamlda (P.A)

Procesodeelaboración: Policondenzación.

EstructuraMolecular: Semi-cristalinahastael60%.

Densidad en bruto: I ,02 - I ,12 - 1 ,15 g/cmg

Propiedades Mecánicas. Rlgido, duro, aumento considerado de la resistencia

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29

mediante est¡rado. Buena tenacidad al impacto, Resistencla a la abrasión, buenas

propiedades de desl izamiento,

Propiedades térmicas. Máxima temperatura de uso 80 -120'C.Por corto tiempo

entre 140 - 210 "C. Esterilizable, tenaz hasta los 40 "C.

Propiedades eléctricas. Su resistencia superficial favorable previena la carga

estática, buena resistencla a la corriente de fuga.

Particu lari dades Técnicas.

Condustividad térmica (9): 0,22 Kcal/mh 'C

Calor especfllco (c): 0,4 kcaUkg "C

Aplicación Industrial . Construcción de máquinas, vehfculos, electrotécnica,

tecnologla sanitaria, industria de la construcción, pellculas de empaque, envoltura

para salchichas, cEpillos, hilos de pesca. En el campo de la Ingenierla Mecánica:

asientos deválvulas, engranajes, excentricas, rodamientos, coj¡netes. Las piezas

de Nylón puede funcionar silenciosamente.

Nombres comerciales. Pag, durethan B (BAYER), ultramid B (BASF), grilón

(EMSER), trogamid T, vestamid.

2.2.10. Acetato do celuloea (G.A)

Densidad en bruto: 1,3 g/cm3

Propiedades Mecánicas. Elevadatenacidad, apropiado para piezas con inserciones

metálicas, Tacto agradable. Atrae poco elpolvo, estable alsonido. Estabilidad de

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forma llmitada por influencia de la humedad y elcalor.

Propiedades térmicas. Temperatura de uso permanente sin deterioros, máximo 60

- 80"c.

Particu laridades Técni cas.

Condustlvidad térmica (q): 0,22 Kcal/mh "C

Calor especffico (c): 1,3 kcal/kg'C

Aplicación Industrial. Botones, artfculos detocador. Monturas paragafas, mangos

para herramientas, cubiertos, guarniciones para muebles, revestimientos de

volantes, juguetes. Cajas para aparator domésticos. Equipos para radio.

Nombres comerciales. Ecaron, cellidor A.

2.3. TEMPERATURA DE SECADO

La temperatura de secado recomendada para los peletizados plásticos, obtenida

segrln fabricante y diseñadores ;podemos resumirla en la tabla 1 , al igual que los

defEctos ocasionados por la presencia de humedad durante el proceso de formado

de las piezas.

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Page 46: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

3. rt|A'US PONTE N EUTüAT'CO

3.1. GENERALIDADES

Mientras que el transporte neumático utiliza más fuerza por libra de material

cargado, ofrece ventajas bajo ciertas condiciones. Ocupa poco espacio, hace

posible la movllización del material atravez de ciertas areas apiñadas, es libre de

polvos, excepto en los puntos de carga y descarga, y ofrece mayor seguridad.

Requiere poco mantenimiento y menortrabajo operativo. Solo puede lr de un punto

fijo a otro, excepto con dispositivos, el material puede ser dEsviado a cualquier

cantidad de puntos de entrega. Hay dostipos generales. El quetiene baja presión,

llamado comunmente sistema de fase diluido, que utiliza una corriente de aire que

es generalmente de baja presión (menor de 15 PSIG) y alta velocidad.

El segundo tipo, llamado comunmente sistema de fase densa, utiliza el concepto

de aire para empujar material hrlmedo, y es generalmente de alta presión (mayor

de 15 PSIG), y baja velocidad.

La velocidad y la presión varfa dE acuerdo con el tipo de producto, y la distancia

a la cualva a ser transportado.

Page 47: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

3ft

En cualquler caso, la fuerza debe ser suministrada para que el materlalflote en el

tubo para moverlo por succión o por presión.

La tabla 2 da promedio de velocidad recomendada, el volumen de alre requerido

para la operación del sistema de fase dlluldo, asumiendo las condiclones

promedlo. Cuando el gas o el material está caliente la capacidad del gas para

transportar el material va aser reducida, todas las demas condlciones quedarán

constantes, y los valores en la tabla deberan ser modiflcados. Cuando se trabaja

con material finamente molido, podrla ser necesaria la introducción de un gas

lnerte al slstema para evitar explosiones. En el momento no existe método alguno

para distinguir el transporte neumático. Es siempre mejor enviar muestras a los

fabricantes y consultar con ellos,

3.2, REQUERIMIENTOS

El materlal a fluidizarse debe cumplir requerimientos como:

Tener aristas vlvas, ser limpio, seco y no adhesivo.

Correr facilmente entre los dedos altomarlo,

No ser escamoso, fibroso, y no poder acumularse en nodulos.

La principal ventaja de la fluidización estriba en que los polvos fluidizados se

comportan como lfquidos y puede manipularse como tales.

Page 48: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

34

TABLA 2, Velocldades promedlos y volúmenes da alre requarldos para el tranaporte dematerlales a preslones bajas.

MATERIALDENSIDAD DEL

MATERIAL(LBS/PrEs1

VELOCIDAD PROMEDIOPARA IRANSPOHTAR

MATERIAL(P¡Eg/MtNrrfoS)

PIESI DE AIREPOR LBs DEIIATERIAL

CENIZA DE CARBON

CEMENTO

POLVO DE CARBON

CASCARA DE MAIZ

SEMILIA DE ALGODON

(sEco)

POLVO MOLIDO

OXIDO DE HIERRO

HIDRATO DE CAL

PIEDRA CALIZA

CEBADA

AVENA

RECORTES DE PAPEL

POLVOS SECOS

TRAPOS SECOS

SAL FINA

SAL ORDINARIA

ASERRIN SECO

ARENA

ESCORIAS LIVIANAS

ESCORIAS PESADAS

TRIGO

POLVO DE MADERA

30

94

30

45

05

30

25

30

85

35

26

20

20

30

80

50

12

100

09

24

46

19

5.500

7.000

4.000

5.500

3.500

4.500

6.500

5.500

5.000

4.800

4.500

5.000

2.500

4.500

6.000

5.500

3.500

7.000

3.500

4.000

5.800

2.500

35

15

30

40

75

25

45

35

15

35

40

45

40

25

20

30

65

10

75

45

30

35

FUEI¡TB¡AN-lNgNEElIO

Page 49: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

4. c'ALc.ULOS

4.1 INFORMACION GENERAL

Dentro de los materiales plásticos empleados usualmente en inyección, podemos

reseñar que el más denso es el PVC, para dimenslonar el ciclón y la tolva

tendremos en cuenta el espacio ocupado por el menos denso como es el PP,

Para el diseño del transportador neumático nos basaremos en funclón del material

fluldizable más denso para asf, calcular la cantldad de aire necesaria para

movilizarlo.

Todos los peletizados queseencuentran dentrodelmercadovienen estandaridizados,

se ofrecen en forma de cilindros con un dfametro de aproximadamente 0,5 cm y

una longitud de 0,4 cm. Estas medidas no Eon exactas pero este es eltamaño que

de acuerdo al control que se le hacen se han encontrado.

Nuestro sistema estara diseñado para secar una carga de material plástico (50

kg), esta capacidad la recibe la unidad de la máquina inyectora. Cabe destacar

que sn los plásticos en los cuales se recomienda un secado de 20 minutog, en

dicho tiempo la carga de material realizará siete circuitos dentro de la unidad a

Page 50: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

36

diseñar. Por esto la máquina movilizará en total 1 ,050 kg de material por hora ó lo

que €s lo mismo 39 libras por minuto.

4.2. DATOS DE DISEÑO

Cantldad de material a transportar Wm = 39 lbs / min

Densidad del material a transportar pm = 88 lbs / plec

Area de la partfcula Ap = 0.0304 pulgadasz

Volumen de la partfcula Vp = 0.004893 pulgadasg

Númerodecodos N = 2codos

Longitud del ducto vertical Lv = 7,3 pies

Longitud ducto horizontal Lh = 9,0 pies

Temperatura en la ciudad de Cali | = 25'C.

Altura sobre el nivel del mar A = 3.300 pies

El método que se va a seguir para el diseño de nuestro transporte neumático, es

el descrito en el libro de Ingenlerfa de Ventilación, Capftulo sobre transporte, de

la compañia de ventilación Buffalo Forge. Mátodo de Ingenierfa,

4.3. DENSIDAD

Densidad estandar del aire pa = 0,075 lbs / pieso

Temperatura estandar ta

Presión estandar Pa = 14,7 P.S.l

Hasta este punto, todas las curvas y tablas han sido usadas para condiciones de

aire estandar, el cual es fluido como aire seco a70'F a nivel del mar, teniendo

Page 51: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

97

una densidad o peso por pie cúbico de 0,075 lbs. En la realidad, las condiciones

estandares son particulares y poco comúnes.

Ef aire frfo es más pesado que el aire caliente siendo esta la razón de que el aire

caliente aumente de volumen y que su densidad sea menQr.

La presión afecta la densidad. Cuando se aplica presión al aire, este se comprime

y se reduce en pies cúbicos, La presión se puede dar en forma de presión

atmosférica causada por el peso del aire en la atmósfera presionando hacia la

tierra, La presión puede ser causada por una fuerza externa tal como un ventilador.

La humedad relativa del aire afecta la densidad. El vapor de agua es tan liviano

como el aire, asf que el aire humedo es tan liviano como el aire seco. Cuando la

humedad aumenta, la densidad del aire disminuye.

Un gas mismo afecta su densldad al mezclarse con otro. Mientras que el aire

estandartiene una densidad de 0,075 lbs / pie3, el oxfgeno puro tiene una densldad

de 0,085 lbs / pieo. Una mezcla de gases puede tener una densidad resultante

diferente a la densidad de cada gas.

En conclusión, la densidad es causada o influenciada por:

- Temperatura absoluta del gas o mezcla de gases.

- Presión absoluta del gas o mezcla de gases.

- Peso molecular del gas o mezcla de gases.

Page 52: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

38

Con las anteriores Influencias podemos ver que el aire estandar es más que todo

una base para relacionar cbnsistentes para capacidad que una condición común.

4.9.i. Tcmpcratura Abgoluta. Cuando la preslón es siempre constante, el

volumen del gas varfa en proporclón directa a la varlaclón de la temperatura

absoluta.

Temperatura absoluta es una medida.de temperatura en flslca la cual tlene un

valor de cero a una temperatura donde todas las actividades moleculares se

detienen y nada las puede lograr enfriar. En un perfodo largo se puede aproximar

al cero absoluto el cual es -460'F relacionada con la común escala Fahrenheit. La

escala de la temperatura absoluta es llamada escala Rankine, asf que OoF

equivalen a 460'R.

Temp Abs = Temp Rankine = ( temp fahrenheit + 460" )

De lo anteriormente dicho, deducimos por la Ecuación fundamental do los gases

perfectos que si la presión es tomada como una constante, la densidad varla

inversamente proporcional a la temperatura absoluta,

p=P/(R*T)

Siendo:

P = Preslón absoluta

R = Constante universal de los gases

T = Temperatura absoluta

Para el caso de la ciudad de Cali, tenemos una temperatura de77'F ( 25"C ), de

donde la densidad por corrección de temperatura serfa:

Page 53: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

39

p2 lp1 =T1 lf2

donde:

p2 = Densidad corregida por temperatura

p1 = Densidad aire estandar 70oF

T1 = Temperaturaestandar = (70+a2ol

T2 = Temperatura ambiente ciudad de Cali = (77 + 4201

reemplazando entonces:

p2 = ( 70 + 420)* 0,075 | (77 + 420)

p2 = 0,07394lbs/p¡e3

4,9,2. Proglón Absoluta. Cuando la temperatura es constante, el volumen de gas

varla inversamente proporcional a la variación de la presión absoluta, según la

ecuación gas ideal:

V=RtT/P

Siendo:

V = Volumen especffico del gas

T = Temperatura absoluta del gas

P = Presión absoluta del gas

Presión absoluta es la suma de la presión atmosferf ca o barómetric a (14,7 PSIA)

y la presión medida sobre una presión manométrica o relativa (PSIG).

Presión manométrica = PSIG

Presión absoluta = PSIA = 14,7 + PSIG (al nivel del mar)

para un sitio cualquiera:

Í.-!t'#',--'----''-:=":*'T:*í. -. -i.-,,.:ü¿r: " . l- - r- ' r' /trr;t r

rr'Í

Page 54: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

40

Presión absoluta = Presión barométrica + PSIG

siendo la ecuación a temperatura constante,

pA/p1 -P2lP1

donde:

pA = Densidad absoluta del aire, corregida por temperetura y presión.

p1 = Densidad corregida por temperatura.

Pl = Presión sobre el nivel del mar, Irllr I

P1 = 14,7 PSI

P2 = Presión para la ciudad de Cali a 3.300 pies sobre el nivel del mar. Irllr IP2 = 13,03 PSI

Reemplazando tenemos:

pA = 13,03* 0,07394 | 14,7

pA = 0,0655 lbs / pieg

Como se ve en la Tabla 1, la temperatura mfnima de secado durante el

funcionamiento de la máquina es de 110' C, tendremos en cuenta €sta tempera-

tura para determinar la densidad del aire en operación.

Temperatura de trabajo = Tt = 110" C = 230' F

entonces,

pt = (77 + 4201*0,0655 I (290 + 420)

pt = 0,0501 lbs / pie'

Page 55: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

41

TABLA 3, Presión según la altitud.

t.0008.100

8.200

8.3@

8.400

8.600

[email protected]

0.800

8.000

0,000

e.100

0.200

9,3@

9,¡lo0

9,500

9tm9.7!0

0,800

0.900

10.000

f 0,100

10.200

10.300

10,400't0.500

10.t00

10,700

10.800

to,9@

11.m0

rf [email protected]@

'tt.300

11,400

11.5@

11,t00

11.700

11.800

11.0@

22,22

22,',14

22,05

21,97

21,89

21,80

21,72

21,U

21,55

21,47

21,38

21,30

21,22

21,14

21,06

20,98

20,90

20,82

20,74

20,86

20,58

20,50

20,42

20,U

20,28

20,18

20,10

20,02

19,95

19,87

19,79

'ts,71

19,64

19,56

19,48

19,40

19,33

19,25

19,18

19,10

10,92

10,88

10,83

10,79

10,75

10,71

10,87

10,6¡l

10,59

10,55

10,50

10,46

10,43

10,39

10,35

10,31

10,27

10,23

10,10

10,15

10,11

10,07

10,03

9,99

9,95

9,91

9,88

9,&4

9,80g,7E

9,72

9,68

9,65

0,€1

9,57

9,53

9,50

9,46

9,42

9,38

14,70

14,65

14,60

14,914,49

14,43

14,39

14,33

14,28

14,23

14,1 I14,12

14,08

14,02

13,97

19,92

13,87

13,82

13,77

13,72

13,67

13,62

13,57

13,52

13,47

13,42

13,37

13,32

19,27

19,22

13,1 7

13,13

13,08

13,03

12,98

12,93

12,89

12,U

12,79

12,74

4.0@

4,100

4.200

4.300

4.¿000

4,500

4.t00

4.700

4.900

4,900

5.000

6.100

6.200

5,300

6.400

6.500

5,600

6.700

6.800

5,900

c.000

t.100E.200

c,300

t.400

0.500

t.c00

0.700

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c.000

7.000

7.100

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7.300

7.400

7.500

7.600

7,700

7.800

7.900

25,U25,74

25,65

25,55

25,46

25,36

25,27

25,17

25,08

24,59

24,89

24,60

24,71

24,81

24,52

24,49

24,U

24,25

24,16

24,07

23,98

23,89

23,80

23,71

23,62

23,53

29,44

23,35

29,28

29,17

23,09

23,00

22,51

22,82

22,74

22,65

22,58

22,48

22,99

22,31

12,70

12,65

12,60

12,55

12,5'l

12,48

12,42

12,37

12,32

12,28

12,25

12,18

12,14

12,09

12,05

12,00

11,96

11,91

11,87

11,83

11,78

11,74

11,69

11,65

11,60

11,58

1't,52

11,47

11,43

11,38

11,34

11,30

11,28

1'1,21

11,17

11,13

11,08

11,04

11,00

10,96

0

1m

2030406mt@7@

809m

r.000

1.100

1.2@

1.300

1,400

1.600

1.t00

1,700

1,800

1.900

e,000

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2.2úe.300

2,400

2.500

2.tm2.7W

2.800

2.900

3.0@

3.1@

3.200

3.300

3.400

3.5@

3.800

3.700

3.800

3.900

29,52

29,81

29,71

29,60

29,49

29,38

29,28

29,17

29,07

28,96

28,86

28,75

28,65

28,*28,44

28,33

28,23

28,13

28,02

27,92

27,82

27,72

27,62

27,52

27,41

27,51

27,21

27,11

27,01

26,91

26,81

26,72

28,62

28,52

26,42

26,32

2e,29

26,13

26,03

25,*

FUE{TE F^NENOTNREIN(I

Page 56: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

42

4,4. PARAMETROS DE DISEÑO

En la Figura 5 tomada del Libro lngenierfa de Ventiladores, y con la densldad de

la partfcula o peso del material encontramos lavelocidad promedio de transporte

y la cantldad de aire por libra de material.

7.000 F.P,M.

88 lbs / piesg

35 Piess de aire / lb de material

Flgura 5, Vclocldad de trancporte,

FUBl,lTts: Po E¡¡tqri¡¡

4,4.1, Cálculo de los CFM. Donde:

CFM = flujo de material * Pieso de aire / lb material

CFM = 39 lbs / min * 35 piess aire llb matErial

cFM = 1.365 CFM

4,4,2, Dlámetro de la tuberfa. Tenemos que:

7,000 110

E.ó00 I r*P 6.000 E eo

= 5.500 I oo

3 6,000 i to

É 4.Eoo g so

g 4.m0 E 60

E8,600 40

3,000 306 10 15 20 25 30 35 ¡O 46 50 65 60 65 70 16 80 85 g0 95

PESO DEL MATERIAL LBS / PIE I

Va = CFM/A (1)

Page 57: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

43

donde:

Va = Velocidad promedia del aire en el ducto.

CFM = Caudal de aire.

A = Area de la tubería.

despejando el área y reemplazando tenemos:

A = 1.365 | 7.000= rx De | 4=0,195pies2

entonces:

D= y'1 +*0,i 95 / ¡ )

D = 0,498 pies = 5,98 pulgadas

normalizando D =6' = 0,5pies

A = n*0,52 l4A = 0,1963 pies2

4,4,9, Velocldad correglda del alre (Va ). Es la velocidad que se le debe dar al

aire para poder transportar eficientemente el material. La velocidad del aire

también se conoce como velocidad de transporte del materialy es particular para

los grupos de materiales con igual densidad, forma y tamaño de las particulas.

De la ecuación (1) tenemos que:

VA = CFM/A

reemplazando:

Va = 1.365/0,1963

Va = 6.954 F.P.M,

Page 58: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

44

4.4.4, Vclocldad dc flotaclón ( VF ), Es la velocidad de aire necesaria para

mantener en suspención una partfcula de material, en un ducto vertical. Para

partfculas cilf ndricas tenemos:

VF =tl(29*pp*Vp/(Fd*pt*Ap)) (21

lo cual para partfculas esfericas se reduce a:

Vf=

Donde:

VF = Velocidad de flotación en pies / sg

g = Aceleración debida a la gravedad en pies / sg¿

Vp = Volumen de la partfcula piesg

pp = Densidad de la partfcula en lbs / piesg

pt = Densidad temperatura de trabajo en lbs / piess

Ap = Area de la partfcula en pies2

Dp = Diámetro de la partícula en pies

Fd = Coeficiente de arrastre adimensional = 0,5 para esferas y 1 para

cilindros.

siendo entonces:

g = 32,2 Pies / sg2

PP = 88 lbs / Pies

pt = 0,0501 lbs / pieg

Vp = 2,774 E( -6 ) pieo

Ap = 2,11 E(-4) pie2

Fd= 1

reemplazando en la ecuación (2), tenemos:

vF = /(2.g2"?.88.21?

VF = 38,5 pies / sg = 2.310 F,P.M.

Page 59: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

45

4.4.5. Vclocldad rclatlva (VR). Es la velocidad del material comparada con la del

aire, que en los ductos verticales es igual a la de flotación, no mantenida en los

ductos horizontales. Esta velocidad esta dada por la ecuación de Gasterstadt.

VR = VF (0,18 + 0,65E(.4) rVA) (3)

donde:

VF = Velocidad de flotación

VA = Velocidad del aire

reemplazando en ecuación (3), tenemos:

VR = 2.310(0,18+0,65E( -4)* 6.954)

VR = 1.460 F.P.M.

4.4,6, Velocldad del materlal (VM). Es igual a la velocidad del aire menos la

velocidad relativa.

Para ductos verticales :

VM - VA. VF

Para ductos horizontales:

VM = VA. VR

Reemplazando en las ecuaciones:

Ducto Vertical:

VM = 6.954 -2,310 = 4,644 F.P.M.

Ducto Horizontal:

VM = 6.954 - 1.460 = 5.494 F,P,M,

Page 60: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

46

4,4.7. Alre requerldo de transportc (WA), Se obtiene a partir de lavelocldad del

aire, área del ducto y la densidad absoluta del aire.

WA - VA*A*pt

Donde:

VA = Velocidad del aire de acuerdo al material

A = Area transversal del ducto

pt = Densidad temperatura de trabajo

reemplazando:

WA = 6.954 * 0,1963 * 0,0501

= 68,39 lbs / minutos

4.4.8. Materlal de Carga (R). Existe una velocidad mínima de transporte para

cada material, con la cual la cantidad de aire, varía directamente con el área

transversal del ducto. Por lo tanto, la relación entre el peso del material y el del aire

dependera del tamaño del ducto.

Para extractores industriales tipo compresor estandar se puede usar una relación

2:1, a menos que la distancia del transportador sea muy grande. Para sopladores

de presión tipo ventilador centrlfugo, la relación puede ser de 5:1 ó 6:1.

Las libras delflujo de materialdivididas por las delflujo de aire para un intervalo

de tiempo cualquiera, de la carga de material, que es la relación R, la cual se

calcula mediante la expresión de la fórmula:

R-WM/WA

Page 61: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

47

reemplazando:

R = 39/68,39 = 0,5704

4.4.9. Ple¡ criblcor do alre por llbra dc matcrlal (PE). Obtenida de lafórmula:

PE=VA*A/WM

reemplazando:

PE = 6,954t0'1963/39

PE = 35,0 Pless / lbs

4.4.10. Altura de preelón equlvalentc dol alrc para una pulgada de agua.

h=p/1

Si tenemos el peso específ ico del agua a condiciones estand ar = 62,4lbs / pie3.

Peso de un pié o una pulgada de profundidad

62,4 112 = 5,2 lbs

Altura equivalente del aire para una pulgada de agua

5,2 / 0,0501 = 103,8 pies

Una pulgada de agua = 103,8 pies de aire.

4.4,11. Pórdlda¡ dcbldas al flulo dc matcrlal ó pórdldas por rocorrldo. Es

importante reducir al máximo las pérdidas por fricción y las posibilidades de

asentamiento o atascamient o, por lo tanto se deben usar ductos

considerablemente lisos con la menor cantidad de juntas y accesorios.

Sin embargo los codos producen considerables pérdidas de presión, pero sus

Page 62: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

48

efectos pueden ser eliminados o minimizados, generalmentese usaunacurvatura

fácil con relación de radios de 5 a 6. El desarrollo de un codo e8 generalmente dlez

veces el dlámetro del ducto y este dato es usado para los cálculos de las pérdldas

de preslón.

Las pérdidas por fricción, son pérdidas ocasionadas por choques debidas al

cambio en la dirección de flujo o en la sección transversal del ducto. Estás pérdidas

incluyen las ocasionadas por el dispositivo de entrada al sistema, Por

contracciones o ampliaciones, por accesorios divisores de flujo, por codos de

curvas agudas, o por dispositivos de alimentación, por separadores y por cualquier

equipo del proceso.

4.4.11.1. Pórdldae de levantamlcnto ( SPl ) cn tramo¡ vertlcales. La fórmula:

SPl=R*L

donde,

R = material de carga, Ver 4.4,8

L = sumatoria de tramos verticales = 7,3 pies

Reemplazando,

SPI = 0,5704 * 7,9 = 4,1632 pies,

Con base al numeral4.4,10 tenemos,

SP1 = 4,1632 pies * 1" H2O / 103,8 pies

SPl = 0,0401"HrO

4,4.11.2. Pórdldas horlzontales (SP2)

SP2 = R*L*Fr

Page 63: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

49

donde,

R

L

Fr

Relación material de carga

Sumatoria tramos horizontales L = 9 ples

Coeflciente de fricción. I¡lh ¡1, caucho granulado = 0,7

:

u..-... .--

Reemplazando:

SP2 = 0,5704 * 9t 0,7 = 3,5935 pies

con base al numeral4,4.10, tenemos:

SP2 = 3,5935 * 1" H2O / 103,8 pies

SP2 = 0,0346" H2O

4,4,11.3. Pórdlda de Accleraclón. (SPg). Con la densldad delaire tomada como

0,0745 lbs / pie3, la relación entre la velocidad de cabeza (VP) en pulgadas de

agua, y la velocidad (VM) de la corriente de aire en pies / minutos, es dada por la

Ecuación:

VP = (VM/4.005)2 (f)

En esta ecuación para determinar la presión de velocidad; la constante 4.005 es

para condiciones de aire estandar, o sea, 0,075 lbs / pie3, esta constante varfa con

la temperatura, altitud y densidad del gas; en algunos casos, si la masa especffica

del aire en el ducto tiene un valor muy diferente, podemos utilizar elvalor dE 4.000.

Cita de la Ingenierfa de ventilación para un codo a 90o, dejando la velocidad que

se asume es de 0,8 la velocidad de entrada, entonces después del primer codo

t'1 : :1ii¡t

VM = 0,8 * 5.494 = 4.395 F.P.M.

Page 64: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

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Page 65: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

51

Para un radio largo con tubo pulido, 0,85 puede ser utilizado en vez de 0,8.

El material comlenza en descanzo y alcanza una velocidad de 5.494 F.P.M. en la

corrida horizontal. Después del primer codo, su velocldad caerá a 4:395 F.P.M. y

en su vertical de 7,3 pies, alcanza una velocidad de 4.644 F.P.M. Al final de el

segundo codo, su velocidad caerá a:

VM = 0,8 * 4.644 = 3.715 F.P.M.

Durante el rEsto deltramo hasta la entrada de la tolva, para iniciar nuevamente el

ciclo, alcanzara la velocidad de 5.494 F.P.M.

De la ecuaclón (4) tenemos:

VP para VM= 5.494 => ( 5.494 / 4.005 )¿ = 1,8818' H2O

VP para VM= 4.395 => ( 4.395 / 4.005 )2 = 1 ,2042" H2O

VP para VM = 4.644 => ( 4.644 / 4.005 )e = 1 ,3446' H2O

VP para VM = 3.715 => ( 3.71 5/ 4.005 )2 = 0,8604' H2O

encontrando que:

vP salida de Tolva = 1,8818 - 0,0 = 1,8818" H20

VP vertical = 1,3446 - 1,2042 = 0,1404" H2O

VPentradaaTolva = 1,8818-0,8604 = 1,0214"H20

3,0436'H2O

osea 3,04" HzO

La pérdida por aceleración viene dada por la fórmula:

Sp3=Vp*R

Reemplazando,

SP3= 3,04 * 0,5704 = 1,7340" HeO

Page 66: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

52

4,4,11.4. Pórdldas por codor (SP4). Nuestro sistema cuenta con un codo y una

división en forma de "Y", en la divislón se encuentran locallzadas dos válvulas y

dos mariposas, las cuales se encargaran de diriglr el sentldo de flujo de la mezcla

(alre + polvo), o gea, siempre vamos a encontrar una válvula completamente

cerrada y la otra totalmente abierta, es por esto que podemos asumir la "Y" en

nuestros cálculos como un codo.

SP4 = VPcodo¡ t R * Fc i ¡ (t)

donde:

VPcodos = Presión de velocidad en codos

R = relación carga material

Fc = pfofredio coeficiente fricción codos

Velocldad promedlo

Codo 1 = ( 5,494+ 4.395 ) | Z = 4.945 F.P.M.

Codo2= (4,644 +3.715)lZ = 4.180F.P.M.

entonces de la ecuación (4)

VP codo 1 = ( 4.945 / 4.005 )c = 1,5245" H2O

VPcodo2 = (4,180/4.005)2 = 1,0893'H2O

2,6138'HzO

osga 2,6'H2O

Promedio coeficiente de fricción en codo de acero 0,4, reemplazando en ecuación (5)

SP4 = 2,6 * 0,5704* 0,4* n

SP4 = 1,8636"H.O

Page 67: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

53

tEIttts

$d

$E

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d

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tl

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=d¡Itg)türrtll

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\ctt

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Ég

jdt¡:

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='],Idl ,r9'? = llIA

Page 68: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

54

4,4,11.5. Pórdldas dcbldas alflulo de alrc (SPs).

Longitud total del tubo = 16,3 ples

Longitud equivalente de 2 codos = 2* 7 = 14 pies. Irllr6

Longitud total equivalente = 16,3 + 14 = 30,4 pies

SP5 = t (Nd*D + 10*nc) VPal/(NrFc) (¡l

donde:

Nd = Longitud total equivalente

D = Diámetro del tubo en pies

N = Pérdidas de fricción por velocidad de cabeza. fl¡urr 7. para un tubo de 6"

N =49nc = Número de codos de 90o = 2

VPa = Velocidad de la cabeza del aire para la velocidad de 6.954 F.P.M.

VPa = ( 6.954 I4.005)2=3,0148"H2O

Fc = Factor de corrección de rugosidad. FbunrB

Fc = 1,53 para un tubo de 6 pulgadas

reemplazando en ecuación (6), tenemos:

SPS = [ (30,3*0,5 + 10*2)*3,0148)l (49* 1,55)

SPS = 1,3953"HrO

4,4.11.6. Otra¡ pórdldar (SPO). Si la entrada del material es por succión, la

pérdida de entrada al ducto puede variar de 1 ,5 - 5 pulgadas de agua. Si el sistema

es alimentado por una tolva, la pérdida a la entrada puede sertomada como cero.

Page 69: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

55

TABLA 5, Longltud equivalente para codos

I

LI

C0' x 0,t7¿15' x 0,t0

DIAMETRO

DUCTO

PULOADAS

coDo A9o. I

R/D1,5 D 2,0 D 2,5 D

3

4

5

6

7

I10

12

14

16

18

20

24

30

36

40

48

5

6

9

12

13

15

20

25

30

36

41

46

57

74

93

105

130

3

4

6

7

I10

14

17

21

24

28

32

40

51

64

72

89

3

4

5

6

7

I11

14

17

20

23

26

92

41

52

59

73

r PARA CODO

FLBNTE FAI{ E8{OINBBRINO

Page 70: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

56

NUMERO DEDIAMETROSPOR CADA PERDIDA DECABEZA DE VELOCIDAD

idrdoo6oJu¡

2.000

1.500

1.000

800

600

78 910 1s 20 2s30 40 50607080100DIAMETRO DUCTO . PULGADAS

6¿ ;4'

FICURA 7, Pérdlda de frlcción en ductos por cabeza de velocldad

FUBNTB: Vcntihdorr y ócror

Page 71: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

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Page 72: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

58

Las ampliaciones de ductos se usan para acomodar una determinada pieza del

equipo o para reducirle energla consumida en el sistema por reducción de

velocidad y fricción. Las contracciones se usan donde es necesario reducir el

tamaño del ducto para acomodarlo a lugares estrechos, para acomodar el equipo

o dar una velocldad alta de descarga en el extremo de la chimenea.

En nuestro sistema emplearemos un venturi, este dispositivo esta construido de

modo que se forme una zona de menor presión en el conducto transportador,

pudiendo de esta manera introducir adecuadamEnte el material en esa zona a una

presión prácticamente igual a la atmosférica. Fl¡u¡,r 0.

SP6 = SPC + SPA 0)

donde:

sPc

SPA

sP6

Pérdida de presión por contracción

Pérdida de presión por ampliación

Pérdida totales venturi

=6"

=4"

4,4,11.0.1. Perdlda dc preelón dcblda a una contracclón (SPC). La Tabla 6,

tiene que ver con la pérdida debida al cambio de velocidad, (pérdidas de choque).

Son también una parte del sistema de pérdida cuando se presenta algún cambio

brusco en la dirección y velocidad de flujo.

Datos:

Diámetro entrada de contracción

Diámetro salida de contracción

Page 73: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

59

Enu.dr d. rk. 6dld¡ dr m¡zdr

FrcUnA 9, Dlepocltlvo venturlFUENIB: Tru¡po¡io ¡Gufli€ do E¡t¡rld.. pulvrrulrnto

La velocidad de entrada del aire a la contracción es de 6.954 F.P.M., en la

contracc¡ón la velocidad serfa de:

Vc = 6.954*(6/41'= 15.647 F.P.M.

de la ecuación (4) reemplazamosl

VPc = (15.64714.00S¡r = 1 5,2636" H.O

VP = (6.954/4.00S¡c- 3,0148'H2O

De la tabla 6, vemos que para este tipo de contracción a 60o, las pérdidas para un

ducto es de 0,30 veces las diferencia de la presión de velocidad, o sea:

SPC = 0,30* (15,2636' 3,0148)

SPC = 3,6746"H.O

Page 74: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

60

TABLA 6, Dato en el dlseño de ductos de trabajo

APLICACION DE PERDIDAS Y GANANCIAS

1 2-+

SP2=SP1+R(VP1-VP2)

PERDIDAS POR CONTRACCION

5F'- 5Contracción Escalonada

SP2=SP1 -(VP2-VP1 )-L(VP2-VP1 )

Contracclón AbruptaSP2=SP1 -(VP2-VP1 )-K(VP2)

AnguloEscalonado

Grados

L (Perdidas)

51015202530Its60

Más de 60

0.0s0.060.080.100.110.130.200.30

Contracción Abrupta

Refaclón ACIA1 K

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.48

0.46

0.42

0.37

0.32

0.26

0.20

A = Area del Ducto

AnguloEscalonado

Grados

R1 (Ganancla) Dlferencla depreslón de Velocldad

L1 (Perdlda) Dlferencla depreslón de Velocldad

llz51015202530

Más de 30

0.780.720.56o.420.280.130.000.00

0,220.280,440.58o,720,871.001.00

Not¡:En cálculog de Sp para expansión o contacción:Vp es (+)

Sp es (+) cn d€scüga de ductos d€ venülaciónSp as (-) on entrada de ductos d€ venü lación

FtJEI{Its: AMBRIO{I{ CONFBREI{CB OF OOVBRNAITIBNTAL INpUSTRIAL TÍYOTBMSTS

Page 75: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

61

4,4,1',.6.2. Pórdlda dc prcelón deblda a una ampllaclón (SPA). De la miema

manera para la ampliación las pérdldas serian de una vez la dlferencia de las

presiones de velocidad, o sea:

SPA = 1,0 * ( 15'2636' 3'0148)

SPA= 12,2488"H.O

resmplazando en la ecuación (7), tenemos,

SP6 = SPC+SPA

SPG = 3,6746 +12,2488

SP6 = 15,9234" H2O

4.4,11.7. Párdldae dobldag al clclón (SP7). Los ciclones son normalm€nte

dimensionados de acuerdo a la capacidad requerida y a la cafda de presión total

deseada.

La capacidad del ciclón es expresada en pies por minutos del gas a limpiar de

humedad. La cafda de presión esta definida como la pérdida de presión total entre

la entrada y la salida del ciclón, expresada en pulgadas de agua a las condiciones

de operación. Los ciclones son seleccionados para manejar un flujo requerido de

gas a una caida de presión de 6 pulgadas de agua o menos. En nuestro caso

emplearemos un ciclón en lugar de una tolva de alimentación para mantener el

meterial lo más caliente posible durante eltiempo de residencia, evltando de esta

menera pérdidas de calor por transferencia en el ciclón.

Si el gas es aire seco a condiciones estandar (70" F y 29,92 pulgadas de mercurio

de presión barométrica), la cafda de presión se calcula con la ecuaciónr

Page 76: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

62

JPcl7o.r) = (o/06)¿

Donde:

TPc.ro.r, = Caida de presión en pulgadas de agua a condiciones estandar

O = C.F.M.

QO = Capacidad tabulada a 6 " de caida de presión según tabla 7

Si no es aire estandar, la caida de presión debe de eer calculada mediante la

ecuaclón:

TPc = 4,09 pAo,u r ¡0,t1 * TPC¡70.R

donde:

TPc lzo.F) = Caida de presión corregida, en pulgadas de agua

pA = Densidad absoluta delaire, en lbs/pie3

m = Viscosidad absoluta del gas a condiciones de operación en

Lbs-m /Pie-seg

TPc = Caidadepresióncorregida enpulgadasdeagua,tambiénpuede

ser cálculada según la figura 10, dando la caida de presión

debida al ciclon.

Datos:

Q = 1,365C,F.M.

Se selecciona de la tabla 7, un caudal superior a el utilizado, o sea, Q6 = 1.395

Se calcula,

(O/OO)'= (1.365/1.395)2 = 0,96

Page 77: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

63

TABLA 7, Capacldad de clclones de 2" y 6" de calda de presión.

cAtDA DE PRESTON 2,0n

405565809s

10512013s1 ¡15

16017518s20021522524025528s2802953053203353¡15

375400425455480505535s6058501564066s69s7207#775800

6010616623932542453766380295s

1.1211.3001.4921,6971.9162.0912.3932.6522.9243.2093.5073.8194.1434.4825.1985.9676.7897.6648.5929.573

10.60811.69512.83514.02815.27516.57417.92619.33220.79022.30323.867

1041U28415565738934

1.1531.3951.6601.9492.2602.5942.9523.3323.7364.1624.612s.0855.5816.0996.6417.2067.7949.040

10.37711.80713.32914.9/1316.64918,44820.33922.32224.39726.56528.82531.17733.62136.15838.78741.508

FUB{TB: AAr CYCLoNB

Page 78: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

64

Se localiza este valor en la horizontal de la Figura 10, y se proyesta una lfnea

vértlcal hasta intersertar la lfnea de presión (Punto 1).

Se proyecta una lfnea horizontal desde el punto 1, hasta la escala d€ TPcso.4,

(Punto 2), siendo esta, la cafda de presión a condicion estandar, localizando la

temperatura de diseño (270"F), sobrE la escalatemperatura-densidad (Punto 3) y

se traza una lf nea rec'ta hasta el punto 2,

En la Tabla 8 encontramos la viscosidad absoluta delalre a 230oF, obtenlEndo al

interpolar el valor de 147,6 Lbs-m / Pie-seg

Se localiza este valor en la escala de viscosidad, (Punto 4). Trazando una lfnea

recta desde este punto a la intersección de la linea 2-3 en la lf nea pivote (Punto 5),

en la escala cafda de presión leemos elvalor, o sea, 4,9u H2O

SP7 = 4,9'H2O

4.4,11.8. Pórdldas por accegorlog. Dentro de nuestro sistema, encontramos dos

válvulas mariposas para controlarelflujo, bien seadirigirlo alciclón o hacia latolva

para la unidad de la máquina procesadora. Estas válvulas se encuentran en su

totalidad, bien sea, abierta la una y completamente cerrada la otra, por lo tanto

podemos asumir las pérdidas en estas como cero.

4,4,',2, Preslón Eetátlca (SP). Es una forma de energfa potencial, la cual existe

por virtud de la densidad del g8s, v su grado de compresión. Es una fuerza igual

en todas las direccioneo como la presión de una llanta o un balón. Ee esta presión

la que lorza al aire fluir por la vfa de menor resistencia hacia la salida del

Page 79: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

65

0,1 0r2 0r3 0r4 0,6 0,t 0,70,t0,e 1r0 1,1 1,2

% o/ o.

T1og

ú5s€to.tdEE2r

10r0

e'08r0

7tO

tr0

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1,0

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€,t'ctE6E"

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0,08c

0,0t0

0,076

0,070

0,06t

0,062

0,048

0,04tPUNTO 4

0,041

0r@7

0,64

7!t6160

2OPUNTO 3

260

3@

350

5@

to70

HGU4A 10, CaÍda de preslón en clclones a condlclones de operaclón

FUI¡flE: AAFCYq.ONB

Page 80: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

66

TABLA 8. Vlscosldad delalre.

FUBNE:l!!!.,lqgu9!E

ventilador. La presión estática es la presión que tiende a romper o doblar el ducto

y es utilizada en parte para superar la resistencia al friccionar el aire contra la

superficie de los ductos, asf como la resistencia ofrecida por obstrucciones tales

como resportes, filtros, colectores de polvos, codos de los ductos, etc.

La presión estática viene a ser la sumatoria de todas las pérdidas calculadas:

SP

SP

SP

SP1 + SP2 + SP3 + SP4 + SP5 + SP6 + SP7

0,0401 + 0,0346 + 1,7340 + 1,8636 + 1,3953 + 15,9234 + 4,9

25,89'H2O

109,0

120,3

127,0

136,0

144,0

150,0

160,0

167,0

173,0

187,0

200,0

210,0

221,0

0

70

100

150

200

250

300

350

400

500

600

700

800

Page 81: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

5. VENTILADONEÍs

5.1 DEFIN¡CION

Un ventilador €s una bomba de gas o turbo-máquina de fluido generadora para ga¡¡ss,

En gases cuyo incremento de presiones AP, entre la entrada y la salida sea menor a

1 ,000 m.m, de columna de agua se puede suponer incompreslble y el tratamiento es

igualalde una bomba para incremento de presiones mayores a 1 ,000 m.m. dE columna

de agua, se comienza a sentir los efectos de compresibilidad del gas, por lo cual, el

tratamiento delgas pertenece alcampo de los compresores.

5.2. APLTCAC¡ONES

Son múltiples las aplicaciones de los ventiladores, entre ellas se puede numerar:

- En ventilación de fábricas, edificios, minas, túneles, barcos.

- Exhautación de humos, aire con alto contenido de polvo.

- Para secado en procesos industriales.

- Para refrigeración y acondicionamiento de aire.

Page 82: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

68

5.3. CLASIFICACION SEGUN LA DIRECCION DE FLUJO

5.3.1, Ventlladoros axlalee. En éste tipo de ventilador elflujo o corriente delfluido

gaseoso es esencialmente paralelo al eje longitudinal, ó eje de giro de la hélice ó rodete,

Las paletas de los rodetes de éste tipo varian en cuanto a su número, forma,

ajustabilidad, ángulo con respecto aleje de giro, materialyformade laconstrucción, asf

como en la relación entre el diámetro delcubo y el rodete,

Los rodetes de los ventiladores de hélice Rgmll r, estan centrados con un anilto o aro

que rodea su periferia, cuya forma es de gran importancia, pues debe impedir el

retroceso delflujo con la consiguiente disminución del rendimiento.

Las paletas aerodinámicas pueden tener ángulos de ataque variablEs y ajustables,

Losventiladoresaxialesse emplean paramover masas de aire en los espaciossituados

debajo de parrillas destinadas a quemar combustible sólido de gran tamaño.

Tanto los ventiladores tubo-a¡<iales como los deflector-axiales üll fi !, c. tienen

carcasas tubulares, paletas helicoidales montadas sobre grandes cubos y pueden

trabajar venciendo resistencias del orden de 22a 25 centfmetros de columna de agua.

Losventiladores tubo-a¡<iales no llevan paletas directrices de ningunaclase, en cambio

los deflector-axiales tienen deflectores gufas fijos, emplazados en la corriente gaseosa

antes o después delrodete. Laenvolvente cilíndrica permite instalarlosformando parte

de la red de canalizaciones a que esta destinada. Cuando se instalan a la entrada de

la canalización pueden tener forma acampanada para disminuir rozamientos y

turbulencias de aire a la entrada de ellos.

Page 83: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

@

a) Hélice b) Tuboaxial

c) Paletas a<iales d) Gentrffugo

F OUflA ll, TlWs de vantlladores

FUB{II: CHICA(X) Ellrwlf @IDOIA¡ION

Uili*r¡i# ÁuÍoncmo rio (]ttidentc

Omto Irtirr.ietü

Page 84: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

70

5.3.2. Vontlladoree ccntrffugos. El equipo impulsor del aire o gas, en las instalaclones

de tipo forzado o inducido, puede estar constituido por los ventiladores centrffugos de

disco y por los de paleta o álabes múltiples.

Todos los ventiladores centrffugos ün ll l. estan constitufdos por un rodete que gira

dentro de una carcaza o envolvente, construída generalmente de plancha metálica,

Dicha envolvente tiene la forma de espiral, la cual permite que el aire sea lanzado de

la periferia al rodete con pérdidas reducidas y ligera turbulencia.

Los rodetes de los ventiladores centrffugos tienen sus álabes situados en ó cerca del

borde de aquel. Elefecto producido por un rodete algirarsurge de latendenciadel gas,

adyacente alas caras anteriores de las paletas, adesplazarce radialmente haciaafuera

como consecuencia de lafuerza centrffuga, siendo lanzado de los bordes de la paleta

hacia la envolvente. Como resultado de este movimiento se origina una preslón inferior

a la atmosférica en el centro del rodete y otra presión positiva en la envolvente que le

rodea. Para reemplazar el descargado por elventilador, el aire o gas fluye axialmente

hacia dentro del rodete. De lo dicho se deduce que los ventiladores centrlfugos pueden

emplearse no solamente como aspiradores de aire o gases de canalizaciones conectadas

a su boca de aspiración u oido, sino que también pueden usarse para descargar el

mismo aire o gases, a presiones de varios centfmetros de columna de agua, en

canalizaciones unidas a su boca o descarga.

5.3.3. Ventlladores de dleco. En los ventiladores de este tipo, el rodete consistE en

una o dos arañas, cada una de las cuales tiene de 6 a l2 brazos. Cada par de brazos

lleva una paleta de plancha plana, en parte radial f,gm 12¡, Las paletas del rodete

pueden ser rectias, o bien curvadas hacia adelante o hacia atrás, segrin las carac,terfsticas

Page 85: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

71

a) Rodete de plancha de acero b) Rodete con paletas curvadashacla adelante

c) Rodete con paletas curuadas hacla atrás d) Rodete de paletas huecas

HCUflA 12. Tlpos de rodetes

FIJENTB:

FrcUnA 13, Paleta hueca curuada hacla atrásFUE¡IE: CHIC.{CO E¡¡WAB COIPOIATION

Page 86: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

72

de funcionamiento deseadas. La curvatura de las paletas tiene una marcada influencia

sobre el comportamiento de un tipo de ventilador determinado.

5.3.4. Vcntlladoros con paletae múltlplcs. Estos ventiladores pueden tener las

paletas curvadas hacia adelante ürr l2!, ó hacia atrás ün llc. En todos los tipos

representados, el rodete está formado por un disco sobre el cual va montado el cubo

y la corona circular o anillo, unida al disco por una serie de paletas, ó álabes, repartidos

a distancias iguales. En las figura 12c las paletas son delgadas, macizas y curvadas,

y van unidas al disco y la corona mediante remaches. Cuando la anchura del rodete

debe ser más grande qu€ las de las figuras 12b y 12c, se intercala un anillo intermedio

equidistante de la corona y el disco, cuya misión es acortar las paletas y dar al conjunto

más resistencia y rigidéz cuando gira a velocidades elevadas.

En la Figura 12d se representa un rodete con paletas huecas curvadas hacia atrás

ülrl8, de forma aerodinámica, con anchura normal y una sola boca de entrada.

Cuando los ventiladores estudiados se destinan a producir tiro inducido o forzado con

aire precalentado, deben ir equipados con cojinetes refrigerados, debidos a las

Elevadas temperaturas de los gases o del aire trasegados. Los ventiladores de

cualquler tipo destinados a tiro inducidos han de ser de construcción robusta para

resistir la acción corrosiva de los gases quemados y la erosión de las partfculas de

ceniza y escoria que pasan por ellos,

5.4 APLICACIONES Y SELECCION

Los diseño 53 de la Chicago Blower, únicamente son para el proceso de soplado a

Page 87: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

7g

presión, son diseñados para combustión de aire, camas aireadas fluidas y muchos

procesos en sistemas de aplicación como transportadores neumáticos. Este tlpo de

ventiladorEs turbo (centrffugos), alcanzan hasta pérdidas de presion de Sg " H.O y

desplazan volumenes mayores de 5.000 C.F.M. ürrlf.

5.4.1 Datoa:

O = 1,365 C,F,M.

SP= 25,89"HzO

Por seguridad en los transportes neúmaticos industriales, se aumenta en un 30 % el

caudaly un 25 % las pérdidas de presión. En nuestro caso trabajamos con los datos

obtenidos anteriormente.

Para utilizar las tablas de selección previamente debe corregirse la densidad del gas

que se esta manejando, pues las tablas se elaboraron con base en la densidad nominal

de 0,075lbs/pi€3'Una vez se conoce la densidad del gas en la succión delventilador

la corrección es sencilla. Todo lo que se necesita es un factor de corrección que se

define como:

Factor de corrección =Fc = 0,075/p

siendo p, la desidad delgas a la entrada delventilador

Fc = 0,075/0,0655 = 1,1450 = 1,15

SPro-sro.=SP,u*Fc

Page 88: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

74

F,AU nA fi, Venüldor turbo

N,I¡ÍIB@

Page 89: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

75

SP.o,r.ero. = 25'89* 1'15 =29'77 = 29'8" HrO

Nos remitimos alcatálogo y buscamos un caudal igual o superior alcaudal r€al obt€nido,

podemos escoger un diseño de 1 .400 C.F.M. 6' Hl l¡lh0 ó uno de 8" Ff I¡U¡ l0 con SP

de 33,5 y 29,9 " de H.O resp€ct¡vamente. Estos ventiladores vienen de 3,500 R.P.M,

Por tamaño delventilador seleccionamos elde 8" fl con SP de 29.9, de 1.400 C.F.M.

que requiere una potencia en elventilador de 9,1 HP.

Las pérdidas reales en este ventilar sería de:

SP,-,= 29,9lFc = 29,911,15 = 26 " HrO

La potencia real delventilador sera:

BHPd = 9,1/Fc = 9,1/1,15 = 7,91 HP

Los catálogos de la Ch igago Blower Corporation vien€n para ventiladores fabricados en

aluminios aleados, en nuestro medio se construyen en un acero A36 y la manzana en

un 1020, por lo tanto se requiere de una mayor potencia para su funcionamiento, para

corregirlo por cambio de material se aumenta la potencia en un 15 %.

BHP = 7,91 + 15 Vo

BHP = 9,09 HP = 9,1 HP

Estos tipos de ventiladores (furbo), van acoplados directamente al eje del motor, por

lo tanto la potencia del ventilador es la m¡sma potencia que requiere el motor. Vemos

en el catálogo de la Siemens, un motor proximo al valor requerido, de 9 HP, salta a uno

Page 90: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

76

TABLA9, Ventiladores tamaño 6"

TABIA 10, Ventiladores tamaño 8"

6 II DESIGN 53Pre¡¡ure Blowers

3.s00RPM

StzE "SP BI{P "SP BHP "SP BI{P "9P BHP "9P BHP .8P BI{P ,8P BHP

,¡a,¡tJ2,rt

53.0¿19.8

17.614.?

I l./tro.6s.98.9

53.750.117.8¡14.5

12.5| 1.410.70.6

5..1so.38.2¡l¿1.5

f 3.512.a11.610.6

5,t.f50.¿l¡t8,311.1

1.t.5r3.3t2.5n.a

54850.t¡18.2¿lil.c

r5.51a.g13.112.0

5(t.550.217.743.3

r6.8't5.311.413.2

52.7¡19.6

6.712.4

t8.or0.2t5.31¿l.r

HIHIH¿HI

a4,9,13.0,4o.530.0

6.78.27.07.1

4.7a2.6&.237.6

9.60.18.68.1

u.112.2s.E17.2

10.0t0.t9.5E.9

43.9¡11.5

39.036.5

11.71 1.010.aE,''

¡t3.9¡1O.8

38.235.7

1?.6r 1.9I t.110,¡l

42.239.8s7.13¡1.6

ta.tr3.31?;111.6

¡1t.030.E36.0gt.5

t€.a15,5ta.a13.4

l{ItÉ2!t

36.633.831.428.2

6.76.35.95.3

35.93:l.l30.527.3

7.40.86.45.8

35.232.029.526,2

E.l7.6f.16.¡l

34.030.08.124.7

E.6E.37.66.8

g¡.029.t26.923.3

9.4o.7E.r7.3

31.52&r6.121,7

't0.1

9.1E.97.t

e9.52C.323.0N.2

10.99.79.54.7

ltlatla2ll

2s.923.020.t'r 8.3ls.t

5.04.23.4?.12.9

25.622.6N.117.911.7

5.4¡1.€1.23.E3,3

25.322.220.017.114.0

5.E5-lr.6a.l3.5

24.92t.Et9.516.513.¡t

6.55.55.04.53.E

24.321.0r8.715.E12.6

6.95.95.3,t.8a.3

4.520.317.9l¿r.811.7

7.26.55.84.94.1

4'1r9.ar6.5r3.6ro.3

7.96.66.35.3a.6

c.F.M. 8{X' 9m ro00 I r00 r200 't3@ t4@

0.v. 40@ 45@ 50@ 55@ 0@o 8500 ?úo

8 II DESIGN 53Preesure Blowere

3.500RPM

stzE ,SP BHP "SP BHP ,SP BHP "SP BHP "SP BHP "SP BHP "SP BHPK4KTl<2K1

51.951.018.3

u.2

17.1

r6.3r5.t13,6

54.6

50.547.7

43.3

t9.t17.7

r6.515,1

5it. /19.f47.0

41,8

20.9

19.1

t8.f16,5

s2.118.345.3

40,4

u.6m.719.1

f7.9

s0.8

16.8{3.53E.6

21.1

2.221.0

19.1

19.2

{5.r41.7

36.8

6.28.72..6n.2

17.2

€.{39.6

36.1

27.7

6.221.021.3

F4F3F2Ft

39.7

36.7

u,9n.9

12.5

11.3

t0.f9.1

39.5

36.{32.5

29.3

13.8

12.4

1f .3

10.3

39.1

35.932.0

28.8

4.9

3.6

2.4

1.2

38.2

35.33f .1

4.1

16.1

11.6

13.3

12.2

37.2

31.3

30.1

26.9

r7.315.811.3

r3.t

36.2

30.329.5

24.9

1E.5

16.8

15.1

r1.0

36.2

32.4

28.r2..6

19.5

17.7

15.9

14.9

c4c3c2c1

24.9

21.619.4

16,5

7.9

6.6

6.2

5.1

24.0

20.6

18.1

r5.5

8.6

7.3

6.8

6.0

4.819.217.2

11.1

9.4

8.r7.4

6.4

21.6

17.8

15.8

12.6

r0,3

8.88.0

6.9

20.3

16.211.2

10.1

11.2

9.6

8.17.1

18.7

r4.612.3

7.7

12.2

r0.59.3

7.1

r7.0r2.89.9

6.0

13.2

11.4

r0.1

6.6

c.F.M. r400 1575 1750 1925 21m n75 2450

0.v. 1000 1500 smo 5500 6ün 6500 7ü)

FLJBNIB: CIIICAOO BI¡WBR CORPORATTON

Page 91: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

77

de 12 HP. I¡lh lt. Seleccionamos un motor de 9 HP.

La eficiencia delventilador viene dada oor la ecuación:

E=Q*SP(0.362*BHP)

donde,

O = Caudal realC.F.M.

SP = Pérdidas reales " HrO = 26" H¿O

6,362 = Constrante

BHP = Potenciadelventilador =9 HP

reemplazando tenemos:

E = 1,400*26/(6.362*9) =0,636

f = 63,6%

5,4,2, Dlmenglonamlento. Para el dimensionamiento del ventilador, necesitamos

conocor elframe del motor de 9 HP, delcatálogo de la Siemens I¡ilrll, vemos que el

frame es 213T, con este dato vamos a la figura 15 y vemos las dimensiones del

ventllador,

Page 92: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

78

TABLA 11, Especlfrcaclones del motor.

Pt BñIB: Crl¡lqo d! l¡ SEMBNS

RPM 3.500

CoRRTENTE (A)

220V

0'9

1,2

1,9

214

3'6

4r8

6'6

9,0

12,O

18,0

143 T

143 T

143 T

143 T

145 T

184 T

184 T

213 T

213 T

2547

0,67

0,90

1,34

1,74

2,70

3,58

4,92

6,71

8,95

13,42

3,1

4,2

5,6

7,0

10,5

13,0

17,5

24,0

32,0

46,0

1LA3 073-2Y860

1LA3 080-2Y860

1LA3 083-2Y860

1LA3 095-2Y860

1LA3 096-2Y860

1 l.,43 106-2Y860

1 LA3 113-2Y860

1 LA3 130-2Y870

1 LA3 131-2Y870

1LA3 163-2YB70

Page 93: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

79

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Page 94: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

6. SrSfElylA DE L]ÍüP|EZA DE A7RE

Los sistemas de limpieza de aire remueven contaminantes de un chorro de aire.

Estan en un variado rango de diseños para obtener los diversos requerimientos de

aire limpio,

Para las partfculas contaminantes, los sistemas de aire limpio están dlvididos en

dos grupos básicos: Filtros de aire y Colectores de polvo. Los filtros de aire están

diseñados para remover concentraciones de polvos y luego en la salida del aire ser

empleados en ventilacion, aire acondicionado y sistemas a temperaturas altas

donde la concentración de polvo rara vez exceden de un grain/pieo de aire y

usualmente estan por debajo de 0,1 grain/pies de aire. (Un grain es una cantidad

de peso y es equivalente a 1/7,000 = 0,00014 libras. Una tfpica concentración de

polvo atmosférico es de 0,5 grain/piesde aire),

Los colectores estan diseñados para mayores concentraciones en los procesos

industriales donde el aire o el gas deben limpiarse primero en sistemas locales o

en procesos de almacenamiento efluentes.

Las cargas varian desde 0,1 (o menos ) a 20 grain ó más por pieo'Por otro lado,

los colectores de polvos están y deben ser capaces de manejar concentraciones

20.000 veces más que cualquier filtro de aire.

Page 95: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

81

6.1. SELECCION DE EOUIPOS COLECTORES DE POLVO

Los equipos colectores de polvos estan disponibles en numerosos diseños,

dependiendo de la utilidad, efectividad, costos, mantenimiento, espacio,

disposición y materiales, La consulta con el fabricante de estos equipos es

recomendado en el proceso de selección de un colector para un problema dado,

donde no s€ tenga una experiencia de planta €n un problema especffico.

Los factores que influyen en la selección de un equipo debe incluir:

- Grado de concentración y tamaño de partfcula contaminante

- Grado de colección requerido

- Caracterfsticas del flujo de aire o gas

- Caracteristicas del contaminante

- Requerimientos de energfa

- Metodo de eliminación del polvo

6.1.1. Grado de concentraclón y tamaño de partlcula contamlnante. Los

contaminantes en sistemas de extracción cubren un amplio rango de peso y

tamaño de las partfculas. La concentración puede estar en un rango de 0,1 a 20

grain o más de polvo por pieode aire. En presiones bajas de sistemas de transporte

el rango usual en polvos es de 0,5 a 100 grain o más micrones, La desviación media

del tamaño (el rango más o menos medio) también varla con el material.

6.1.2. Grado de colecclón requerldo. El grado de colección requerido dependera

del problema especlfico bajo la consideración de si la llmpieza del aire sera

recirculado en la planta o descargada afuera, La evaluación considerará la

Page 96: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

82

necesidad de una alta eficiencia y alto costo del equipo tales como el precipitador

electroestático de alto voltaje, alta eficiencia y moderado costo del equipo como

la unidad colectora húmeda o de tela y el bajo costo de unidades primarias tales

como secadores centrffugos, Si uno de los dos primeros grupos es el indicado, la

demanda de combinación con los colectores primarios podria ser considerada,

Cuando el aire limpio debe ser descargado afuera, el grado de colección puede

depender de la localización de la planta, en comparación con la cantidad de

materiales a ser soltados a la atmósfera con los diferentes tipos de colectores; la

naturaleza del contaminante (elvalor a salvar, y su peligro potencial en la salud,

perjuicio público o el poder para el perjuicio propio) y los requerimientos de

regulación gubernamental.

La cantidad de escape puede influenciar en la solución de un equipo, para una

concentración dada, un amplio volumen de salida es nec€saria para un mejor

equlpo de colección.

6.1,3. Caracterf¡tlca del flulo de alre o gas. Las caracterfsticas de un flujo de

aire o gas en movimiento, puede tener un marcado rumbo en la selección de un

equipo, La temperatura de un flujo de gas que exceda de 180"F, impide el uso de

colectores que trabajan a temperaturas bajas o medias, La condensación del

vapor de agua puede causar rellenos y taponamientos al paso de aire o polvos en

los colectores secos.

La corrosión puede atacar al metal en los colectores secos y si se mezclan con

agua en los colectores húmedos pueden causar graves perjuicios.

Page 97: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

83

6.1.4. Caractcrf¡tlcag del contamlnante. Las caracterfsticas del contaminante

también pueden afectar la selección del equipo. La composición qufmica pueden

atentar contra los elementos del colector o producir corrosión en los colectores tipo

hrlmedo. Los materiales viscosos asf como limaduras metálicas impregnadas €n

el polvo pueden adherirse a los elementos delcolsctor, produciendo taponamientos

alpaso en elcolector, Los materiales hilachosos se adhieren con seguridad eobre

los elementos superficiales del colectos, Los elementos abrasivos en concentra-

ciones moderadas o altas causan un rápido desgaste en la superflcie de los

metales secos. Eltamaño, forma y densidad de la párticula pueden descartar con

seguridad el diseño de un colector,

6.1.5. Requerlmlento¡ de cnergfa. El costo de la energfa necesaria, es de

escencial cuidado en la consideración del requerimiento total de energfa para cada

tipo de colector que pueda realizar el trabajo.

6,2. METODOS DE ELIMINACION DEL POLVO

6,2,1, Colsctoro¡ clclónlcot. Es el equipo qu€ se usa generalmente como

separador principal o único para polvos, basandose en la rotación de la corriente

de aire la cual debida a la fuerza centrffuga, lanza las partículas hacia la pared del

recipiente por la cual resbalan cayendo hacia la descarga,

El torbellino se produce por lo general dirigiendo tangencialmente la corriente de

aire hacia adentro de un recipiente cilfndrico, o más frecuentemente cónico, del

cual se escapa axialmente por un extremo. El polvo recogido se descarga por el

otro extremo a travás de algun tipo de cierre para evitar fugas de aire.

Page 98: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

84

El efecto centrffugo depende de la elevada velocidad de giro del torbellino, por lo

cual para producir una determinada fuerza centrffuga las velocidades de entrada

deben aumentarse con el diámetro del recipiente; por lo tanto aumentan las cafdas

consiguientes de presión, En aparatos pequeños una fuerza centrlfuga similar (y

por lo tanto separadora) se produce mediante velocidades de entrada y caldas de

presión de poca magnitud, aunque los rozamientos generados son mayores.

Para una determinada velocidad de rotación del torbellino, puede calcularse un

tamaño llmite de partf cula. En teorf a, las partlculas de este tamaño y mayores son

lanzadas hacia la pared y son captadas, mientras las partlculas de menor tamaño

escapan con el gas impelente. En la práctica se recoge un porcentaje de cada

tamaño. Por encima de cierto tamaño, la eficiencia de captación será casi del 100

o,6, pero por debajo del mismo disminuirá muy rápidamente y las partfculas muy

finas seran captadas sólo ocacionalmente. El aire impelente contendrá entonces

partfculas pequeñas de un pequeño espectro de dimensiones. Existe un llmite

inferior de tamaño de las partfculas bajo el cual es imposible captar partfculas

porque comenzaran desplazandose con la corriente de aire sean cuales fuere las

fuerzas centrffugas.

6.2.1.1. Clclones senclllos. Estos tienen forma cónica y pueden tener cualquier

proporción. Todos efectuán una seperación completa de polvos desde finos a

granulares, usando pequeñas cafdas de presión (hasta un máximo de 0,036 PSI).

Deben estar provistos ya sea de tolvas de retención para el polvo recogido (para

evitar que interfiera con el flujo de aire), ya sea de una válvula de descarga de

polvo. fliun 18.

6,2,1,2, Clclonee de gran eflclencla. Las proporciones de estas unidades, de

Page 99: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

85

SALIDA DE POLVO

ENTRADA DE AIRE YPOLVO

SALIDA DEAIRE LlMPIO

TUBOCENTML

VALVUIá

FrcUnA 16, Clclón Sencillo,

FUENTB: Tr¡n¡po¡ta ¡cumótioo d. n¡to¡l¡lr pulvan¡loltor

altura más bien elevada y a menudo de un metro más de diámetro, han sido

cuidadosamente calculadas por sus fabricantes y son las mismas para cualquier

capacidad, Su eficiencia para cada tamaño de partfcula, y las cafdas necesarias

de presión, pueden calcularse con gran precisión. Las caldas de presión son

relativamente grandes y pueden ser del orden de 0,1 44 a 0,18 PSl. fl¡unr 17.

6.2.1.3. Clclón llso de erplral. Son usados para captar polvos finos, arrojando las

fracciones más gruesas contra la pared, entrando al conducto en espiral, elcual

parte desde arriba y términa en un punto inferior al nivel de la boca de entrada. El

conducto es generalmente de sección rectangular y esta abierto hacia el interior

Page 100: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

8e

SALIDAAIRELIMPIO

ENTRADAAIREYPOLVO

TOLVAPARAELPOLVO

FIGURA 17. Clclón dc gran eflclencla,FT BNTB: Tru¡po¡to ÁcutDatl@ do Erlcr¡l¡ Pulv.nlontor

delciclón a todo lo largo, de manera que el polvo arrastrado contra la pared interior

entra al conducto y resbala luego por él hasta la parte cónica del ciclón. La sección

trasversaldelconducto es de anchura constante pero su profundidad se reduce a

cero en cada extremo. El rozamiento del polvo es menor con este dispositivo, y se

reduce notablemente el número de partfculas que son nuevamente arrastradas.

tl¡um 18.

6,2,1,4. Tlpo de gran caudal. Las proporciones de este tipo de ciclones también

han sido cuidadosamente calculadas y dan la certeza de lograr una altfsima

Page 101: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

87

SALIDAAIRE LIMPIO

tSALIDAAIRE LIMPIO

I

CONDUCTO PARA ELPOLVO MASGRUESO

SALIDAPOLVO

ii-::...-i-i--.

FrcUnA 18, Clclón lleo con conducto de ecplral,FUBNTE: Tr.!¡porto n.unlti@ dc rnrt.¡hlil F¡lv.ru¡onlor

eficiencia con una menor calda de presión que el verdadero ciclón de alta

eficiencia, aunque el tamaño lfmite de partlculas es algo mayor. Tratándose de

polvos costosos hay en general menos motivos para usar este tipo de ciclón ( en

el cual el ahorro en potencia y en costo debe equiparar las pérdidas de polvo ) que

para usar eltipo de verdadera alta eficiencia. Los ciclones de gran caudaltienen

una eficiencia mucho mayor en comparación con otros ciclones, y ofrece ventaia

en los casos en que debe ahorrarse espacio y potencia. tl¡unl10.

Page 102: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

88

SALIDAAIRELIMPIO

ENTRADAAIREYPOLVO

TOLVA PARAELPOLVO

TUBO CENTRAL

flGUnA 19. Clclón de gran caudal,FUBNTE: Trurportc !.unfaico dt n¡to¡i¡lt F¡lvorulcDtor

6.2.1.S. Pollclclonos. Estos son aparatos pequeños cuyo diámetro no pasa de

unos pocos centfmetros. Pueden retener partfculas muy pequeñas y exigen

velocidades moderadas del gas y cafdas pequeñas de presión. El caudal que pasa

a través de cada ciclón por separado es pequeño. Por eso se les emplea

generalmente en unidades mrlltiples colocada en una placa tubular y combinados

en una envuelta que lleva un deflector dispuesto de modo que deposite las partlculas

gruesas del polvo entrante, dejando a los ciclones sólo el polvo residual. f,¡mr20.

Page 103: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

89

-sAllDilftRE

CICLONES

POLVOtrrAs

GRUESO.?.EEIE.--r VALVULAS

FIGURA 20. Colectorpollclclónlco.

FUBNTB: Tr¡lrpo¡tc !cuÉútlco dc n¡tcrl.l¡ pulvoruloato

Es más frecuente emplear policiclones para tratar grandes volúmenes de aire con

baja carga de polvos, por ejemplo en sistemas de ventilación y no en vErdaderos

sistemas de transporte de polvos.

6.2.1.6. Extractorc¡ multlcelularc¡ ó cxtractorcg ccntrllugadorce mccánlco¡.

Estos se emplean comúnmente para eliminar pequeñas cantidades de arenilla o

..¡.: ,_t;'

Page 104: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

90

polvo en grandes volúmenes de aire y como tales son más aplicables en

instalaciones de calderasy de ventilación que en sistemas de transporte de polvo.

6.2,2. CALCULOS

6,2,2.1Dlametro clclón. (D',). Area entrada al ciclón: 0,1963 pies3, con este valor

determinamos el diámetro del ciclón, con la fórmula:

ot=.'@

donde:

r = Relación diámetro del ciclón y diámetro del ducto de escape

| = D 11D2, recomend ado 2,4

A = Area de entrada al ciclón

Dr = Diámetro ciclón

D2 = Diámetro ducto escape de aire

reemplazando,

D, = v( 4t'2,4s * 0,1963 / ¡r)

= 1,8588 pies = 22,3 pulgadas

6,2,2,2, Dlámetro ducto de escapc. (D2). De la relación r = DJDz, obtenemos

que:

Dz= Drlr = 1,8588 | 2,4 = 0,7745 pies - 9'3 pulgadas

6,2.2,3, Dlámetro del ducto de de¡carga Infcrlor. (Dg). Este es generalmente

Page 105: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

91

cinco octavos del diámetro del ducto de escape, en nuestro caso es la entrada al

venturi, osea, cuatro Pulgadas.

Ds = 4 Pulgadas

6,2,2,4, Ancho a la entrada del clclón. (a), Esta entrada convencionalmente se

Encuentra localizada en dirección tangencial al cuerpo del ciclón, y a su vez

incrementar las pérdidas de presión, €ste ancho será igual al dlámetro de la

tuberla.

a=1/zpie=6pulgadas

6,2,2,5,Altura a la entrada del clclón.(h.,).Se obtienen buenos resultados en la

eficiencia de separación, cuando la altura de conexión de la entrada es igual a la

parte cilfndrica del ciclón.

hr=Yzpie=6Pulgadas

6.2.2.6. Longltud Interna del ducto de eacapc dcl clclón. (hr). La principal

función de este ducto es permitir la salida de aire desde el interior del ciclón, y viene

dada por la formula:

h, = hl ( r- 1 )t =6 (2,4- 1 )t = 11'8pulgadas = 1 pie

6,2,2,7. Altura total del cono.(h). Viene dada por:

h, = h., * 12 = 6r'2,42 = 34,6 pulgadas = 2,9 pies

Page 106: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

s2

6.2,2,8, Altura det cono truncado. (h.). Viene dado por la fórmula:

h. = h. (D1 'Ds)/ Dr = 34,6 (22,3'4],122'3

= 28,4 pulgadas = 2,4 pies

Es necesario tener en cuenta, QUo el ciclón cumple la función de depósito de

materialantes de iniciar el proceso de secado del plástico, por esto se requiere que

la altura dEl cono sea mayor. Para nuestro caso tomaremos una altura de:

h.= 62,4 pulgadas = 5,2 Pies

Al aumentar la altura del cono truncado, aumenta obligatoriamente la altura total

del cono, siendo esta:

h.=h.*Drl(D1 'Ds)

hg = 62,4 * 22,3 | (22,3' 4)

hs = 76 pulgadas = 6,34 Pies

Page 107: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

93

á=6"

I

Y

h¿ = 11 '8"

FICU RA 21, Dlmcnalones del clclón

Page 108: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

7. 7HA'YSFEHENG.TA DE CALOH

7.f . CANTIDAD DE CALOR

Según la tabla 1 , vemos que materiales higroscópicos como el policarbonato y las

poliamidas, requieren temperaturas de secado de 210 oC, es por esto que

tendremos en cuenta esta temperatura por ser la más elevada dentro de los

materiales plásticos. Tenemos entonces que la cantidad de calor que suministran

las resistencias es igual a la cantidad de calor que se requiere en elflujo de aire

para calentar los peletizados.

Balance de calor.

f.Calor sumlnlstrado por las reslstenclas=Calor ganado por el alre: Q. = Q.

siendo,a

Qn = Calor suministrado por las resistencias o potencia de las resistencias.aQ. = Calor ganado por el aire o potencias que requiere el aire para ser

calentado hasta una temperatura de 210"C,

Para un gas ideal, tenemos que potencias esta dada por la fórmula:l¡

O.=m*CP*aT

Page 109: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

95

donde,a

Q. = Potenciaam = Flujo másico del aire

Cp = Calor especffico del aire

AT = Diferencia de temperatura

En nuestro caso estamos trabajando con una diferencia de temperatura elevada, por

lo cualemplearemos la fórmula:

aaQ. = lll * (Cpr * T.¡ - Cpo* TJ

donde,

Gp, = Calor especlfico a 210"C (41 0'F). Irllr ltTr = Temperatura de 210'C

Gpo = Galor especffico a temperatura ambiente. T¡llr ltTo = Temperatura ambiente de 25"C (77'F)

Como se sabe densidad (p), viene dada por:

at¡

P=mly'=lnN

donde,

tn = fTrasá de aire

V = Volumen de airea

V = Flujo volumétrico = 1,400 C.F.M.

El dato real suministrado por el ventilador es el flujo volumétrico, además la

densidad del aire como se vio en el capftulo 4, varla en f unción de la temperatura.

Page 110: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

96

TABLA 12, Propledades del alre a presión atmosférica,

lL,lbrhrg plc

x 10{

0,2248

0,1478

0,1 104

0,0882

0,0735

0,0623

0,0551

0,0489

0,0440

0,0401

0,0367

0,0339

0,0314

0,0294

0,0275

0,0259

0,0245

0,0232

0,0220

0,0200

0,0184

0,0'169

0,0157

0,0147

0,0138

0,0130

0,0123

0,0116

0,0110

0,0105

0,0100

0,0096

0,0091

0,0087

o,2452

0,2412

0,2403

0,2401

0,2402

0,2410

0,2422

0,2438

0,2459

0,2482

0,2520

0,2540

0,2568

0,2593

0,2622

0,2650

0,2678

0,2704

0,2727

0,2772

0,2815

0,2860

0,2900

0,2939

0,2982

0,3028

0,3075

0,3128

0,3196

0,3278

0,3390

0,3541

0,3759

0,4031

0,4653

0,6910

0,9930

1,074

1,241

1,394

1,536

1,669

1,795

1,914

2,028

2,135

2,239

2,339

2,496

2,530

2,620

2,703

2,790

2,955

3,109

3,258

3,398

3,533

3,668

3,792

3,915

4,029

4,168

4,301

4,398

4,513

4,611

4,750

2,070

4,675

8,062

10,22

16,88

22,38

27,88

31,06

40,80

47,79

55,26

62,98

71,91

79,56

88,58

97,68

106,9

1 16,5

126,8

147,8

169,0

192,8

2',16,4

240,9

265,8

291,7

318,3

347,1

378,8

409,9

439,8

470,1

506,9

546,0

0,005342

0,007936

0,01045

0,01287

0,01516

0,01735

0,01944

0,02142

0,02333

0,02519

0,02692

0,02862

0,03022

0,03183

0,03339

0,03483

0,03628

0,03770

0,03901

0,04178

0,04410

0,04641

0,04880

0,05098

0,05348

0,05550

0,05750

0,0591

0,0612

0,0632

0,0646

0,0663

0,0681

0,0709

0,5100 | 0,722

8,514 | 0,714

10,72 | 0,726

11,80 | 0,734

12,88 I 0,741

14,00 I 0,749

16,40 I 0,767

17,41 | 0,783

19,92 | 0,916

.280

-f90.100

-10

80

170

2AO

850

440

530

020

710

800

890

980

1.070

1.160

1.250

1.3¡tO

1.520

1,700

1.880

2.060

2.2&2.420

2.600

2,780

2.980

3.140

3.320

3.500

3.6E0

3.860

4.100

FUBNIS: T¡ufrorci¡ dc c¡lc.

Page 111: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

s7

Para detErminar la potencia que requeriran las resistencias o potencla actlva (P")

tendremos en cuenta los dos estados, tanto el de máxima temperatura como el de

la temperatura ambiente,

La ecuación que permite calcularla sera:

aaQ, = P, = V* (Pr *CP' * T,' Po*CPo*TJ

siendo pr y po, las densidades del aire a 210" C y 25"C respectivamente.

Empleando la ecuación,

P,lPo= T¡,

obtenemos la densidad del aire a 210'C, reemplazando tenemos,

p, = 0,0655 * (77 + 420)l(410 + 420)

Pr = 0,0392lb/Pies

Estado final :

Pr = 0,0392lbs/Pieo

cP' = 0,2456 BTU/lbs'F

T, = 210oC, 410"F

Estado inicial:

Po = 0,0655lbs/Pie3

Page 112: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

98

cPo =0,2402 BTU/bs'F

To = 25oC,77"F

Reemplazando estos valores en la ecuación, quedarfa:

= 1.400 * (0,0392*0 ,245t410 - 0,0655*0,2402ü77)

= 3,830 Btu/minutos = 229.800 BTU/hora

= 68l(\ff,

7.2. RESISTENCIA ELECTRICA

7.2.1, Materlales para reslstenclas. Para uso en hornos eléctricos, estufas,

calentadores y muchos aparatos eléctricos, se requiere un material con elevado

punto de fusión y alta resistividad que no se corroa a temperaturas elevadas. Estas

condiciones se satisfacen con las aleaciones de niquel-cromo y de niquel-cromo-

hierro. Las propiedades de los materiales para resistencia aparece en la Tabla 13,

La mayorfa de estos se encuentran disponibles en forma de cinta de alambre.

7,2,2, Cálculos. Para todo circuito eléctrico, se asumen pérdidas eléctrlca por

calor, conductividad, generalmente estas se consideran en un 10% del total,

obteniendo,

Pr., =Pn+10%

P*, = 68 + 6,8 = 74,8 l(ff

PR

PR

PR

Dentro del mercado, podemos fabricar resistencias de alambre de cobre, I¡lh l¡1,

Page 113: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

99

oorfrooaoootcqtoo\ttCDIrf

ro@NG)@oooóOrOOtrl,oooooooooooooooodo

(\l @o ct lÍt888oooooo

lfoooo@IooaoNo¡$tcDu)r\lo(0o¡no¡ol(o(o

@_ o- o- o-(\r6t@osoF

o_ o- o- o_ (\lotooo@rfo)otolÉ

NO¡rto)_ c\l lf_ o_oo@o

u)(o¡ooor\fN@@@@@

a-Éqorat=o

r.tfÉ9!cr,6sa¡¡c,_ggs&6¡_A6en=He.sgEEÉ=EFEgoz.==oz,z,z,=

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===

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IfI

4

E

$a8.

s$GE\

ÉsssaE

I$

$t$

ilñ

Page 114: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

100

TABLA 14, Dlametros de los hllos de cobra quefunden paravalores de arrlente determl¡pdo

1

2

3

4

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

60

70

80

90

100

120

140

160

180

2@2252fi275300

0,0021

0,0034

0,0044

0,0053

0,0062

0,0098

0,0129

0,0156

0,0181

0,0205

0,0227

0,02480,0268

0,0288

0,0325

0,0360

0,0394

0,0/.26

0,0457

0,0516

0,05720,0625

0,0676

0,07250,07840,0841

0,0997

0,0950

0,053

0,096

0,112

0,135

0,158

0,2490,328

0,397

0,461

0,521

0,577

0,632

0,684

o,7u0,827

0,916

1,000

1,080

1,160

1,310

1,460

1,590

1,72O

1,840

1,990

2,14

2,28

2,42

43

39

37

35

u30

28

26

25

24

29

221

21

20

19

18

18

17

16

l514

14

13

12

12

11

11

Ft BNIS: Müul d.l no¡ór Eloaicittr

Page 115: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

101

estas se encuentran recubiertas de oxido de zinc. Estas pueden venir para 6, 6.5,

7,8...,hasta 12l(VV.

En nuestro diseño emplearemos un conjunto da 12 resistencias de 6,5 l(\ff.

7,2,2,1 Corrlentg por faee. Esta determinada por la ecuación:

l= P,*,/(y'gTv*Goeg)

donde,

Prr, - potencia J(\ff = 12 * 6,5 K}V = 78 KW

,/E = Costante

v = Voltaje =220v

Cosg = Angulo de desfase = 1

Reemplazandotenemos:

,I = 78.0001(!3*220*1)

=2054

7,2,2.2. Corrlente por reelstencla. Viene dada por :

ln = 6,500/220 = 29,5 A.

7,3, AISLAMIENTO TERMICO

Las condiciones existentes en instalaciones industriales y comerciales, tales como

Page 116: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

102

OfgT1

Qo9

Wffi Wffi| '7,--7.eT

ffiffi ffiffi

FIGURA 22. Diagrama resistencias

Page 117: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

103

hospitales, almacenes, plantas de potencia, plantas qufmicas, refinerias de

petróleo, aceros, molinos de pulpa, plantas procesadoras y empacadoras de

allmentos, jabón, etc,, requieren de un sistema de alslamiento que aisle del medio

ambiente equipos y tuberias por donde circulan fluidos calientes o frios, que

permitan lograr algunos de los siguientes objetivos especfficos de diseño:

- Conservar la energfa invertida en elacondicionamiento delfluido evitando

las pérdidas o ganancias de calor.

- Reducir los costos de operación.

- Aumentar la eficiencia de operación, manteniendo estables las condiciones

de temperatura, saturación, nivel de polimerización, etc., requeridas en un

proc€so,

- Evitar quemaduras y riesgos potenciales de incendio, controlando la

temperatura superficial.

- Evitar el flujo de vapor y la condensación de agua sobre superficies frfas.

- Controlar el ruido.

- Proteger el equipo de abusos mecánicos, de exposiciones a atmósferas

corrosivas o al fuego.

Un sistema de aislamiento tármico está formado por la combinación de materiales

Page 118: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

104

de elevadas resistencia al paso de calor, acabados y accesorios qu€ ensamblados

cumplen uno o más de los objetivos anteriores.

El aislamiento es correcto cuando el material aislante es capaz de funcionar

inalterando bajo condiciones de trabajo,

Las condiciones de trabajo de un aislamiento industrial abarca toda una serie de

condiciones exigentes tales como:

- Atmósferas corrosivas como consecuencia de procesos qufmicos o por la

local ización en exteriores.

- Abusos mecánicos por manipuleo repetido, pisadas¡ movimientos de

expansión, contracción y vibración,

' Riesgo de incendio causados por altas temperaturas y por la presencia

de sustancias volátiles.

- Controles rigurosos y altas temperaturas,

- Protección para el personal de operación.

- Requerimientos sanitarios debido al manejo de alimentos, jabón,

cosméticos, lEche o bebidas.

- Necesidad de remover con facilidad las aislamientos en áreas predeclbles

de mantenimiento.

Page 119: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

105

Limitaciones de espacio unidas con la necesidad de mayor espesor de

aislamiento.

La eficiencia y serviclo de un aislamiento depende dlrectamente de su protecclón

a la entrada de humedad y deldaño mecánico o qufmico, por lo tanto la selección

de materiales para acabado de protección debe estar basada en condiciones de

instalaclón.

Un tipo de aislamiento es la lana de vidrio, la cual presenta una elevada

resistencla a la transferencia de energfa térmica en un amplio rango de operación.

Estos mismos por ser de vidrio son incombustibles, no se alteran por la presencia

de humedad, no contribuyen a la corrosión de los metales con los que esta en

contacto.

Los aislamientos en fibra de vidrio, se caracterizan porofreceruna baja conductividad

térmica, buenas caracterfsticas de corte, alta resiliencia y excelentes

caracterfsticas de absorción de sonido. Se encuentran disponibles en forma de

láminas rfgidas, semirrfgidas, rollos, mantas flexibles y en preformados para

accesorios y tuberfas.

Para nuestras condiciones vamos a la tabla, localizando la temperatura

trabajo, por encontrarse las resistencias eléctricas en esta zona, tomamos

valor de temperatura más elevado (S50"F ).

de

un

Las caracterfsticas y especificaciones de este material se encuentran en la

tabla 15,

Page 120: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

106

TAB LA I 5. Especlflcrrclone.s

FUENrS: A¡l¡DiÉ!ú t¡o¡lo FIb.r Ol¡r

Para tuberfas calientes o frfas, se emplean cañuelas, €st€ es un tipo de

aislamiento térmico formado por lana de vidrio rlgida y preformada como medias

cañas.

Se recomienda su aplicación en el rango de temperaturas desde -120"F hasta

850'F y para tuberfas con diámetros nominales desde 1/2 hasta 12".

Las cañuelas se suministran en dos medias cañas o secciones semicirculares de

36u, 32u y 28'en los siguientes esp€sores:

Espesor aislamiento Diámetro nominal de tuberfa (pgs)

1u

1 112"

z',

desde 1/2 hasta 10"

desde 1/2 hasta 10'

desde 1/2 hasta 1 2"

0.2't0 BTU/HOM PlE2 f F/PULG) O SEA 0,03{ VAmOru .C A z6.F (Z.t C)DE TEMPEMTUM MEDIA

tuPlRFtc|l DtLAttt.AM|lXTO

SIN RECUBRIMIENTO

CON FOIL E)(PUESTO

CON KRAFT D(PUESTO

PROPAOACIO}IDI LA LI¡f{A

65

N

DttAFhotroDt t{uto

60

o

10

ABSORBE MAXIMO 0.2 96 EN VOLUMEN EN 98 HORAS A 120' F Y O5 9Ó DEHUMEDAD RELATIVA

NINGUNA EVIDENCIA SOBRE METAI.EE

Page 121: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

107

Cuando se requiere un espesor de aislamiento mayor a 2", éste se logra con una

sola cañuela de fabricación especial, o agrupando o anidando cañuela sobre

cañuela.

Conocemos la temperatura máxima del aire que va a circular (410" F), por

encontrase eltramo de tuberfaque se va a aislar cercaa las resistencias eláctricas

ñ¡uir 12, tomamos una temperatura mayor para seleccionar el espesor del aislante

Iülr 18. De esta manera se €scoge una temperatura de 550' F, encontrando que

requiere un espesor recomendado de 4.0 pulgadas,

TABLA 16, Espesores óptlmos de alslamlento para tuber[as

L Emldvldrd d. h rup.llcl. brllhnt. d.l¡cúrdo mfallco qt.dof. (0.2)

2, Eml¡lvldrd p.r¡ un acabrdo mll. no m.úllcq st.rlor rl.l3l¡ml.rlo, (0.0)

3. Eml.iyld¡d do l¡ rupollcl. no brllhnt. d.l tubo d.$udo. (0.9)

FITBNTB: Ai¡¡EioElo. úmin Pibor Ob¡

TEMPERATURADE

SERVTCTO550'F

(288.C)

D¡AMETRONOMIT{ALTUBERIA

4 5 6 8 10 12

ESPESOR3.0 3.0 3.5 3,6 3.6 4,0

coNAISI.AMIENTO

E-0.2 1 T' '113

307

114

355

'| 10

364

1'tl

440

't 13

620

1@

5¡K)

E'0,9 2 Tr

o

98

3't8

90

3ql

97

375

97

¿153

98

537

98

666

slNAISLAMIENTO E-0.3 ! Tr

o

660

4.1156

550

5,510

660

6.661

550

86¡t0

660

10.647

660

12.639

Page 122: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

8. EQU'POf5 Y AG'GESOR'OS

Es indispensable para el manejo de los plásticos higroscópicos, que el material en

que se va a construir sea resistente, a los continuos choques ocasionados por el

material (peletizados) con las paredes del equipos (tubos, ciclón, etc), es por esto

que se requiere que sean de acero, preferiblemente tratado térmicamente siendo

diferente del acero inoxidable que presenta una debll resistencia a la abrasión.

8.1 VALVULAS

8.1.1. Válvulas de marlposa. Dentro de los accesorios que dispone la unidad

encontramos dos válvulas mariposas, las cuales se encargaran de controlar la

dirección de flujo bien sea, haciaelciclón paracontinuarcon elciclode deshumificación,

ó para dirigirlo hacia la tolva para la unidad procesadora (máquina inyectora),

Flgunr 28.

Este tipo de válvula consta de un vástago giratorio. El disco debe girar un angulo

de 90" para realizar una carrera completa desde el cierre hasta la abertura

máxima, para girar el disco debe de vencerse 3 tipos diferentes de fuerzas que se

oponen al movimiento de la válvula, originadas por:

Page 123: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

109

Fricción de los bujes.

El par dinámico debido al movimiento de la mezcla (aire + polvo), que tiende

a cerrar la válvula cuando esta abierta,

El par resistente de sellamiento, que se produce en el momento de cerrar la

válvula completamente, en las version€s en que el cierre sea ajustado,

HCU nA 29, Válvula marlposa

8,1,2, Válvula esférlca. Se emplea este tipo de válvula para controlar el paso de

material a la zona de mezcla, además de pararlo cuando se requiera un cambio de

dirección.

Esta válvula esférica o de bola, al igual que la válvula de mariposa consta de un

vástago giratorio, se €ncuentra constituida por una esfera atravezada de lado a

lado por un hueco cilfndrico, siendo el diámetro del tubo menor que el deJa esfera

pero igual al del hueco del cilindro, Fl¡unr2f. Cuando laválvula está completamente

abierta como en la figura, el eje del cilindro coincide con el eje deltubo. El angulo

necesario para realizar una carrera completa es de 90'.

9.2. TOLVA

El uso de la tolva se lfmita a disminuirle velocidad a la mezcla y permitir la cafda

"'-''-'-:i

Page 124: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

110

FrcUnA 24, Válwla esférlca

del material por gravedad a la unidad procesadora. La tolva dispondra de una

entrada tangencial para recibir el material evitando asf el golpe fozoso de las

partfculas con la lámina. Disponiendo de una salida de aire en la parte superior.

8,2,1, Dlmenslones. Las dimensiones de la tolva se pueden apreciar en la

figura 25,

ENTMDAAI¡TOLVA

HGUflA 25, Dlmenslones de latolva

Page 125: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

111

8.3 REOSTATO

Por medio de un reóstato se regula la corriente dada por el conjunto de

resistencias, para suministrar la potencia necesaria para calentar elflujo de aire

( 1 .400 C. F. M. ). De esta manera se obtienen las diferentes temperaturas lrllr 1.

que necesitan los peletizados plásticos para garantizar su secado, Esta

temperatura se registrará con un controlador ( térmistor o termómetro ) ubicado

antes de la zona de mezcla de la unidad secadora de plásticos,

Page 126: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

oilErlrsrd|Es

Todos los plásticos se clasifican en dos categorias los nohigroscópicos que

presentan humedad adherida a su superficie, y pueden ser secados solamente con

corrientes de aire caliente sobre el material; y los plásticos higróscopicos que

absorben humedad formando moléculas en el interior de los peletizados, y son

secados únicamente con movimientos de humedad del plástico en flotación.

La presencia de humedad en los peletizados alteran la resistencia de los productos

elaborados, produciendo vapor y burbujas durante su transformación; afectando

los moldes mismos, presentando irregularidades, marcas y fragilidad en los

productos terminados,

Los peletizados plásticos, presentan un secado más eficiente con corrientes de

aire contfnuo, que con los métodos convencionales de secado estático ( hornos o

estufas de secado ), los cuales emplean únicamente resistencias eléctricas que

evaporan la humedad sin permitir su salida.

Para garantizar eltransporte neumático de los peletizados plásticos, estos, deben

de carecer de aristas para evitar su acumulación a la salida del ciclón, siendo

necesario además, mantener la velocidad del aire y la velocidad de flotación

durante todo el trayecto.

Page 127: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

113

La densidad de aire se ve afectada por variables como la presión absoluta, la

temperatura absoluta y la humedad relativa del lugar en donde estemos realizando

eldiseño.

Para evitar el desgaste en los ductos y posible adherencia de los peletizados

plásticos, es impresindible evitar cambios bruscos en la dirección de flujo del

material, debido al choque de los plásticos En el ducto, siendo necesario la

utilización de codos.

Page 128: CALCULOS DISEÑO UNA MAQUINA - UAO

B'BT-IoÍ 'AFA

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Range of particle size. 1-80.

AM ERICAN CON FERENCE OF GOVERNM ENTAL I NDU STRIAL HYGIEN IST.

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AMERICAN CONFERENCE OF GOVERNMENTAL ]NDUSTRIAL HYGIENIST.

Fabric collectors. 1 -80.

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