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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA
Y ELÉCTRICA
UNIDAD AZCAPOTZALCO
“DISEÑO MECÁNICO DE UN ELEVADOR DE CANGILONES PARA BASURA CONCAPACIDAD DE 30 kg. ALTURA TOTAL DE 4m. Y VELOCIDAD DE 0.30m/seg”
TESIS
P R O F E S I O N A L
PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO MECÁNICO
P R E S E N T A :
MIGUEL ANGEL TOLEDO ARCE
MÉXICO D F 2013
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA
Y ELÉCTRICA
UNIDAD AZCAPOTZALCO
T E S I S
PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICODEBERÁ DESARROLLAR EL C. MIGUEL ANGEL TOLEDO ARCE
“ DISEÑO MECÁNICO DE UN ELEVADOR DE CANGILONES PARA BASURA CONCAPACIDAD DE 30 kg. ALTURA TOTAL DE 4m. Y VELOCIDAD DE 0.30m/seg”
Rehabilitar el sistema de tratamiento de aguas residuales para quitar los sólidosy partículas suspendidas en las aguas residuales generadas en la Ciudad deSalamanca. Guanajuato, y enviar a los siguientes procesos de tratamiento parasu reutilización.
La tesis comprende los siguientes puntos:
ObjetivoJustificaciónIntroducción
Alcance
Índice temático:Capítulo 1.- GeneralidadesCapítulo 2.- Referente técnicoCapítulo 3.- Desarro llo y diseño del proyectoCapítulo 4.- Análisis de costosCapítulo 5.- Operación y mantenimiento del equipoConclusiones
Asesor Asesor
M. en C. José Luis Mora Rodríguez M. en C. Antonio Camarena Gallardo
Director
Ing. Ismael Jaidar Monter
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AGRADECIMIENTOS
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A mis padres Ángel Toledo Fernández
Ofelia Arce García, por el mérito de
ser mis padres y apoyarme incondicional
y moralmente, por su esfuerzo logré
y realicé mis metas y mis estudios
A mi esposa Beatr iz Rangel Mart ínez
Y a mis h ijos Miguel Ángel y Beatriz Fernanda por darme la fuerza de
vivir y seguir adelante para este trabajo
A mi escuela insti tución y profesores
por su enseñanza y valores, así como
A mis asesores por su val iosa apor tac ión y apoyo
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Índice
Objetivo 6
Justificación 6
Introducción 8 Alcance 9
Índice temático
1. Generalidades 9
1.1. Generación de aguas residuales 10
1.2. El tratamiento de aguas residuales 11
1.3. Fases para el tratamiento de aguas residuales 11
1.4. Niveles de tratamiento de agua 13
1.5. Tratamiento primario 13
2. REFERENTE TÉCNICO 13
2.1. Descripción del problema 14
2.2. Limi taciones del proyecto 14
2.3. ¿Qué es la basura? 15
2.4. Importancia de la separación de la basura 16
2.5. Problemas ambientales que trae consigo la
generación de basura 16
2.5.1. El consumo de energía y materiales 16
2.5.2. La contaminación del agua 17
2.5.3. La contaminación del suelo 18
2.5.4. La contaminación del aire 18
2.6. Contaminación a cuerpos de agua 19
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2.7. Generación de los residuos sól idos 20
2.8. Destino de los residuos sól idos 20
2.9. Costo de la recolección de los residuos sólidos 21
2.10. Planta de bombeo para aguas residuales 22
2.11. Elementos que consti tuyen íntegramente a una
planta de bombeo 22
2.11.1. Elementos mecánicos 22
2.11.2. Elementos eléctr icos 22
2.11.3. Obras civ iles 23
2.11.4. Obras arquitectónicas 23
2.11.5. Equipos complementarios 23
2.12. Estaciones de bombeo en cárcamos 23
2.13. Características comunes en elevadores de cangilones 24
2.14. Tipos de elevadores de cangilones 27
2.15. Beneficios del proyecto 28
3. Desarrollo y diseño del proyecto 29
3.1. Utilidad y eficiencia del sistema 30
3.2. Operación anterior 30
3.3. Propuesta del elevador de cangilones 31
3.4. Propuesta del cangilón 32
3.5. Programa de trabajo 35
3.6. Condiciones de la estación de bombeo 36
3.7. Personal a cargo 37
3.8. Tiempo de operación 37
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3.9. Memoria de cálculo 37
3.9.1. Cálculos de transmisión 38
3.9.2. Cálculos de velocidad 39
3.9.3. Selección de catarinas 39
3.9.4. Cálculos de potenc ia consumida 43
3.9.5. Cálculos de envolventes de catarinas de transmisión 45
3.9.6. Cálculos de diámetros de flechas 46
3.9.7. Selección del cople 47
3.9.8. Selección por torque 48
3.10. Planos, especificaciones y lis tado de partes 51
3.10.1. Planos de detalle 51
3.10.2. Listado de partes 72
4. Anális is de costos 74
4.1. Costos de fabricación de piezas instalación y montaje 76
4.2. Costos de montajes y puesta en marcha del sistema 77
5. Operación y mantenimiento del equipo 79
5.1. Recomendaciones de seguridad 79
5.2. Mantenimiento 81
5.2.1. Mantenimiento a motorreductor 83
5.2.2. Desalineación de ejes 83
Conclusiones 86
Glosario de términos. 87
Referencias y bibliografía 89
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Objetivo
Diseñar un elevador de cangilones para basura acumulada en los canales de
tratamiento de aguas residuales e implementar un sistema que ayudará a su
separación, si embargo, esto se puede obtener mediante elementos mecánicos,
sencillos y automatizados, los que servirán para disminuir en gran medida la
contaminación de los ríos y reutilizar las aguas residuales con las alternativas
tecnológicas disponibles.
Evitar los riesgos a los que están expuestos los trabajadores dentro de los
cárcamos de aguas residuales, así como el contacto con residuos contaminantes y
peligrosos, también para prevenir la exposición constante a ambientes tóxicos y
evitarles infecciones en vías respiratorias.
Hacer mas automática la recolección de basura dando tiempos y ciclos de barrido
al elevador de cangilones y reducir el tiempo de desazolve de los canales
Justificación
Cada proyecto a desarrollar conlleva a un fin, esto se logra implementando metas y
objetivos los cuales se deben orientar para cada uno de ellos. Todo objetivo deberealizarse con esfuerzo y un gran desempeño, es decir, realizar toda la metodología
necesaria para cumplir con el proyecto, por consiguiente, el conjunto de todos estos
objetivos es el resultado final de este trabajo.
El diseño mecánico de un elevador de cangilones para la separación de la basura
de las aguas residuales, se propuso con la finalidad de ayudar a la reducción de la
contaminación, al pre-tratamiento en los sistemas de drenajes y alcantarillados, es
decir, a todos los afluentes que desembocan a los ríos y cauces naturales que fluyencerca o dentro de algunos poblados y comunidades, estos asentamientos humanos
han crecido a través de los años, esto ha derivado a consecuencias ecológicas y
sociales, por la falta de programas culturales la gente no se concientiza del daño que
representa tirar la basura en las calles, también la falta de infraestructura para la
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separación de la basura antes de contaminar los ríos, este diseño se realiza para
retirar la basura como método primario dentro del proceso integral del tratamiento de
aguas residuales.
Para ampliar la mente creativa de un proyecto, surge de acuerdo a la capacidad de
observación, visión, investigación y realización; en este caso se observa la necesidad
de separar la basura de las aguas residuales sin la presencia física de los
trabajadores, ya que estos deben realizar la operación de bajar al cárcamo, portar su
equipo de protección y efectuar el trabajo de retirar manualmente las rejilla, sacudir y
limpiar cada una de estas, es decir, exponerse mas directamente a los gases
generados por las aguas residuales, para evitar esto se debe de realizar un proyecto
que evite que el trabajador se exponga a estos riesgos, así pues, se debe trabajarconjuntamente con un espíritu crítico-analítico tomados del mismo entorno y las
circunstancias que lo propician, a fin de generar y aprovechar las oportunidades de
mejora para un bien común, así que individualmente cada persona percibe el entorno
con diferentes matices, esto da como resultado una investigación diferente para cada
persona y llevando el problema a una lluvia de ideas y proponiendo un elevador de
cangilones especial. Este elevador no se ha desarrollado en ninguno de los sistemas
de desazolve a nivel nacional e internacional y dará una verdadera solución para la
basura de dimensiones desde 10x10mm hasta aprox. 200x500mm pudiendo
desarrollarse de otras dimensiones, dependiendo de los caudales y de los diámetros
de llegada a los cárcamos, asimismo estos descargarían basura con mayores o
menores medidas
La utilización de métodos, tecnologías nuevas e innovadoras, da como resultado el
mejoramiento de procesos sencillos y realizarlos hasta convertirlos en industriales,
para beneficio de toda una comunidad, un elevador de cangilones separador debasura es un trabajo bien desempeñado y resultado de una buena observación e
investigación, así como la visión del mejoramiento del medio ambiente sin dañar otros
sistemas con la reutilización de recursos renovables y no renovables.
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Introducción
Los elevadores de cangilones son generalmente utilizados en el transporte vertical
de materiales, en este caso el “Diseño Mecánico de un elevador de cangilonespara basura con capacidad de 30 kg. Altura total 4m. y velocidad de 0.30m/seg”
se realiza para proporcionar una alta eficiencia en el transporte de los residuos
sólidos, así como para evitar la exposición directa de los trabajadores con los
desechos contaminantes, olores fétidos y gases tóxicos generados por la basura al
momento de su separación. La alimentación del elevador de cangilones es
proporcionada directamente de los afluentes de aguas residuales, estas a su vez se
harán pasar por canales que sirven para conducir la basura por una coladera y que
finalmente el cangilón pasara a recolectarla y llevarla al nivel de depósito temporal.
Con la finalidad de crear conciencia a la comunidad en general sobre la
contaminación de la basura arrojada en los ríos y canales de agua, así como en las
calles y lugares públicos, esta basura por último llega a los drenajes ocasionando un
sin número de problemas ecológicos, ambientales y de inundaciones. El interés de
este trabajo es conocer como la contaminación de la basura afecta en la actualidad y
en un futuro cercano en la vida cotidiana, asimismo, el de conocer los riesgos a los
que se exponen trabajadores para retirar la basura dentro de los cárcamos de aguas
residuales. La investigación que se lleva a cabo es por medio de la observación del
comportamiento de las aguas residuales que se genera en las comunidades y es
arrastrada para finalmente degradar el medio ambiente, también la observación de la
generación de la basura y como llevar a cabo esa separación mediante elementos
mecánicos. Por último las limitaciones que tiene el desarrollo de este elevador de
cangilones, son los altos costo para su fabricación.
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Alcance
En el desarrollo del proyecto del diseño mecánico de un elevador de cangilones
para la basura acumulada en los canales de tratamiento de aguas residuales, se debe
de cumplir totalmente con el objetivo descrito al inicio del proyecto, para este concepto
se tiene que realizar un elevador de cangilones para transportar la basura hasta una
planta más elevada y a su depósito de almacenamiento temporal.
Esta propuesta servirá en el desarrollo de un elevador de cangilones para basura y
su extracción, así como para su elevación más rápida a una planta más segura, para
que de este modo los operadores no sean expuestos a los gases tóxicos, la basura
se deposite en un tanque de almacenamiento temporal de una forma mucho más
segura, ya que actualmente en algunas plantas tratadoras lo realizan con rejillas y
exponen directamente a los trabajadores a los residuos extraídos o atorados en estas,
así mismo conocer cómo y para qué separar la basura ayudando al medio ambiente.
1. Generalidades.
La industria, el crecimiento de población, y algunos otros factores que afectan lacalidad de los cuerpos de agua, así como ríos, lagunas y esteros que finalmente
desembocan en el mar, con el paso de los años se han ido deteriorando por tirar la
basura en ellos, lo cual preocupa a los gobiernos ya que se convierten en focos de
infección y afecta a la salud pública, además que la calidad de agua potable
disminuye haciendo más costoso el procesamiento para el consumo humano, estos
factores conllevan a la búsqueda de otras opciones para la reutilización de estas
aguas y para esto existen plantas tratadoras de aguas residuales, esto a su vez lleva
a la mejora continua de los sistemas utilizados en el tratamiento de aguas y buscar la
mejor opción, así como las áreas de oportunidad que se pueden mejorar y hacer más
fácil y automatizado este proceso.
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1.1. Generación de aguas residuales.
Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y localescomerciales e industriales. Éstas pueden ser tratadas dentro del sitio en el cual son
generadas (por ejemplo: tanques sépticos u otros medios de depuración) o bien
pueden ser recogidas y llevadas mediante una red de tuberías - y eventualmente
bombas - a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para recolectar y tratar
las aguas residuales domésticas de la descarga están típicamente sujetos a
regulaciones y estándares locales, estatales y federales (regulaciones y controles). A
menudo ciertos contaminantes de origen industrial presentes en las aguas residuales
requieren procesos de tratamiento especializado.
En México sólo se trata el 35% de las aguas residuales que se genera y la mayoría
del agua contaminada llega a ríos, lagunas, lagos y zonas costeras (datos INEGI), la
cantidad de aguas residuales que se vierten en estos cuerpos de agua causando un
terrible daño, es inmensa considerando que el 89,2% de la población (118 millones)
cuenta con agua potable y el 85,2% con sistema de drenaje, para dar una idea de la
gran cantidad, solo de los centros urbanos las descargas asciende a 7.63 kilómetros
cúbicos anuales lo que equivale a 242,000 litros por segundo.
Las aguas residuales procedentes de las industrias no se quedan atrás en cantidad
se calcula que 5.77 kilómetros cúbicos de agua, 183 mil litros por segundo y por
supuesto el daño que causan es mayor sin embargo solo se tratan el 15% del total.
Las aguas residuales en la ciudad de salamanca para su tratamiento, se recibe en
cárcamos a las orillas de la ciudad cerca al rio que pasa alrededor de toda la ciudad,
el cárcamo recibe aguar residuales así como también el paso directo del rio.
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1.2. El tratamiento de aguas residuales.
Consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como
fin eliminar estos contaminantes presentes en el agua efluente del uso humano. La
tesis fundamental para el control de la polución por aguas residuales ha sido el
emplear las aguas residuales en plantas de tratamiento que hagan parte del proceso
de remoción de los contaminantes. Fig. 1.
Fig. 1. Descarga de aguas residuales a ríos y mantos acuíferos.
1.3. Fases para el tratamiento de aguas residuales
Típicamente, el tratamiento de aguas residuales comienza por la separación física
inicial de sólidos grandes (basura) de la corriente de aguas domésticas o industriales
empleando un sistema de rejillas (mallas), aunque también pueden ser triturados esos
materiales por equipo especial; posteriormente se aplica un desarenado (separación
de sólidos pequeños muy densos como la arena) seguido de una sedimentación
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primaria (o tratamiento similar) que separe los sólidos suspendidos existentes en el
agua residual. Para eliminar metales disueltos se utilizan reacciones de precipitación,
que se utilizan para eliminar plomo y fósforo principalmente. A continuación sigue la
conversión progresiva de la materia biológica disuelta en una masa viviente sólida
usando bacterias adecuadas, generalmente presentes en estas aguas. Una vez que la
masa biológica es separada o removida (proceso llamado sedimentación secundaria),
el agua tratada puede experimentar procesos adicionales (tratamiento terciario) como
desinfección, filtración, etc. El efluente final puede ser descargado o reintroducido de
vuelta a un cuerpo de agua natural (corriente, río o bahía) u otro ambiente (terreno
superficial, subsuelo, etc.) Los sólidos biológicos segregados experimentan un
tratamiento y neutralización adicional antes de la descarga o reutilización apropiada.
Fig. 2. Esquema general de un sistema de tratamiento de aguas residuales
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1.4. Niveles de tratamiento de agua.
Se agrupan según los diferentes grados de eficiencia alcanzados en la remoción de
los contaminantes existente en los líquidos residuales. Estos niveles se conocen
usualmente como; pre-tratamiento, tratamiento primario, secundario, avanzados
o terciarios, para este proyecto se desarrolla dentro del nivel de “pre-tratamiento”.
El sistema para el desarrollo del proyecto del elevador de cangilones para basura
propuesto, tiene como propósito un tratamiento previo, diseñado para remover
partículas grandes, tales como plásticos, envolturas, papeles, etc. ya sea que floten o
se sedimenten, antes de que lleguen a las unidades de tratamiento posteriores. Aquí
se emplean mayoritariamente rejillas o tamices.
1.5. Tratamiento primario.
En el primario, se elimina un gran porcentaje de sólidos en suspensión,
sobrenadante y materia inorgánica, así como aguas residuales de actividades
agroindustriales. En este nivel se hace sedimentar los materiales suspendidos usando
tratamientos físicos o físico-químicos. También se utiliza la flotación. En algunoscasos el tratamiento se hace, dejando simplemente, las aguas residuales un tiempo
en grandes tanques o, en el caso de los tratamientos primarios mejorados, añadiendo
al agua contenida en estos grandes tanques, sustancias químicas que hacen más
rápida y eficaz la sedimentación. También se incluyen en estos tratamientos la
neutralización del pH, las operaciones que incluye son el desaceitado y desengrase, la
sedimentación primaria, la filtración, neutralización y la desorción.
2. Referente técnico.
La problemática de la contaminación de la basura conlleva a buscar e investigar
alternativas de como separarla, es por eso que se desarrollan proyectos como los
elevadores de cangilones para basura.
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2.1. Descripción del problema.
Para describir la problemática del proyecto se debe iniciar con describir todas lasconsecuencias y causas que la basura genera y que anteriormente no se podía
reflejar en la solución de sanear este mismo planeta, esto ha generado que los ríos, y
todos los mantos acuíferos donde desembocan sean propicios a contaminación con
basura, y aunado a la desconsideración, descuido y falta de conocimiento de toda la
humanidad ha conllevado a algunas personas e incluso a gobiernos a hacer algo por
tratar de recuperar todos esos recursos ya sean renovables y no renovables, y así
mismo se plantea un sistema de cangilones para la basura, el cual, por medio de
separación física de los desechos que son arrastrados por las corrientes naturales
tales como la basura y sea uno de los principales contaminantes del agua.
2.2. Limi taciones del Proyecto.
Las limitaciones para realizar este proyecto son de tipo presupuestal, ya que éste
sería realizado con materiales resistentes a la corrosión que genera la misma agua,así como algunos otros agentes que pueden llevar a descomponer los equipos
utilizados, aunque para esto se han propuesto los materiales adecuados para la
fabricación de este sistema su costo es elevado a un inicio. Algunos gobiernos
estatales quizá no estén dispuestos a realizar este tipo de proyectos, aunque a su
tiempo esto representaría una buena inversión después de que las plantas tratadoras
de agua se puedan hacer dentro de un proyecto integral hacia sus plantas tratadoras
de aguas residuales y adoptarlo también a las ya existentes.
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2.4. Importancia de la separación de la basura.
Cuando se concentra una gran cantidad de basura es causa y a la vez expresión
de graves desequilibrios ambientales que para la mayoría de los habitantes son
desconocidos. Por ejemplo, en la Ciudad de Salamanca, Guanajuato, el manejo de
estos grandes volúmenes de desperdicios representa problemas de difícil solución y
enormes costos económicos para el gobierno, la ciudad y la comunidad, y para esto
se propone una posible solución al problema de los residuos sólidos en esta ciudad.
Para esto los organismos estatales, federales y municipales tienen leyes que
regulan y difunden leyes para el aprovechamiento de aguas residuales, en la ley de
aguas para el estado de Guanajuato y de acuerdo a la última reforma publicada en el
periódico oficial número 192, segunda parte el 2 de diciembre de 2011 en el objetivo
indicado como regular la planeación, gestión, conservación y preservación de las
aguas de jurisdicción estatal, para lograr un desarrollo sustentable.
2.5. Problemas ambientales que trae consigo la generación de basura.
La Contaminación es la introducción en un medio cualquiera de un contaminante;
es decir cualquier sustancia o forma de energía con potencial para provocar daños,
irreversibles o no en el ambiente. Para que se pueda hablar de contaminación es
necesario que el agente se introduzca por encima de la capacidad del medio para
eliminarlo. No es, pues, una cuestión de qué productos se introducen, sino la cantidad.
La proliferación de estos residuos supone un desequilibrio grave en el ecosistema,
hasta el punto de llegar a imposibilitar la vida de las especies existentes. El agua, el
aire y el suelo, son los principales medios contaminados. Cuando se recogen los
residuos de las casas habitación, el problema de qué hacer con ellos desaparece,
pero en realidad sólo ha cambiado de lugar. La generación de basura trae consigo:
2.5.1. El consumo de energía y materiales.
Que son utilizados en la elaboración de los envases y productos que después
se desecharán, energía y materiales que con frecuencia provienen de recursos
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que no son renovables, como petróleo y minerales. Cuando se desecha lo que
considera como basura, en realidad se están tirando los recursos naturales y que
no son renovables.
2.5.2. La contaminación del agua.
El agua superficial se contamina por la basura que se arroja en ríos y
cañadas. Pero el problema principal es el que no se puede observar. En los
lugares donde se concentra basura se filtran líquidos conocidos como lixiviados,
que contaminan el agua del subsuelo de la que, en la ciudad, todos dependen
de ella. Cabe aclarar que en los rellenos sanitarios los lixiviados no contaminan
el agua ni el suelo porque están controlados y debidamente tratados. Al
contaminarse los recursos ya no pueden volver a ser utilizados. Un lago o un río
altamente contaminado ya no podrán proporcionar agua para riego ni usarse
para el consumo humano.
Fig. 4. Descarga de aguas negras a canales y ríos
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2.5.3. La contaminación del suelo.
La basura que es arrojada al campo, cambia la composición química del suelo
y obstruye la germinación y crecimiento de vegetación. El problema de los suelos
contaminados radica en que hasta hace pocos años no existía conciencia del
grado de dificultad y el costo que representa revertir los efectos de los suelos
contaminados y descuidados para la sociedad.
Fig. 5. Contaminación en suelos de basura y aceites contaminantes.
2.5.4. La contaminación del aire.
Por la descomposición de la materia orgánica, los frecuentes incendios y por
los residuos y bacterias que son dispersados por el viento. La presencia en el
aire de materias o formas de energía que impliquen riesgo, daño o molestia
grave para las personas y bienes de cualquier naturaleza, así como que puedan
atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores
desagradables. El nombre de “contaminación atmosférica” se aplica por lo
general a las alteraciones que tiene efectos perniciosos en los seres vivos y los
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elementos materiales, y no a otras alteraciones inocuas. Los principales
mecanismos de contaminación atmosférica son los procesos industriales que
implican combustión, tanto en industrias como en automóviles y calefacciones
residenciales, que generan dióxido y monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno
y azufre, entre otros contaminantes. Igualmente, algunas industrias emiten gases
nocivos en sus procesos productivos, como cloro o hidrocarburos que no han
realizado combustión completa. CO2 o bióxido de carbono que es emanado por
los automóviles y fábricas que aun utilizan carbón como método de energía y los
aerosoles que están destruyendo la capa de ozono.
2.6. Contaminación a cuerpos de agua.
Para esto, es inevitable conocer cuánta contaminación existe en las aguas. Y en
este sentido, un dato alarmante llega: Por día se vierten dos millones de toneladas de
basura en los ríos de todo el mundo. Sin duda alguna, esta cifra merece una especial
atención.
El vertido indiscriminado de basura no biodegradable en ríos, lagos, y mares
ocasiona no sólo un daño estético sino además un perjuicio inimaginable en los
animales, los cuales sufren de muerte por ingesta de materiales como botellas,
pañales desechables; asfixia por enredamiento en bolsas plásticas; cortes por latas y
vidrios.
A este problema de contaminación de las aguas se llega, entre otras cosas, por la
falta de tratamiento de las aguas residuales en los llamados países emergentes, lo
que se traduce en contaminación de los recursos hídricos subterráneos y
superficiales.
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2.7. Generación de los residuos sólidos
La cantidad y el tipo de residuos que sale de los hogares no son siempre los
mismos. Depende de los hábitos de consumo y del poder adquisitivo que se tenga. En
un dato importante saber que los grupos sociales de mayores ingresos generan más
desperdicios que aquellos que no tienen los mismos niveles de ingreso.
2.8. Destino de los residuos sólidos.
Durante mucho tiempo los residuos sólidos se concentran en tiraderos a cielo
abierto, sin pensar en los problemas de contaminación que causan. Los rellenos
sanitarios son sitios adecuados para la disposición final de los residuos; son
instalaciones en las que se aplican una serie de medidas para disminuir los efectoscontaminantes de la concentración de desperdicios; selección de terrenos con suelo
de baja filtración, protección del suelo con material impermeabilizante, recubrimiento
cotidiano con tierra sobre cada capa de desperdicios, instalación de tubos para salida
de gases, captación de lixiviados y control de animales nocivos.
Además del reciclaje, una de las alternativas para el tratamiento de residuos es el
aprovechamiento térmico o la incineración.
Una vez que se generan los residuos sólidos se tiene que disponerlos en
recipientes para su almacenamiento temporal para posteriormente entregarlos a las
empresas de recolección y transporte de residuos. El tamaño de las canecas o bolsas
depende mucho del tipo de residuos que se generan. Los residuos de la cocina suelen
tener una densidad mayor a los residuos que se pueden generar en una oficina o en el
baño, lo que implica que para la cocina se requerirán bolsas más grandes (o
desocuparlas más veces). También es importante tener en cuenta que el mayor
porcentaje de los residuos que se generan van a estar dados en la cocina o en la
preparación de alimentos.
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2.9. Costo de la recolección de los residuos só lidos.
El manejo de los residuos sólidos ocupa una parte importante de los impuestos. Su
recolección y disposición final representa elevados costos para el gobierno que
administra las aportaciones. Hay que pensar simplemente en cuanto se debe gastar
para recuperar un ambiente contaminado, como un río o un lago. Cuando existe un
costo por la recuperación de bienes comunes para los habitantes de una comunidad,
población, estado o país, esto puede crear conciencia a la población puesto que
existen gastos médicos y a su vez afecta su economía. Uno de los costos que se
requiere para hacer la separación desde la fuente de los residuos sólidos es educar al
generador y más allá de decirle que con eso salvará al planeta, invitarlos a tener
hábitos de separación de la basura (un nuevo aprendizaje) para que se logremantener esta labor.
En los países que llevan más de 30 años desarrollando programas de separación
de residuos, las personas logran identificar más de cinco (5) componentes o
fracciones de residuos (orgánicos, papel, plástico, cartón, vidrio, metal y otros). Sin
embargo, en países como el México donde no se han desarrollado campañas, ni se
ha hecho la difusión adecuada de lo que se puede separar, para iniciar no se puede
hacer con tantas fracciones que implican la toma de diferentes decisiones para elgenerador, que probablemente terminará desechando sus residuos de forma
equivocada. Para iniciar el análisis de la problemática de los residuos sólidos en
países en vía de desarrollo, se debe hacer con 3 fracciones que pueden dividirse
como: Aprovechables, no aprovechables e higiénicos; o papel, los demás reciclables y
otros residuos (mezcla de no aprovechables e higiénicos); o papel y cartón, envases,
y otros (mezcla de no aprovechables e higiénicos).
La determinación de las fracciones o componentes a separar depende de los
componentes del sistema de gestión de residuos, ya que si el sistema cuenta con una
planta de compostaje, resulta importante que los residuos orgánicos se generen de
forma separada y sin otros contaminantes. Lo mismo sucede con el tema de los
reciclables ya que por más que se cuente con un sistema posterior de clasificación de
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los residuos, se deben separar de tal forma que no se contaminen con otros residuos,
cosa que usualmente pasa cuando se mezcla el papel con los envases que suelen
contener líquidos y terminan afectando la calidad del papel.
2.10. Planta de bombeo para aguas residuales.
Una planta de bombeo o una estación de bombeo se define como el conjunto de
equipos mecánicos y eléctricos que tiene la misión de elevar el agua, ya sea de tipo
potable o de aguas residuales, desde un nivel inferior hacia un nivel superior y poderla
movilizar hacia otra estación de bombeo o un destino final. Las obras civiles que
nacen de las dimensiones requeridas por los equipos, representan un aspecto
importante de las estaciones de bombeo ya que cubren todo lo que se refiere a
anclajes, cárcamos, paredes, cimentaciones, techos e instalaciones requeridas dentro
del mismo. Como complemento a las obras civiles las arquitectónicas tienen la misión
de proporcionar un edificio adecuado a la estación que comprenda los servicios de
vigilancia y operación de los equipos asimismo las oficinas, sanitarios, zona de carga
y descarga de los desechos o residuos.
2.11. Elementos que consti tuyen íntegramente a una planta de bombeo.
De acuerdo con las distintas fases y los niveles de bombeo, una planta de bombeo
actúa en forma distinta, para lo cual se dividen en los siguientes componentes:
2.11.1. Elementos Mecánicos.
Tuberías de admisión bombas y válvulas de retención de compuertas,
válvulas de alivio, reguladoras de flujo además de piezas especiales como
los codos, las reducciones de tuberías, niples, carretes, juntas, tuberías
de descarga, instrumentos de medición de gasto, flujos y presiones.
2.11.2. Elementos eléctricos.
Dentro de estos se localizan los motores eléctricos, interruptores de
energía, arrancadores, controles, subestación y equipos de medición.
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2.11.3. Obras Civiles.
Estos elementos integran todas las construcciones para la distribución de
la planta así como son los pozos, cárcamos, cimentaciones, lozas y en
general toda la superestructura de la misma estación.
2.11.4. Obras Arquitectónicas.
Lo constituyen las casetas de vigilancia, oficinas, laboratorio de medición
patios de maniobras, almacén, bodegas, etc.
2.11.5. Equipos Complementarios.
Grúas puente, polipastos equipos especiales, alumbrado exterior e interior.
Las plantas de bombeo de aguas residuales requieren, sin excepción, de la ayuda
de una planta de emergencia, puesto que el bombeo de aguas residuales no se debe
de suspender en el caso de falla de algún suministro de energía eléctrica; en
estaciones de este tipo se deben tomar en cuenta los espacios suficientes y los
componentes necesarios que deban de cumplir con la función de una planta integral
de emergencia como son: el agua de enfriamiento, abastecimiento de combustible etc.
2.12. Estaciones de bombeo en cárcamos.
Este tipo de estaciones de bombeo se utilizan cuando el cárcamo es alimentado
por una o varias fuentes que pueden ser por gravedad o por alimentación de
colectores y las bombas de la estación son las responsables de manejar el caudal del
proyecto bajo las condiciones de carga total calculada específicamente para el
cárcamo específico. Fig. 6.
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Fig. 6. Estación de bombeo en cárcamo.
2.13. Características comunes en elevadores de cangi lones.
Un elevador de cangilones es un mecanismo que mediante una banda
transportadora y cangilones, acarrean el manejo de materiales a granel verticalmente.
Los elevadores de cangilones son una parte esencial de los equipos y maquinarias de
las minas, producción, fundiciones y plantas de procesamiento de muchos otros. Fig.
7. Pueden ser varios diseños, pesos y tamaños, dependiendo del tipo de producto
que se está moviendo. Algunos de los productos comunes que se mueven a través de
ascensores y transportadores incluyen, alimentos a granel, cereales, metales, mineral
y sustancias líquidas. Estos ascensores pueden ser mecánicos, hidráulicos,
electrónicos u operados a través de otros medios, como animales o la fuerza muscular
humana.
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Fig. 7. Elevador de Cangilones
Los cangilones están típicamente ligados a una banda sin fin o cadena. Este
cinturón circular alrededor de ruedas dentadas y/o tambor mecánico impulsado por un
motor, para que el contenido de la cuchara se transporte de un lugar o nivel a otro.
Este cinturón circular puede ser impulsado por la fricción o por cadena. La superficie
de la cinta puede ser suave o dura.
La presencia de los cangilones en la cinta indica que el producto que se mueve es
líquido o tal vez pequeños productos a granel. En el caso de líquidos el contenido estransportado a la nueva ubicación y objeto de vaciado. El mismo proceso es probable
que ocurra cuando el producto es mineral.
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El ascensor puede ir hacia arriba o hacia abajo de un nivel a otro. Cuando este tipo
de ascensor es utilizado, el producto se coloca en el cangilón que se sube o baja a
través de medios mecánicos o hidráulicos. Cuando el cangilón lleno alcanza el nivel
de nuevo, el impulso de la cinta hace que llegue el contenido a otro recipiente o
directamente a la zona de almacenamiento.
Los contenidos también pueden ser transportados en posición horizontal. En este
caso, el cangilón puede aparecer como una bola para mover el producto de una parte
de una instalación a otra. Productos que se mueven de esta manera se puede hacer
con menos gente que los métodos tradicionales. Por lo general, el equipo es operado
por una serie de interruptores que suministran energía a la zona apropiada.
Los elevadores de cangilones son fabricados por un número limitado de empresas,
la importancia de un buen equipo con partes duradera no puede ser sobrestimada.
Las empresas que utilizan estos ascensores no pueden permitirse el lujo de cerrar las
operaciones de una parte faltante o desgastada, mantenimiento e inspecciones
periódicas son esenciales para un funcionamiento eficiente. La planta de fabricación
para el equipo de ascensores a menudo proporciona a los técnicos que realizan el
trabajo de mantenimiento.
Con un elevador de cangilones, la mayoría de los materiales de flujo libre y otros
materiales con características de flujo pobre puede ser manejada con éxito. La
velocidad a la que el material puede ser elevado depende de muchos factores,
además de los efectos del diseño del cangilón, capacidad y distribución a lo largo de
la cinta.
El elevador de cangilones a proponer, debe ser especialmente diseñado y diferente
a los demás cangilones pero con el mismo concepto de una cinta sin fin que ayudará
a mover la basura de un nivel a otro, debe ser resistente a la corrosión, al desgaste,
con bajos costos de mantenimiento y con la capacidad de separación de basura y
agua, sencillo y de fácil operación.
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2.14. Tipos de elevadores de cangilones.
El ascensor más común es un elevador de descarga centrífuga, que puede ser
vertical o inclinado, esto depende de la acción de la fuerza centrífuga para poner el
material en el canal de descarga y se ejecuta a una velocidad relativamente alta. En
los elevadores inclinados, los cangilones pueden ser colocados con poca separación o
muy juntos y pueden tener el conducto de descarga establecido cerca de la polea
motriz.
Todos los elevadores verticales tienen un mayor espacio entre los cangilones con
fondos redondeados. Los materiales de una bota, un hoyo o una pila se pueden
cargar fácilmente llevándolos al siguiente nivel o hacia otro transportador para su
almacenamiento. La forma de cangilones son triangulares y cerca de la cinta con poco
o ningún espacio entre ellos. Este tipo de ascensor se está utilizando para transportar
material pesado, y levantar a un ritmo lento. A diferencia de anteriores elevadores,
que solía utilizar cangilones pequeños, planos de acero, los elevadores de hoy en día
moderno utiliza una correa de goma con la cuchara de plástico. Estos son más
convenientes y fáciles de usar. Además, las poleas se utilizan en la parte superior e
inferior son impulsados por un motor eléctrico.
La función principal del elevador de cangilones es continuar con el flujo de material
a través de un manejo vertical. Existen diferentes tipos de elevadores de cangilones,
descarga centrífuga, descarga positiva, continuos y elevadores de súper capacidad.
Las cadenas o cinturones como elemento de tracción que se utilizan y las formas
diferentes de cangilón, ofrecen una posibilidad universal de combinaciones.
Algunos elevadores de cangilones son utilizados en diversas industrias ya que
tienen una gran capacidad de transporte, altura, carrera, menos mantenimiento,estables y fiable ejecución, además ofrecen una gran ventaja al ser diseñados para
una vida larga y útil, este elevador es la mejor opción dentro de los elevadores que
transportan productos a granel.
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2.15. Beneficios del proyecto.
Los proyectos de aguas residuales son realizados a fin de evitar o aliviar los efectos
de los contaminantes descritos en secciones anteriores, en cuanto al ambiente
humano y natural. Cuando son ejecutados correctamente, su impacto total sobre el
ambiente es positivo, ya que el retiro de materiales plásticos, pañales y todo tipo de
basura orgánica e inorgánica son dañinos, tanto para el medio ambiente como para
sus pobladores.
Los impactos directos incluyen la disminución de molestias y peligros para la salud
pública en el área de servicio, mejoramientos en la calidad de las aguas receptoras,
en este caso porque ya en algunos lugares existen plantas tratadoras de aguas
residuales, pero requieren que la basura no pase directamente a otros niveles de
tratamiento, además de aumento en los usos beneficiosos de las aguas.
Adicionalmente, la instalación de un sistema de recolección y tratamiento de las
aguas residuales posibilita un tratamiento previo y conexión con el alcantarillado
público, y ofrece el potencial para la reutilización beneficiosa del efluente tratado.
Los impactos indirectos del tratamiento de las aguas residuales incluyen la
provisión de sitios de servicio para el desarrollo, mayor productividad agrícola y
forestal o menores requerimientos para los fertilizantes químicos, en caso de reutilizar
las aguas tratadas, y menores demandas sobre otras fuentes de agua como resultado
de la reutilización del efluente.
De éstos, varios potenciales impactos positivos se prestan para la medición, por lo
que pueden ser incorporados cuantitativamente en el análisis de los costos y
beneficios de varias alternativas al planificar proyectos para las aguas residuales. Los
beneficios para la salud humana pueden ser medidos, por ejemplo, mediante el
cálculo de los costos evitados, en forma de los gastos médicos y días de trabajo
perdidos que resultarían de un saneamiento defectuoso. Los menores costos del
tratamiento de agua potable e industrial y mayores rentas de la pesca, el turismo y la
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recreación, pueden servir como mediciones parciales de los beneficios obtenidos del
mejoramiento de la calidad de las aguas receptoras. En una región donde es grande
la demanda de viviendas, los beneficios provenientes de proporcionar lotes con
servicios pueden ser reflejados en parte por la diferencia en costos entre la instalación
de la infraestructura por adelantado o la adecuación posterior de comunidades no
planificadas.
3. Desarrollo del proyecto
Para el desarrollo del proyecto se toma la idea de hacer un elevador de cangilones
por varias razones, una de ellas es que puede mover grandes cantidades de
materiales de un lugar a otro. En este caso también la idea es la de reducir al máximo
la exposición de los operadores dentro del cárcamo, que se encuentra a 4.5 mts. de
profundidad del nivel del suelo y donde se forman gases tóxicos, además del contacto
directo con la basura y los desperdicios atorados en las rejillas utilizadas para la
separación de la basura. El desarrollo comienza con la medición y el mejor
posicionamiento del elevador de cangilones, ya que en la actualidad se encuentra una
construcción física del cárcamo y se necesita adaptar el sistema de cangilones para
su correcto funcionamiento.
Se toma como base los canales construidos para dar cauce a las aguas tratadas
antes de mandarlas a los siguientes depósitos de tratamiento, ya que es por donde
llegan las aguas residuales y el cauce natural del rio que pasa por el poblado de
Salamanca, Guanajuato, este ultimo esta muy contaminado por la mismas
poblaciones aledañas al rio y en la mayoría de los casos el mismo sirve como
desemboque de los alcantarillados. Existe una plataforma que atraviesa el cárcamo y
sirve como grúa para meter y sacar los equipos dentro del cárcamo; este nos servirá
para colocar el receptor o almacenamiento temporal de la basura recolectada dentro
de elevador de cangilones, y por ultimo la grúa viajera que servirá para retirar la
basura y llevarla hacia la plataforma de recolección donde se posiciona el transporte
municipal de basura de la comunidad.
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horas cada uno, en las que el personal debe estar al pendiente de la acumulación de
la basura en las rejillas, tal como se muestra en la siguiente figura que muestra el
esquema de entrada de aguas residuales al tratamiento primario.
Fig. 8 Funcionamiento de eliminación de sólidos actual.
3.3. Propuesta del elevador de cangilones.
Estos elevadores pueden mover verticalmente la basura y todo depende de cómo
este tipo de equipo sea diseñado. Hablando de diseño, los cangilones se deben hacer
de manera que se garantice que pueden hacer girar a su manera, para que nunca el
ascensor pierda su alineación vertical, para este diseño especial se proponen dos
cubos o cangilones a lo largo de la banda sin fin por la capacidad de recolección que
relativamente es baja en la acumulación de la basura a mover. Como se muestra en la
figura 9.
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Fig. 9. Principio para alineación vertical con solo 2 cangilones.
3.4. Propuesta del tipo de cangilón.
El cangilón propuesto no deben permitir la caída de la basura y los bordes deben
ser recogidos, con el fin de asegurar que cuando se arrastran a través del material
que se va a transportar lo recoja durante el proceso de arrastre. En este caso lo que
se necesita es un separador de basura mediante el barrido de un rastrillo o peine
mecánico que separa el agua de la basura. Las consideraciones de carga para este
Cangilón 1
Elevadordecan ilones
Cangilón 2
Receptorde basura
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elevador de cangilones de basura está relacionada con condiciones climáticas,
horarios y algunos otros factores que dan una carga aproximada de basura de 1-2 kg
de basura por hora, haciendo una representación de la zona y un análisis estadístico
de acumulación de la basura generada en el mismo centro de trabajo y tomando en
cuenta las observaciones de los operarios del cárcamo, así como los registros que se
hicieron aleatoriamente por día de trabajo o muestra simple en las cuales se
encuentra lo siguiente
Tabla 1. Estadística por día de la basura acumulada
DIA KG BASURA x DIA
1 24 Kg
2 25.5 Kg
3 20 Kg
4 28 Kg
5 30 Kg
6 40 Kg
7 38 Kg
9 29 Kg
10 30 Kg
11 38 Kg
12 22 kg
Estas características son variantes y dependientes de las condiciones de los
caudales que son regulables en la estación de bombeo, ya que se tienen compuertas
de entrada de agua para regular la entrada al cárcamo, dado que la basura generada
y recolectada en el sistema de aguas pluviales y el rebombeo de aguas residuales dela propia refinería, esta se vuelve a recircular para su tratamiento a este y otro
cárcamo que se encuentra en la ciudad, aun así la carga de basura puede variar y
más aun, a consecuencia de la inconsciencia y la falta de cultura e implementación de
sistemas más modernos para recolección de basura.
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En la figura 10 se muestra el funcionamiento del cangilón que a diferencia de los
cangilones más convencionales este tiene la propiedad de ser una coladera y así
detener los sólidos mayores a 10mm con una rejilla situada en el canal, con la función
de retener la basura mientras el peine la recolecta subiendo con la basura y
depositándola en un contenedor a otro nivel.
Fig. 10. Rastrillo mecánico.
Rastrillomecánico
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3.5.Programa de trabajo. El siguiente programa de trabajo representa los tiempos
estimados para la ejecución, compra de materiales y puesta en marcha.
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3.6. Condic iones de la estación de bombeo.
En su forma básica los ascensores simplemente mueven los materiales a granel y
descarga el material al llegar a la cima y luego volver a recoger una nueva carga.
Sobre todo, el material que se ha descargado se encamina a tolvas, que también se
puede unir a los contenedores de almacenamiento o en bolsas en las que el material
se envasa. Para lograr el objetivo se necesita de un contenedor de basura que está en
la parte superior fuera del alcance directo de gases tóxicos y exposición directa a las
aguas residuales. Figura 11.
Fig. 11. Condiciones de estación de bombeo.
Área deembar ue
Tubo de
descargade aguaresidual
Canal pluvial
Polipasto
Propuesta deelevador decangilones
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3.7. Personal a cargo.
Con la ayuda de los ascensores de todo el proceso de tratamiento de materiales se
vuelve más mecánica por lo que ayuda a mantener las necesidades de personal al
mínimo. De hecho, a las personas encargadas de la vigilancia y supervisión de los
cangilones deberán ser las que se capacite para su correcto funcionamiento y son
aquellos que controlan la actividad de los elevadores de cangilones y que ajuste la
configuración, siempre que sea necesario.
Además, estos equipos también están diseñados para trabajar de forma continua.
Para ello, el inicio, así como las operaciones de parada se reducen al mínimo, un
exceso de arranque y parada del ascensor puede llevar a la ineficiencia de las
operaciones y, además mientras menos veces se detenga durante el ciclo, los riesgos
son menores y se evitan los derrames.
3.8. Tiempo de operación.
Los sistemas o procesos que utilizan estos ascensores pueden elegir o utilizar los
ascensores durante un período determinado de tiempo o pueden optar por utilizar los
ascensores de forma continua, en este caso los ciclos a desarrollar son bajos y la
frecuencia varia de 2 a 3 ciclos por turno dependiendo de las condiciones de bombeo
que se requieran o que se demande, así como también depende del flujo o las
condiciones en las que se verifique, a criterio de los operadores. Esto se debe a que la
variación de los factores que determinan la acumulación de basura.
3.9. Memoria de cálcu lo.
La presente memoria de cálculo tiene como objeto de informar y fijar los
lineamientos necesarios para la correcta selección de materiales a utilizar y de los
criterios básicos de ingeniería básica en la implementación del sistema mencionado,
está realizada con la información preliminar proporcionada en la lista de datos y en el
concepto del proyecto. Así mismo la normatividad de la NOM-CCA-031-ECOL/1993
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(Norma Oficial para el tratamiento de aguas residuales a los sistemas de drenaje y
alcantarillado urbano). En sus lineamientos generales.
3.9.1. Cálculos de Transmisión.
Los datos iniciales para el diseño del elevador de cangilones es el siguiente:
Velocidad de elevación ( VF ) = 0.26 m/s = 51.089 pies/min.
Carga Total acumulada de elevación en 1 cangilón = 30 Kg = 66.139 libras.
Se calcula la potencia necesaria para el sistema de acuerdo a la siguiente fórmula:
HP Carga lbx Velocidadpies/min33,000
o HP Carga lb x T x P x RPM.396,000
DONDE: T = Número de dientes de Catarina
P = Paso de cadena
HP 66.139 lb x 51.089 pies/min.33,000
HP 0.102
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Tabla 2. Selector rápido de catarinas
Numero de hileras RPM de Catarina motriz
HP deCatarinamotriz
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Tabla 3. Dimensiones de Catarinas Estándar RC-60.
Tipo A
Tipo B
Sencillo - Tipo B Sencillo - Tipo A
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Se selecciona un paso ANSI RC-60 con las dimensiones que se especifican en laTabla 3 del catalogo de Martin sprocket sección E
Se selecciona el factor de servicio para catarinas y cadenas de la tabla 4
Tabla 4. Factor de servicio.
El factor de servicio para un choque uniforme y con un motor eléctrico el factor deservicio de 1
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3.9.4. Cálculos de potencia.
Se realiza el cálculo para la potencia.
N N F. S.N 0.102 hp 1 0.102 hp
N 0.102 hp 0.75 0.076 KWSe recalcula la velocidad en la Catarina motriz es de:
n R. P. M.Rel n 1750 rpm30 58.333rpmCambiando a radianes por segundo:
n 58.333 2π1rev 1 min60 seg 6.10865 rad seg⁄ Se recalcula las revoluciones por minuto en la Catarina de 54 dientes.
n n ZZ n 58.333 1454 n 15.1235 rpm
Se calcula los diámetros de paso de las catarinas Z y Z.D Psen180 Z⁄ Donde:
P = paso en pulgadas.
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D 0.75sen180 14⁄
D 3.37047"Se calcula el diámetro de paso de Z.D Psen180 Z⁄ D 0.75sen180 54⁄
D
12.8988"De acuerdo a espacios en el diseño se da una distancia entre centros de las catarinasZ y Z una distancia entre centros en pasos y se calcula la longitud de la cadena enpasos.
C 34 pasosL 2C Z Z2 Z Z4πC
L 2 34 54 142 54 14
4π 34 L 68 34 1.19200L 103.19
Se redondea la longitud de los pasos de la cadena en pares.
L 104 pasosSe recalcula la distancia entre centro de las catarinas
Z y
Z con la siguiente fórmula:
C 14 L Z Z2 L Z Z2 8Z Z4π
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C 14 104 54 142 104 54 142 854 144 3.1416
C 14 104 34 104 34 84039.4786C 14 70 70 1280039.4786
C 14 70 √ 4900 324.2262
C 14 70 67.6444 C 34.4111 Pasos
Para obtener la longitud de la cadena en pulgadas se multiplica la longitud en pasospor el paso de la cadena RC-60 (.75 pulg)
longitud de cadena 34.4111.75 pulg 25.8083 pulg.
3.9.5. Cálculos de envolventes de catarinas de transmisión.
Calculando el ángulo de envolvente para cada Catarina debe ser mayor a 120°para evitar el desgaste y la fatiga prematura en los dientes en contacto
θ 180° 2 sin D D
2C
θ 180° 2 sin 12.8988 3.370472 25.8083 θ 180° 2 sin0.184598
θ 158.7246°
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3.9.7. Selección del cople.
Datos Necesarios:
• Potencia del motor: 1 HP.
• Tipo de motor: Eléctrico
• Velocidad de rotación del cople: 1750 RPM.
• Diámetros de las flechas ó diámetro del volante (en la jaula de motor a
explosión).
• Factor de servicio conforme a Tabla 1 de esta sección.
Selección Rápida.
Aplicar la siguiente fórmula para una Selección.Rápida. Determinación Fórmula 1.
O
Fórmula 2.
1.36
OFórmula 3.
1.013 De la Fórmula 1 se obtiene el siguiente resultado.
1 1.5 1.5 Con el resultado obtenido entrar en la Tabla 2 (transmisiones HP nominales) de esta
sección, con el numero de RPM correspondiente y desplazarse lateralmente hasta
encontrar el primer valor que sea igual o mayor al determinado con anterioridad.
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Tabla 5. Factor de servicio (Fs.).
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TABLA 6. Transmisiones HP nominales.
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3.10.2. Lista de Partes.
En esta sección se presenta el listado de partes del elevador de cangilones para
basuras, con la finalidad de proporcionar información precisa sobre los componentes
que integran su sistema y así agilizar el pedido de piezas de repuesto para el equipo.
Tabla 8. Lista desglosada de partes del elevador de cangilones
Ítem Cant. Plano Descr ipción Material
17 4 L0904 Ángulo de 2”x 2”x 3/16”x 300 mm lg. Inox
18 2 L0904 Ángulo de 2”x 2”x 3/16”x 320 mm lg. Inox
19 2 L0904 Ángulo de 2”x 2”x 3/16”x 320 mm lg. Inox4 2 L0908 Redondo de ø1” x 20 mm lg. Inox
9 2 L0908 Placa de 9.525” x 192.3 x 170 mm lg. Inox
21 4 L0909 Solera de 1” x ¾ x 280 mm lg. Inox
26 2 L0909 Redondo de ø1”x 20 mm lg. Inox
27 2 L0909 Redondo de ø1” x 220 mm lg. Inox
28 2 L0909 Redondo de ø1” x 5 mm lg. Inox
22 2 L0909 Placa para chumacera Inox
1 L0911 Solera de 4” x ¼ x 250 mm lg. Inox
1 L0912 Solera de 1” x 3/8” x 401.6 mm lg. Inox
63 1 L0913 Redondo de ø1”x 20 mm lg. Inox
71 4 L0913 Cuadrado de ½” x ½” x 63.5 mm lg. Inox
52 26 L0914 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 1186.2 mm lg. Inox
14 2 L0914 Solera de 3” x 3/8” x 225.425 mm lg. Inox30 4 L0914 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 687.05 mm lg. Inox
31 4 L0914 Solera de 1 ½”” x 3/16”x 76.2 mm lg. Inox
32 1 L0914 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 754.463 mm lg. Inox
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33 1 L0914 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 852.162 mm lg. Inox
34 1 L0914 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 852.162 mm lg. Inox
35 1 L0914 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 754.463 mm lg. Inox
37 1 L0914 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 494.975 mm lg. Inox
38 2 L0914 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 1119.53 mm lg. Inox
39 1 L0914 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 350 mm lg. Inox
40 1 L0914 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 350 mm lg. Inox
41 1 L0914 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 494.975 mm lg. Inox
42 1 L0914 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 336.475 mm lg. Inox
43 2 L0914 Solera de 3” x 3/8” x 225.425 mm lg. Inox
46 1 L0914 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 336.475 mm lg. Inox
70 4 L0914 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 620.375 mm lg. Inox
52 1 L0915 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 1186.2 mm lg. Inox
53 1 L0915 Lamina de 1.6” x 650mm x 1110 mm lg. Inox
54 4 L0915 Lamina de 1.6” x 1106.8mm x 2190.37 mm lg. Inox
55 1 L0915 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 560 mm lg. Inox
56 1 L0915 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 390 mm lg. Inox
57 1 L0915 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 560 mm lg. Inox
58 2 L0915 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 390 mm lg. Inox
66 1 L0916 Redondo de ø2 – 1/2”x 1360 mm lg. Inox
71 4 L0916 Cuadrado de ½” x ½” x 63.5 mm lg. Inox
72 1 L0916 Cuadrado de ½” x ½” x 38.1 mm lg. Inox
34 2 L0919 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 1017.93 mm lg. Inox
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4. Análisis de costos.
Se realiza el análisis total de costos calculados para el montaje, ingeniería,
fabricación, insumos, materiales y mano de obra del elevador de cangilones para
basura. El objetivo de este análisis de costos es para conocer el monto total de
42 2 L0919 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 950 mm lg. Inox
43 1 L0919 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 519.615 mm lg. Inox
44 1 L0919 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 332.996 mm lg. Inox
74 1 L0919 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 332.996 mm lg. Inox
75 1 L0919 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 519.615 mm lg. Inox
36 1 17 Placa de 1.6” x 1067.2mm x 810 mm lg. Inox
1 1 18 Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16”x 936.875 mm lg. Inox
4 19 Solera de 1” x 3/16”x 600 mm lg. Nylamid
1 20 Solera de 1” x 3/16”x 936.875 mm lg. Nylamid
1 21 Placa de 1.6” x 1041.41mm x 600 mm lg. Inox
80 1Variador de frecuencia allen bradley 1305
ba06a es ha2.Elec
81 1Motorreductor mca. Falk 2 h.p. y rel.
1:28.a.prueba.de.explosion.Elec
82 2 Cangilones para basura. Inox
1 Catarina rc-60 tipo b 14 dientes Inox
1 Catarina rc-60 tipo b 54 dientes Inox
83 4Catarinas especiales en acero inoxidable de
20 dientes no. Parte 606k-32a-1.
Inox
84 25 Cadena (mts) no. 606k-32a-1. Inox
85 2 Chumaceras de 2” de pared de 4 barrenos. Inox
86 2 Chumaceras de 1 ¾” de base de 2 barrenos. Inox
87 1 Flecha motriz. Inox
88 1 Flecha tensora. Inox
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inversión que se va a necesitar para llevar a cabo la implementación de este proyecto
tomando en cuenta que tiene toda la infraestructura de la estación de rebombeo, así
como los canales de abastecimiento de aguas residuales.
Los costos de las partes principales del elevador de cangilones para basura las
cuales son comerciales calculados en dólares americanos se pueden observar en la
siguiente tabla 9.
Tabla 9. Costos de partes del elevador de cangilones para basura.
Parte Cantidad Costo promedio
Sistema de transporteCadena no. 606k-32a-1. 25m $3,750.00
Transmisión
Motorreductor mca falk 2 h.p. Y rel.
1:28.a.prueba.de.explosion
1 $1,150.00
Chumaceras de 2” de pared de 4
barrenos.(inox)
2 $588.00
Chumaceras de 1 ¾” de base de 2
barrenos(inox)
2 $476.00
Estructura
Ángulo de 2”x 2”x 3/16” 4 $351.98
Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16” 10 $539.92
Lamina acero inoxidable calibre 18 tipo
304 4’x10’
10 $1,617.69
Tornillería 1 lote $250.00
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4.1. Costos de fabricación de piezas instalación y montaje
Parte Cantidad Costos de
Sistema de transporte
Cangilones 2 $1,750
Transmisión
Catarinas especiales en acero
inoxidable de 20 dientes no. Parte 606k-
32a-1.
4 $1,295.00
Catarina rc-60 tipo b 14 dientes 1 $58.00
Catarina rc-60 tipo b 54 dientes 1 $180.00
Flecha motriz 1 $345.25
Estructura
Cubierta estructural 2 $435.17
Tolva para cubierta 1 $254.23
Base de charola receptora 1 $155.40
Bases de tensoras 2 $148.06
Soporte de transmisión 1 $87.00
Sistema conducido
Flecha tensora 1 $325.45
Placa para chumacera tensora 2 $210.00
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Ingeniería básica para el desarrollo 150 hrs $1607
Ingeniería de detalle de planos 200 hrs $2142
Supervisión e instalación 720 hrs $2570
4.2. Costos de montajes y puesta en marcha del sistema
En los precios que se reflejan en este proyecto se toma en cuenta que los preciosunitarios son medias obtenidas de acuerdo a las experiencias previas de contratistas
locales en montajes similares y también se consideran los transportes de partes,
mano de obra, así como algunas consideraciones de obra civil para montaje adecuado
del sistema si es que lo requiere, para esto el proyectista debe considerar los espacios
adecuados dentro de la planta de bombeo o se debe adecuar a los canales de
alimentación de aguas residuales
Por último en la tabla 10 se muestra el resumen de los costos de todos elementos
del elevador de cangilones para basura y el costo total de la obra mecánica del
proyecto completo.
Descripción de parteCantidad
Costo de
partes
comerciales
Costos de
fabricaciónPrecio total
Sistema de transporte
Cangilones 2 $1,750 $1,750
Cadena no. 606k-32a-1. 25m $3,750.00 $3,750.00
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Transmisión
Motorreductor mca falk 2 h.p. Y
rel. 1:28.a.prueba.de.explosion1 $1,150.00 $1,150.00
Catarinas especiales en acero
inoxidable de 20 dientes no.
Parte 606k-32a-1.
4 $1,295.00 $,1295.00
Catarina rc-60 tipo b 14 dientes 1 $58.00 $58.00
Catarina rc-60 tipo b 54 dientes 1 $180.00 $180.00
Flecha motriz 1 $345.25 $345.25
Chumaceras de 2” de pared de
4 barrenos.(inox)2 $588.00 $588.00
Chumaceras de 1 ¾” de base
de 2 barrenos(inox)2 $476.00 $476.00
Estructura
Cubierta estructural 2 $435.17 $435.17
Tolva para cubierta 1 $254.23 $254.23
Base de charola receptora 1 $155.40 $155.40
Bases de tensoras 2 $148.06 $148.06
Soporte de transmisión 1 $87.00 $87.00
Sistema conducido
Flecha tensora 1 $325.45 $325.45
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Placa para chumacera tensora 2 $210.00 $210.00
Estructura
Ángulo de 2”x 2”x 3/16” 4 $351.98 $351.98
Ángulo de 1.5”x 1.5”x 3/16” 10 $539.92 $539.92
Lamina acero inoxidable calibre 10 $1,617.69 $1,617.69
Tornillería 1 lote $250.00 $250.00
Ingeniería básica 150 hrs $1607 $1607
Ingeniería de detalle 200 hrs $2142 $2142
Supervisión e instalación 720 hrs $2570 $2570
Totales $8,723.59 $11,742.5 $20,286.15
5. Operación y mantenimiento del equipo
Al realizar un manual de operación y mantenimiento es necesario que sea detallado
y entendible ya que esto llevará a un mejor rendimiento y durabilidad del equipo.
5.1. Recomendaciones de seguridad.
Las siguientes indicaciones de seguridad son incluidas dentro del presente
manual para indicar al personal de mantenimiento y operadores, las
precauciones que debe asegurar el personal, durante el mantenimiento a
los equipos.
Se debe tener la seguridad de que el equipo se use para las actividadesespecíficas y siempre dentro de los límites de capacidad.
Todo el personal que lleve a cabo mantenimiento o reparaciones en el
equipo deberá ser calificado y entrenado en los fundamentos que rigen en
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forma adecuada y segura la reparación y el mantenimiento del equipo
como se describe en este manual.
Asegurar que todo el personal que trabaje, o que este cerca de los
equipos, se familiarice con la localización del sistema de traslación del
equipo y evitar algún accidente en el momento de la manipulación del
mismo.
Asegúrese de que todas las herramientas y equipo de mantenimiento se
hayan retirado del área de trabajo.
Se debe conducir inspecciones de rutina para asegurarse que todos los
dispositivos permanecen en su lugar y están funcionando en forma
adecuada (seguros, tornillos, cadenas, etc.)
Los sistemas tienen una clasificación de carga por seguridad. El peso total
de la carga nunca debe exceder el 100% de este límite.
Al instalar otros dispositivos estos se deben tomar en cuenta. Las cargas
para esos dispositivos pueden llegar a afectar el mecanismo.
El operador debe inspeccionar los sistemas mecánicos en busca de
tornillos flojos y gastados, piezas cuarteadas o deformadas antes de hacer
uso de este. Las piezas defectuosas deben reemplazarse con piezas
aprobadas por el fabricante antes de reanudar el uso.
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en movimiento y estáticos haciendo referencia de desgaste excesivo, cuarteaduras u
otros factores que ponen en riesgo al equipo y lo más importante al personal que
labora con el mismo.
Inspeccionar cangilones, rastras, seguros, cadenas, chumaceras, catarinas, todas
las superficies de contacto, si aparecen cuarteaduras, desgaste excesivo o daños a
cualquier elemento sustituir las piezas.
Todos los elementos durante su operación deben moverse libremente sin ninguna
restricción.
Nunca se trabaje con los sistemas sin que los seguros y tornillos se encuentren
bien apretados y en buen estado.
Evitar que el elevador exceda los límites permisibles de carga del equipo.
Tanto las chumaceras como el sistema de cadenas deben aceitarse o engrasarse
debidamente según sea el caso en un lapso de tres a cuatro meses.
Para que los sistema tanto para basuras como para arenas funcione de un modo
fiable, es indispensable que este adecuadamente lubricado o engrasado, el objetivo
es el de evitar el contacto directo tanto entre los elementos deslizantes como el
contacto de los metales con los fluidos tóxicos del canal. Cuando el lubricante tiene
funciones adicionales que realizar, como obturar o extraer el calor del perno, entonces
se necesitan mayores cantidades.
El lubricante contenido en un sistema de movimiento pierde gradualmente sus
propiedades de lubricación durante el funcionamiento como resultado de los
requerimientos mecánicos, el envejecimiento y la acumulación de contaminación. Por
consiguiente, se hace necesario añadir o renovar la grasa de vez en cuando.
En condiciones normales de funcionamiento, en la mayoría de las aplicaciones es
posible utilizar grasa para lubricar. La grasa presenta la ventaja con respecto al aceite
de que es más fácil de retener, particularmente con ejes inclinados o verticales, y
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también contribuyen a la obturación de la disposición contra los contaminantes, la
humedad o el agua.
5.2.1. Programa de Mantenimiento a Motorreductor .
Cada semana:
Revisar el nivel de aceite del reductor, y si es necesario reponerlo.
Revisar si existen posibles fugas de aceite.
Cada 3 meses:
Revisar la alineación del grupo motor-reductor.
Escuchar con un estetoscopio mecánico los ruidos del rodamiento y de losengranes.
Cada año:
Revisión general del reductor.
Revisar los conos.
Revisar tazas (de preferencia cambiarlas).
Revisar engranes y piñones.
Revisar el apriete del cono sobre la flecha.
Ajustar las flechas del reductor.
Revisar la bomba de aceite y sus conductos.
5.2.2. Desalineación de Ejes.
La desalineación de ejes es responsabilidad de hasta un 50% de todos los costes
relacionados con los fallos de las maquinas por eso es de especial atención a los
elementos rotativos del sistema, así como también incrementan el tiempo inoperativo
y no planificado de las mismas provocando mayores costes de mantenimiento y el
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paro no programado del agua que se necesita a este sistema para el abastecimiento
del cárcamo y que será por la falta de eliminación de la basura, asimismo los
desalineamientos en flechas y chumaceras pueden representar el incremento a los
niveles de vibración y de la fricción lo que a su vez, puede incrementar
significativamente el consumo de energía eléctrica y como consecuencia puede
causar el fallo prematuro de los rodamientos.
Al hacer alguna reparación entre la flecha motriz y las chumaceras se pueden utilizar
los métodos tradicionales así como el uso de galgas una regla/viga. Fig. 13. aun con
estos métodos son imprecisos las chumaceras tienen la posibilidad de absorber
ligeras desalineaciones y con esto reducir ruidos y vibraciones no deseadas para el
sistema.
Fig. 13 Desalineación típica de ejes
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Se debe verificar la desalineación del reductor con la flecha motriz y la transmisión de
cadena para evitar el desgaste de los elementos de transmisión como lo muestra la
siguiente Fig.14.
Fig. 14. Correcta alineación de ejes
Ventajas y beneficios de la alineación de Ejes en el sistema:
Incrementa la vida de los rodamientos
Incrementa el tiempo operativo y evitar los paros no programados
Reducir el desgaste de la cadena y las catarinas
Al reducir la fricción se evita el gasto excesivo en consumo energético
Reducir ruido y vibraciones Reducción de costos derivados de la sustitución de componentes
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Conclusiones
La separación de la basura se ejecuta muy bien con el cangilón separador y realiza un
barrido de basura dentro de lo esperado, proporcionando al operador una buena
confianza de que la basura sea separada y recolectada en el recipiente temporal.
El elevador de cangilones representa una de las maquinas más confiables en la
industria donde se manejan grandes volúmenes de materiales o en este caso la
confiabilidad de los operarios a no estar de la recolección de basura y acarrearla a
donde se necesita.
En cuanto a los resultados obtenidos y los métodos de separación de basura se
puede decir que por medio de la filtración y arrastre de la basura retenida en el primerpeine es necesario el continuo desazolve de éste para evitar la saturación y en su
defecto controlar el derrame de basura por aglomeración de ésta en el peine fijo. Cabe
mencionar y destacar que el sistema posee un temporizador el cual hace en
automático un ciclo en tiempo establecido y regulable según sea la necesidad de los
operarios para evitar la acumulación de basura, de forma que esto puede ser
regulable en las diferentes etapas de entrada de agua y evitar daños físicos al
elevador de cangilones.
El límite de capacidad del sistema se puede dar por la capacidad de almacenamiento
temporal dado que el sistema puede repetir continuamente el desazolve del peine y
por lo tanto del canal, el elevador de cangilones es un mecanismo construido para
trabajar continua y eficientemente, también se puede manejar muy fácilmente para
cualquier operario ya que puede por tiempo o por ciclos continuos. La implementación
de este elevador de cangilones genera beneficios ambientales, así como beneficios a
la salud de los trabajadores ya que, por medio de este sistema se eliminara la basurade las aguas residuales y evitara el contacto de los trabajadores con residuos
peligrosos, además este sistema puede implementarse en cualquier planta de
tratamiento de aguas residuales que tenga problemas con la recolección de basura.
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Glosario de términos.
Aguas residuales de actividades agroindustr iales.
Las que provienen de las actividades de la elaboración de alimentos, crianza yreproducción ganadera, porcícola, avícola y establos.
Aguas residuales de los servicios.
Las que provienen de los servicios de reparación y mantenimiento automotriz,
gasolineras, tintorerías, lavanderías, baños públicos, hospitales, hoteles, restaurantes,
revelado de fotografía, entre otros.
Aguas residuales industr iales.
Las que provienen de los procesos de extracción, beneficio, transformación o
generación de bienes de consumo o de actividades complementarias.
Flujo pobre.
El flujo pobre es cuando los materiales o producto a mover fluyen en forma
intermitente y en pocas cantidades que pueden ser de manera variada.
Flujo libre.
El flujo libre se presenta cuando los materiales o producto a mover fluyen por la
acción de la gravedad y solo están parcialmente envueltos por un contorno sólido.
Lixiviado.
En general se denomina lixiviado al líquido resultante de un proceso de percolación
de un fluido a través de un sólido. El lixiviado generalmente arrastra gran cantidad de
los compuestos presentes en el sólido que atraviesa. Este término se usa en casi
todas las ciencias ambientales, siendo su uso más general el que corresponde al
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Referencias y bibliografía.
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elevator-guide-bucket-elevator-how-it-works/
NORMA Oficial Mexicana NOM-CCA-031-ECOL/1993, que establece los límites
máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales
provenientes de la industria, actividades agroindustriales, de servicios y el tratamiento
de aguas residuales a los sistemas de drenaje y alcantarillado urbano o municipal.
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Norma Oficial Mexicana NOM-002-ECOL-1996
http://www.semarnat.gob.mx/leyesynormas/Documents/comitetecnico/FOLLETO%20D
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- MABIE, Hamilton H. “Mecanismos y dinámica de maquinaria”.
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http://www.indusmex.com/attachments/File/catalogo%202009%20G&D%20cople%20fl
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NOM-001-SEMARNAT-1996. Que establece los límites máximos permisibles de
contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales.
(Aclaración 30-abril-1997)NOM-001-ECOL-1996 706-ENERO-1996NOM-002-SEMARNAT-1996. Que establece los límites máximos permisibles decontaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado
urbano o municipal.NOM-002-ECOL-1996
NOM-003-SEMARNAT-1997. Que establece los límites máximos permisibles de
contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reúsen en servicios al
público.NOM-003-ECOL-199721-SEPTIEMBRE-1998.