Tesis Desencajadora de Botellas
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ESaELA SUPERIOR POLITECWICA DEL LlTORAL Facultad de Ingenieria en MecCnier “DEER0 Y CALCULO DE UNA DESENCAJONADORA DE BOTELLAS” TESIS DE GRADO Previa a la obtenci6n del Titulo de: INGENIERO MECANICO Presentado por: Josi Ignacio Castelblanto Zamora Guayaquil - Ecuador 1993
Transcript of Tesis Desencajadora de Botellas
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ESaELA SUPERIOR POLITECWICA DEL LlTORAL Facultad de Ingenieria en MecCnier
DEER0 Y CALCULO DE UNA DESENCAJONADORA
DE BOTELLAS
TESIS DE GRADO Previa a la obtenci6n del Titulo de:
INGENIERO MECANICO
Presentado por:
Josi Ignacio Castelblanto Zamora
Guayaquil - Ecuador 1993
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DOCTOR A L E R B ~ I G A DEC N
I N G . FEDEHICO CAMACHO MIEMBRO DEL TRIBUNAL
-
DECLARACION EX?RESA
" La responsabilidad por 10s hechos, ideas y doc-t,rinas
exguestos en esta Tes.l.8, corresponden exclusivamente ~l
autor; y el patrimonio intelectual de la misma, a la
ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITOHAL"
(Reglamento de examenes y titulos profesionales de la
ESPOL)
P
__
JOSE IGNACIO CASTELBLANCO ZAMOHA
-
4GRADECIMIENTO
A D i o s y a l a Matter p o r todo"
A J u a n C a r l o s y G i n a , m i s Padres, q u i e n e s c o n amor y
a b n e g a c i d m m e h a ayudado a ser l o que s o y
AX Iny. Manuel. H e l g u e r o , d i r e c t o r d e m i tesis, por t o d o s
10s c o n o c i m i e n t o s b r i n d a d o s y SLI ay i ida e n esta tesis.
A1 I n g . Aub&n G u e r r - e r o , I n g . J u a n C a r l o s C a s t e l b l a n c o ,
F a b i a n OrdoGez , R e n a t o Parod i , T a n y a Bar re to , I n g . L ino
B r - i t o , I n g . Mdn ica Moreno , G u s t a v o M u r i l l o , T c n l u . A n t o n i o
Garc ia , I n g . C e s a r C e n t e n o , D i e g o A e v e l o , L a r r y Godoy, L u i - s
A l b e r t o R a . m i r e z , J u a n Ca r lo s E c h e v e r r i a , D i e g o A l v e a r ,
Walter Oclioa y Mario R i c a u r t e , p o r w.i t i e m p o , p r e o c u p a c i b n
y s e r v i c i o s dado.-, d e s i n t e r e s a d a m e n t e e n el p r e s e n t e
t r a b a j o .
A todo5 mis amiqos y c o m p a f e r o s por h a b e r m e dado apoyo y
ccsraje p a r a 5egu.i.r e n es ta dura ca r re ra .
A J u a n C a r l . o s , C r i s t i d n , Rodr igo, Ginamaria, Maria Jose y
Maria. C e c i l i a p a r todu SLI c a r i f o y c o m p r e n s i h n .
R Ruc i .0 par tudo s ~ i cairiXo, 10% e s f u r r z c l s y s a c r i f i c i o s
i j i i r a n t e todo5 estos a f o s .
-
DEDICATORIA
A Dies-
A mi MATTER. .- ~
A mi6 Padres y Hermanos.
A Rocio,
A mi sobrino.
A mis Amigos y cornpafieroe-
A mis Profesores.
A todas esas personas que
creyeron y depositaron su
confianza en mi.
Y a 10s que vendrdn, mis h i jos .
-
*-. ,
RESUMEN
151 objetivo de esta tesis es diseAar una maquina capaz de
sacar las botellas vacias de sus respectivas cajas, para
luego ser llenadas. Este proceso cuando se lo realiza a
mano refiulta ineficiente y complicado.
El proceso de desencajonamiento de botellas es
beneficioso para las fabricas de productos que vienen en
botellas,pueden ser desechables o que retornen a la
fabrica para volver a ser llenadas. L a s botellas vienen
en SUB cajas y para el proceso de lavado y llenado tienen
que ser desencajonadas.
Las empresas que pueden beneficiarse con 6sta rniiquina son
las embotelladoras. Fabricas que embotellan: agua,
bebidAs gaseosas, aceites y productos alimenticios que
Sean liquidos o s6lidos.
Lo que se desea es nacionalizar el producto, es decir,
construirlo en nuestro medio, utilizando para ello 10s
recursos que existen y son fabricados en nuestro pais.
La5 ventajas que se obtendran con la desencajonadora de
botellas son: costos, agklidad en el proceso de
desencajonado, simplicidad y poder realizar un trabajo
capaz de proveer a tiempo y con eficacia a l a s otrasa
-
rn6quinas que aumentarci l a e f i c i e n c i a y e l rendimiento d e l
proceeo total.
-
M" . .
INDICE GENERAL
RESUMEN ................................................ VI INDICE GENERAL ....................................... VIII INDICE DE FIGURAS ....................................... X INDICE DE TABLAS ..................................... XI11 SIMBOLOGIA ............................................ XIV
CAPITULO I . GENERALIDADES .............................. 15 1.1. ANTECEDENTES ...................................... 15 1.2. APLICACIONES GENERALES ............................ 18 1.3. TIPOS DE DESENCAJONADORAS DE BOTELLAS ............. 20
CAPITULO I1 . ANALISIS DEL PROBLEMA ..................... 27 2.1. IDENTIFICACION DE NECESIDADES Y DEFINICION
DEL PROBLE MA ...................................... 27 2.2. REQUERIMEINTOS A SATISFACER ....................... 32 2.3. ALTERNATIVAS DE SOLUCION .......................... 34 3.4. SELECCION DEL SISTEMA OPTIMO ...................... 36
CAPITULO I11 . DISERO DE LA MAQUINA ..................... 42 3.1. CALCULO Y DIMENSIONAMIENTO DE LAS PARTES
CONSTITUTIVAS DE LA MAQUINA ....................... 42 3.1.1. CARATERISTICAS DEL MATERIAL Y EXIGENCIAS
DEL DISEf-30 ................................. 42 3.1.2. SISTEMA DINAMICO DE LA DESENCAJONADORA DE
BOTELLAS ................................... 44
-
IX
3.1.3. CALCULO DE LA POTENCIA ..................... 45 3.1.4. CALCULO DE LAS VELOCIDADES ................. 48 3.1.5. CALCULO DE LA RESISTENCIA DE LOS
MATERIALES ................................. 51 CALCULO DE LOS ARBOLES DE THANSMISION ...... 71 3.1.6.
3.1.7. SELECCION DE LOS COMPONENTES MECANICOS EN
FUNCION DE LOS DATOS OBTENIDOS ............. 75 3.1.8. CALCULO DEL PESO DE LA MAQUINA ............. 86 3.1.9. DIAGRAMA ELECTRIC0 ......................... 89
CAPITULO IV . ANALISIS DE COSTOS ........................ 92 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................... 97 APENDICE
PLANOS m .
BIBLIOGRAFIA ........................................... 99
-
INDICE DE PIGUHAS
2.l.a. Partes de la botella
3.1.2.a. Sistema dinamico de desencajonamiento de
bo t e 1 las
3.1.3.a. Potencia de la maquina
3.1.4.a. Velocidades de la maquina
i3.1.5.a. Arbol de transmisi6n con poleas
3.1.5.a.l. Fuerzas con el drbol de transmision con poleas
3.1.5.a.2. Valores de fuerzas de transmisibn con poleas
3.1.5.a.3. Diagramas de fuerzas cortantes en Y del arbol
de transmision con poleas
3.1.5.a.4. Diagramas de momentos flexionantes en Y del
drbol de transmisi6n con poleas
3.1.5.a.5. Diagramas de fuerzas cortantes en Z del arbol
de transmision con poleas
3.1.5.a.6. Diagramas de momentos flexionantes en Z del
drbol de transmisibn con poleas
3.1.5.a.7. Diagramas del momento torsionante del Brbol de
transmisi6n
3.1.5.b. Arbol de transmisibn intermedia con poleas
3.1.5.b.l. Fuerzas del arbol de transmisih intermedia
con poleas
3.1.5.b.2. Valores de las fuerzas en el arbol de
transmisibn con poleas
3.1.5.b.3. Diagramas de fuerzas cortantes en Y en el
arbol transmisibn con poleae; unr.
-
XI
3.1.5.b.4. Diagrama del momento flexionante en Y en el
arbol de transmisi6n con poleas
3.1.5.c. Arbol de transmisi6n intermedia con catalinas
3.1.5.c.l. Fuerzas que actfian en el arbol de transmision
intermedia con catalinas
3.1.5.c.2. Valores de fuerzas que actuan en el arbol de
transmisi6n intermedia con catalinas
3.1.5.c.3. Diagramas de fuerzas cortantes en el arbol de
transmisi6n intermedia con catalinas
3.1.5.c.4. Diagrama de momento flexionante en el arbol de
transmisi6n intermedia con catalinas .a" ,
3.1.5.d. Arbol de transmisi6n con catalinas
3.1.5.d.l. Fuerzas que actdan en el arbol de transmisih
con catalinas
3.1.5.d.2. Relaci6n de transmisi6n en las catalinas
(motor-Brbol)
3.1.5.d.3. Valores de las fuerzas que actuan en el arbol
de transmision con catalinas
3.1.5.d.4. Diagramas de las fuerzas cortantes en Y en el
arbol de transmisi6n con catalinas
3.1.5.d.5. Diagramas de 10s momentos flexionantes en Y en
el Brbol de transmisi6n con catalinas
3.1.5.d.6. Diagramas de las fuerzas cortantes en Z en el
a r b o l de transmisi6n con catalinas
3.1.5.d.7. Diagramas del momento flexionante en 2 en el
Brbol de transmisi6n con catalinas
-
XI1
:3.1.5.d.8. Diagramas de.1 niornento torsionante en el drbol
de transmisi6n con catalinas
-
LNDICE DE TABUS
A. Tabla para relacionar el paso de la catalina a partir
de la potencia.
B. Tabla para relacionar la catalina a partir del paso y
del diametro.
C. Tabla para relacionar la catalina (para cadena de
transportacibn) a partir del diametro.
D. Tabla para relacionar la cadena de transportacibn a
partir de la catalina y elrancho de la cadena.
E. Tabla para seleccionar el factor de servicio para el
sistema polea banda.
F. Tabla para seleccionar el factor de servicio para el
sistema polea banda.
G. Tabla para la determinacibn del perfil de la corree.
H. Tabla para la determinacibn del diametro primitivo
para una polea.
I. Tabla para la seleccion de la correa a partir de la
potencia.
J . Tabla para determinar el tamaiio de la polea.
K. Tabla para seleccionar el factor de servicio para 10s
co j inetes.
L. Tabla para seleccionar el diametro del cojinete a
partir de la carga y las revoluciones por minuto.
M. Tabla para seleccionar el cojinete a partir del
diametro -
-
M
T
SY
St?
Se '
Sut
Ka
Kb
Kc
Kd
Ke
Kf
n
d
r4
N
w V
P
W
e n
Momento Flexionante de la reacci6n critica.
Momento Torsionante de la reacci6n critica.
Resistencia a la fluencia a la tensi6n.
Resisitencia a la fatiga (corregida).
Resistencia a la fatiga.
Resistencia ultima a la tracci6n.
Factor de superficie.
Factor de tamafio.
Factor de confiabilidad.
Factor de temperatura.
Factor de inconcentracibn de esfuerzos.
Factor de efectos diversos.
Factor de seguridad.
Dicimetro.
Diametro en 10s dibujos.
NGmero de dientes de las catalinas.
Velocidad angular.
Velocidad lineal.
Peso.
Peso.
angulo - Factor de carga.
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CAPITUU) I
GENERAL1 DADES
La desencajonadora de botellas esta concebida bajo un
principio original donde todos 10s movimientos de la
mdquina, de las cajas y las botellas son continuos y
estcin perfectamente sincronizados.
Nuestro diseiio tratar6 de introducir un cambio en nuestra
visualizaci6n, de que la tecnologia solo puede ser
utilizada por aquellos que estcin a1 alcance de la misma,
mientras que nosotros proponemos una solucibn a1 como
producir una desencajondora de botellas, tecnificando asi
nuestra industria.
La desencajonadora de botellas es una maquina utilizada
para sacar las botellas de una caja o jaba, en la cual
son transportadas. f
La desencajonadora surgi6 como una forma de acelerar y
efectivizar el proceso de desencajonado debido a que
cuando esta mdquina no existia, entonces el trabajo no
era constante y dependia de muchos otros factores que
hacian que la produccibn variara, es decir que todo el
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1 6
proceso de embotellado dependia del proceso de
desencajonado. Entonces la creacibn de la desencajonadora
de botellas surge como una necesidad en las fabricas
embotelladoras para mejorar la producci6n y evitar las
perdidas innecesarias.
En todas las industrias embotelladoras surge como el
proceso inicial, es decir, que es lo primero que se hace
en 10s procesos de embotellado en su proceso de
producci6n.
Las botellas que van a ser desencajonadas, pueden ser de
diferentes materiales es decir que la m6quina tiene la
capacidad de desencajonar botellas sin importar su
resistencia. Adem6s la m6quina no se rige a un s o l o
tamafio de botella y tambi6n la forma de 10s envases o
botellas no implica ningun problema para la ejecuci6n del
proceso.
En la industria de productos con botellas desechables el
proceso de desencajonado es igual de importante.
Se toma como condicidn necesaria que 10s envases o
botellas vienen o se transportan en cajas o jabas, las
cuales sirven para facilitar el transporte y una mayor
comodidad de expendio a1 por mayor en la distribucion de
10s productos. En 10s disefios y selecci6n de
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desencajonadoras de botellas se tiene que tomar en cuenta
el tip0 de caja en la cual es transportada. Existen dos
tipos: las cajas en las cuales las botellas quedan mas de
tres cuartos afuera de la caja se llaman cajas bajas y
las cajas en las cuales las botellas no se ven, estas se
llaman cajas altas.
u"'-
Para resolver el problema de desencajonado de botellas en
las industrias de embotellado existen dos soluciones:
importar desencajonadoras de botellas construidas en el
exterior y la otra es fabricarlas localmente.
La primera alternativa, la importacibn, puede resultar
muy costosa obteniendose un product0 que por poseer
demasiada tecnologia no se ajuste a las necesidades de
nuestro medio.
La segunda alternativa, fabricarla localmente, nueetro
medio metalmechico posee la. capacidad Y la
infraestructura para una construcci6n que se ajuste a las
necesidades reales de nuestro medio, ademtis de obtener
desencajonadoras de botellas idcjneas para nuestro medio,
se estaria creando fuentes de trabajo y se estaria
utilizando material existente en nuestro pais.
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1.2. AIixl- 'S w m u s
Esta maquina se utiliza en todes las f6bricas en las
cuales se trabaje con botellas y a la vez estas
transporten en jabas o cajas.
Estas f6bricas se denominan fabricas embotelladoras
se
de
productos, que pueden ser &lidos, liquidos y gaseosos,
ademds 10s productos pueden ser alimenticios o no
aliment icios.
Dependiendo del product0 se toman en cuenta dos claees de
industrias. La industria en la cual la botella o envase
es retornable, es decir, que despuks de llenarla por
primera vez, sale a1 mercado, es consumido y luego vuelve
A la fdbrica para ser vuelto a llenar, siguiendo un
proceso previo de limpieza. Es decir, que las botellas
que vienen de la fdbrica donde son producidas, llegan a
la fdbrica embotelladora, se sacan de SUB jabas para ser
llenadas y mandadas a1 mercado por primera vez, luego de
ser consumidas vuelven a la embotelladora en BUS
respectivas cajas para volver a ser llenadas y seguir
con un ciclo que se repite hasta que el envase cumple con 1wc,
su tiempo de vida util.
En la industria de productos con botellas desechables, el
proceso de desencajonado es igual de importante, porque
-
F
1 9
10s envases o botellas vienen de la fabrica de donde son
producidos hasta la fiibrica embotelladora del producto.
Se supone que vienen en cajas para poder ser asi
transportados con mayor facilidad.
La otra industria es en lac que el producto viene en
envases no retornables , es decir, desechables, se llenan
una sola vez cuando vienen de la ftibrica de envases, y
de ahi eon desechados.
En la industria de productos con botellas retornablee
podemos mencionar a: embotelladoras de agua,
emhotelladoras de bebidas gaseosas, embotelladoras de
gases, etc.. Es decir, en todas aquellas fabricas en que
el envase representa un costo considerable en el valor de
venta del producto como es el vidrio, el acero y el
plgstico de produccibn cara.
E n la industria de productos con botellas desechables
podemos mencionar a: embotelladoras de agua,
embotelladoras de bebidas gaseosas, embotelladoras de
jugos, embotelladoras de aceites, embotelladora de gaeee,
etc. Es decir, en todas aquellas fabricas en que el
envase no representa un valor considerable en el valor de
venta del producto como es el pl&stico, cart6n y otros
materiales cuya fabricaci6n ee barata.
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Existen tres tipos de desencajonadoras: la6 de bandas,
l a s neumaticas y las de tenazas de nylon.
Las desencajonadoras de botellas del tip0 de bandas, fue
disefiada pensando en las cajas de baja altura. Tienen
corno principales caracteristicas: flexibilidad, rapidez,
un ajuste preciso, facil mantenimiento y seguridad.
La transmisi6n de movimiento de las botellas por medio de
las correas, es un metodo econ6mico y con menos
problemas, puesto que estas poseen ventajas en cuanto a
la relacion de transmisibn, ventajas de costo y
adaptacibn, ademas, de que no transmite choques y sirven
como elernentos de seguridad.
El proceso se realiza asi: entra la caja con la8 botellas
que van a ser desencajonadas, las botellas entran en las
bandas y que la caja empieza a
bajar, esto se realiza en un movimiento realmente
delicado sin que las botellas se golpeen entre si ni con
la caja, a1 llegar a la parte superior, las bandas
sueltan el cuello de la botella y lo dejan en la mgquina
que realizara el proceso posterior a1 desencajonado. Las
cajas se van a la parte final del proceso que es el
enca j onado.
empiezan a subir mientras 4". ~
-
21
Tiene una producci6n alta aunque se la utilice con una
pequefia parte de su capacidad. Las botellas nunca tocan
ninguna parte de metal ni se tocan unas con otras. A
cualquier velocidad, lae bandas son suficientemente
seguras. Altura y velocidad son ajustadas en ambos lados
de la m6quina para una buena precision, a1 igual que se
regula la separaci6n entre bandas para agarrar el cuello
de la botella.
Como principal ventaja es que la producci6n aumenta
rapidamente.
Ademas, este tiyo de desencajonadoras de botellas poseen
varios sistemas de seguridad en la que la maquina se
apaga cuando hay alguna irregularidad. Posee un switch de
seguridad en la guia de la base inferior de las botellas
la cual puede parar la maquina cuando hay una botella
fuera de lugar o alguna que se este atascando,
obstruyendo el normal desenvolvimiento de la m6quina,
tambi6n se parara la mAquina si alguna caja estd fuera de
posicidn o atrancada. Tambiitn existe un embrague que
maneja la variaci6n de la velocidad. La seguridad que dan
l a s bandas no solo son para las botellas sino tambib del
personal y de la planta. Para el cambio de bandas se
puede hacer hasta sin herramientas, es decir, tiene un
f5cil mantenimiento. No hay forma de arreglar las
correas.
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Este tipo de maguinA es muy vershtil. Se puede trabajar
con botellas de cualquier diametro de cuello.
La forma en que se realiza el proceso de desencajonado se
lo puede describir de la siguiente forma. E l eistema no
necesita una sincronizaci6n de la parte transportadora de
la caja con respecto de las bandas. Las cajas pueden
entrar todas seguidas y seran desencajonadas todas las
botellas. A1 entrar las botellas a la maquina se
introducen en medio de 18s bandas las cuales como van
avanzando van sacando las botellas de la caja y las van a
dejar en la mesa de transportaci6n de la lavadora de
botellas.
Las desencajonadoras neumriticaa estBn concebidas segun un
principio original donde todos 10s movimientos de la
mriquina, de las cajae y de las botellas son continuos y
estan perfectamente sincronizados. .- *
El proceeo es sumamente preciso, cuando entran lae jabas
un visor fotoel6ctrico y switch de seguridad avisan a la
parte superior que tiene 10s chupones neumaticos que
tiene que bajar, cuando ya esta abajo se introduce el
aire en 10s chupones y estos agarran las botellas, sube
la parte superior sacando las botellas de las cajas y
coloca las botellas en la mesa de traneportacibn, para
soltarla se le introduce de nuevo aire.
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23
Una motorizaci6n unica sincroniza:
-el carrusel que soporta las cabezas
-el selector del transportador de cajas
-la agrupadora de botellas a la meza de desencajonar r)-
I Este principio de movimiento continuo permite atender i
altas cadencias litnitando el desgaste de las piezas
mecanicas y respetando 10s embalajes.
Ademas, su fiabilidad y su coste de mantenimiento es muy
reducido, disponen de un engrase centralizado y un
aut6mata programado.
El desencajonado de botellas, frascos de vidrio y
plasticos, cervezas, refrescos, aguas minerales, aceites
y otros, dentro de casilleros de pltbticos, cajas de
madera, cartones sin aletas, con aletas, todas las cajas
con o sin separadores, se torna sumamente sencillo con
este tipo de maquina. Su rendimiento es sumamente alto.
La forma con que la maquina agarra la botella para
poderla sacar de la caja es mediante cabezales de
desencajonado, neumaticos, telesc6picos y desenchufables.
E l UBO de cabezales simplea, dobles o mas es segun la
necesidad de producci6n.
-
24
Este tipo de desencajonadoras de botellas sirve para
desencajonar de cualquier tipo de cajas, refiriendose a1
tamaiio, es decir, que saca las botellas de cajas de
altura minima y a las de gran altura.
En 18s desencajonadoras neumhticas aunqus su coete de
mantenimiento es reducido, es mayor que en las
desencajonadoras de bandas debido a que posee componentes
mas delicados, m6s avanzados y de mayor precisi6n. Pero
en cuesti6n de eficiencia y rapidez de producci6n es la
mejor de todas, asi como en la confiabilidad y en la
precisi6n del trabajo.
El proceso se realiza de la siguiente manera. Las
botellas son desencajonadas por medio de chupones
neumhticos. Dependiendo de la capacidad de desencajonado
de la maquina se introducen la13 cajas con las botellas, T.
en un rnovimiento sincronizado bajan 10s chupones
neumaticos que a1 tocar las botellas es aspirado el aire
y entonces agarra la botella, suben 10s chupones con las
botellas, dejandolas sobre la mesa de transportaci6n, se
inyecta el aire y 10s chupones sueltan las botellas.
L a s desencajonadoras del tip0 de tenazas de nylon. Esta
diseiiada para realizar trabajos con suavidad, tiene una
alta velocidad y para un funcionamiento pasa un extenso
rango de tamaiios y tipos de botellas.
-
...._
25
E s t e t i p 0 de maquina es v e r s g t i l , se puede t r a b a j a r con
b o t e l l a e de c u a l q u i e r dicimetro de c u e l l o incluyendo no
s o l o b o t e l l a s de v i d r i o y de plais t ico.
Esta mciquina puede desencajonar b o t e l l a s que e s t e n en
c u a l q u i e r t i p 0 de cajas ( a l t u r a ) .
E l proceso ee r ea l i za en forma s imi l a r a1 desencajonado
For bandas, l a d i f e r e n c i a r a d i c a en que en es ta m5quina
l a b o t e l l a e s cogida por 1as t e n a z a s de nylon y sacadas
de l a caja , las t e n a z a s son acc ionadas neumgticamente, se
l e s inyec ta aire para que aga r ren l a b o t e l l a y tambien
para que l a s u e l t e n .
RB d e c i r que s u acc iona r e s a base de un motor e l 6 c t r i c o
y tambien n e c e s i t a a i re provenien te de un compresor. La
forma como se r e a l i z a e l proceso de desencajonado se la
puede d e s c r i b i r de l a s i g u i e n t e manera. L a forma en que
coge l a s b o t e l l a s es: cuando l a s t e n a z a s tocan las
b o t e l l a s e n t r a a i re a estas y se abren automaticamente,
eso ocur re cuando l a s t e n a z a s e s t a n en l a parte i n f e r i o r
d e l s i s t e m a , cuando l l e g a a l a parte s u p e r i o r d e l
s is tenia , e s d e c i r , cuando l lega a l a m e s a de
t r a n s p o r t a c i b n , i n g r e s a nuevamente e l a i re a l as t enazas
y se abren , s o l t a n d o asi a l a b o t e l l a .
E l c o s t e de mantenimiento de es ta mgquina es b a j o , pero i- .
-
26
t i e n e un g r a n probleinn, l a s tenazas de nylon t i e n e n un
tiempo de v ida u t i l re la t ivamente c o r t o , l o que implica
que hRya un Rumento e n e l coRte de manteniiniento y ademhe
perdidas por e l cont inuo cambio de tenazas .
- - 0 h
-
Desde l a an t iguedad e l hombre e i n t i o l a necesidad de
poder crear un medio o maquina para f a c i l i t a r s e a si
misnio un t r e b a j o que fuese pa ra e l molestoso y cansado.
Puesto que el desencajonado de b o t e l l a s esta ligado a l a
a c t i v i d a d u t i l r i e l embotel lado, l a i n d u s t r i a d e l
embotellado es y serR dependiente de e s ta neces idad .
A 1 p r i n c i p i o se u t i l i z 6 ob re ros que r e a l i z a b a n esta t n r e a
pero deapuks con l a evolucicjn de l a s maquinas el
empresario s i n t i 6 l a neceeidad de t e c n i f i c a r es te proceso
y For l o t a n t o f u e creando medios o maquinas que
r e a l i z a r a n este t rab i l jo .
Las b o t e l l a s , f r a s c o s de p l a s t i cos y v i d r i o , y o t r o s
a r t i c u l o s o productos que se tengan que desencajonar a1
ser producidos en n u e s t r o medio, e l c u a l no se basa en
una c a l i d a d t o t a l , no se preocupa si hay o no una
homogeneidad en todos s u s productos , por l o t a n t o se
supone que en l a parte en l a c u a l e s aga r rada l a b o t e l l a ,
e l c u e l l o , en tonces e e t e rango debe c o n t a r con un rango
de v a r i a c i 6 n en e l a g a r r e , ya que si: si fuera muy
-
28
nngosta no l a podr i a a g a r r a r , en cainbio, si f u e r a muy
grande no podr i a s e r agar rada y se c o r r e r i a e l r i e s g o de
que l a b o t e l l a se rompa, l o que s i g n i f i c a r i a p6rd idas y
estamos hablando de m i l e s de b o t e l l a s que se van a
desenca j onar . *- ,
Para e l disefio de e s t a mgquina tomaremos como punto
i n i c i a l que l a maquina ser6 u t i l i z a d a en una f a b r i c a
e n h o t e l l a d o r a de bebidas . Por ser una f a b r i c a que me
br indo toda c l a s e de informaci6n, tomaremos a l a
embotel ladora S .A .B .E . ( soc iedad an6nima de bebidas
e f e r v e s c e n t e s ) , l a c u a l embote l la c inco c l a s e s
d i f e r e n t e s de bebidas gaseosas como l o son: Coca Cola,
F i o r a v a n t i , Fanta , S p r i t e y Bonaqua. L a s b o t e l l a s t i e n e n
c a r a c t e r i s t i c a s s imilares con pequefias v a r i a c i o n e s en l a
forma, tamafio y peso.
Tomamos que l a s b o t e l l a s que podemos desencajonar son l a
b o t e l l a c h i c a , l a mediana y l a de medio l i t r o que son l as
qiie mayor acep tac i6n y ven ta t i e n e n en e l mercado.
P o r ocupar es tas bebidas 10s l u g a r e s m a s a l t o s de v e n t a s
en n u e s t r o p a i s , se r e q u i e r e que l a producci6n de e s t a s
s e a muy grande. Por ser e l proceso de desencajonado e l
primer proceso de producci6n d e n t r o d e l embotel lado, es te
debe s e r e l m a s rtipido y e f e c t i v o para poder a b a s t e c e r en
forma c o n s t a n t e y e f i c a z a1 s i g u i e n t e proceso que e s e l
-
29
lavado de l a b o t e l l a .
S e t i e n o q u e tomar en cuenta para l a s e l e c c i 6 n de 10s
m a t e r i a l e s de 10s cornponentes que e l ambiente en que se
t r a b a j a e s un ambiente sumamente humedo, debido a que se
trabaja con vapor , en e l lavado y en e l embotellado, y
adem6e; e l agua y l a soda c g u s t i c a para e l lavado t o t a l ,
ademas que l a lirnpieza d e l s e c t o r de produccibn en las
i n d u s t r i a s a l i m e n t i c i a s t i e n e que es tar eiempre muy
l impio, por l o t a n t o siempre l o e s t a n limpiando y lavando
para que cumpla con t o d a s l a s normas de s a l u d .
Ademas como p r i n c i p a l requerimiento para e l diseiio de
esta desenca,jonadora, que e l proceso p o s t e r i o r e s e l
lavado de l a b o t e l l a , e s t o se r e a l i z a con grandes
m6iquinas que t i e n e n una gran capacidad de producci6n,
entonces t i e n e que ser a b a s t e c i d a para s u produccidn con
un 20 % mas qiie l a capncidad de l a lavadora.
L a caja en que se t r a n s p o r t a n l a s t r e s clases de b o t e l l a s
rle las c inco d i f e r e n t e s marcas e s i g u a l , ee una c a j a en
l a que vienen 24 b o t e l l a s , l a s que vienen d i s p u e s t a s de
la forma 4 h o r i z o n t a l e s y 6 v e r t i c a l e s . Todas l a s
b o t e l l a s e s t a n separadas por pequefias paredes de p l a s t i c 0
r e s i s t e n t e , de espesor 4 mm. Tiene una a l t u r a de 0.15 m
l o que s i g n i f i c s que t i e n e una a l t u r a mucho menor que l a
b o t e l l a , en tonces es ta den t ro de l a denominaci6n de cajas
-
30
bajaa. La dimensibn de la caja es: 470mni. * 350mm.
El tipo de botella es de vidrio con una altura de 220nim.
la botella chica, 250mm. la botella mediana y 270mm. la
botella de medio litro. El dicimetro del cuello cJe la
botella es 27,5mm. en la botella chica, 27,71m. l a
botella mediana y 27,Smm. la botella de medio litro. La
variaci6n de 10s di6metros de loa cuellos de las
botellas. que es donde se agarra la banda, en las
diferentes marcas de colas es minima, es decir que no hay
que estar cambiando o calibrando el espacio entre las
bandas, cada vez que se cambia de marca de bebida pero si
cuando se cambia el tamafio de la botella.
Es necesario analizar la botella como el objeto que va a
ser transportada y desencajonada. Debido a lo entee
mencionado este equipo solo va a tener que desencajonar
botellas que vienen en cajas o jabas bajas.
Tomaremos las caracteristicas gerierales de la botella.
E l grado de esfuerzos residuales en la botella no excede
el nivel 4 y tiene una resistencia a1 choque tbrmico,
habilidad de las hotellas a no romperse a1 eer
transferidas de un bafio caliente a uno frio, teniendo un
gradiente de temperatura minima de 42 grados centigrados
y un tiempo de transferencia maxima de 15 segundos.
-
31
Una forma de darse cuenta si la nueva produccirjn esta
bien es que cuando el indice de rotura de la primera
corrida nunca sera mayor que el 1.5 % de esta.
A nosotros nos interesan cuatro medidas, que son las que
nos daran 10s rangos para la desencajonadora. Son:
diametro del anillo de esfuerzos, digmetro del cuello,
mayor diametro de la botella y altura de la botella.
La justificacibn de estos datos es que 10s dos primeros ,-- ~
se necesitan para la separacibn de las bandas para
agarrar las botellas, el mayor diametro es para la
separacibn de las lineas de bandas para que las botellas
no se toquen entre si y el ultimo para ubicar la altura
de la parte superior con respecto a la parte inferior de
la desencajonadora. Estos datos varian y la mgquina va a
tener una capacidad mayor para el maximo rango, para
efectivizar cualquier desencajonado de cualquier otro
tip0 de botella con rangos mayores o menores que las
marcas ya mencionadas.
El peso de la botella es necesario para sacar la maxima
carga. La botella mas pesada es la de medio litro que
pesa -425 kilogramos, hay 24 botellas en una caja.
La caja vacia pesa 1.18 kilogramos.
-
32
nebido a que es una gran producci6n, la maquina debe ser
lo suficieriteinente rcipida como para satisfacer con
eficacia a la maquina que realiza el proceso de
posterior, que en este caso es la lavadora de botellas.
Adenitis de 1.a rapidez requerida, se necesita un costo
inicial ba jo , urie disponibilidad de materiales en el
mercado nacional, que tenga une facilidad operhcional
para personal no capacitado, que su gasto operacional sea
bajo y que 10s gastos de mantenimiento tambikn Sean
bajos . AdemGs de estas consideraciones se tiene que tomar
en cuenta qiie eu mantenimiento preventivo y predictivo
sea fcicil, para disminuir el tiempo de mantenimiento, que I* .
es tiempo sin produccicjn es decir tiempo de perdida.
La enerbria que utilice la mciquina debe ser energia
disponible en el luger de la fGbrica y no debe ser
cara para no elevar 10s costos.
Se toma como premisa, que siendo la lavadora de botellas
el proceso posterior a1 desencajonado, esta es una
mAquina rnuy grande con una producci6n muy grande, la cual
-
3 3
debe ser RbastecidA con .la deb ida e f i c a c i a , l o que
s i g n i f i c a que l a produccibn de l a desencajonadora debe
ser un 20 % mayor que l a producci6n de l a lavadora de
b o t e l l a s .
Uno de 10s reque r imien tos es , que La mgquina t enga un
c o n t a c t o con l as b o t e l l a s , de t a l forma que s i endo segura
s ea d e l i c a d o con es tas para que no se rornpan o dafien
du ran te e l p roceso , recordando siempre que e l material de
l a s b o t e l l a s e s ixn m a t e r i a l f r B g i l , f a c i l de romper o de
deformar. en e l ca so de envases de p l t l s t i c o .
En e l costo de mantenimiento tambien fie t i e n e que tomar
en cuen ta de que hayan r e p u e s t o s en e l mercado o que las
p a r t e s que f a l l e n puedan E e r f dc i lmen te reemplazadas por
una nueva.
Se t i e n e que tornar en c u e n t a para la s e l e c c i b n de 10s
m a t e r i a l e s de 10s componentes que e l ambiente en que se
trabaja es un mainente hiimedo, debido a que se t raba, ja con
vapor , en el lavado y en e l embotel lado, y , ademas. e l
agiia y l a soda c 5 u s t i c a p a r a e l lavado t o t a l , ademas, que
l a l impieza d e l s e c t o r de produccibn en l a s i n d u s t r i a e
a l i m e n t i c i a s t i e n e que es tar siempre muy l imp io , por l o
t a n t o siempre l o es t t in l impiando y l ~ v a n d o para qu e
cumpla con todas l as normas de salud.
-
3 4
Llas soluciones para el problema del desencajonado pueden
ser dos: realizar un proceso de desencajonado por niedio
de obreros y efectuarlo a traves de una maquina
desencajonadora de botellas.
Como ya vimos y analizamos anteriormente el proceeo
realizado a mano, puede ser una solucibn rapida pero no
muy efectiva ya yue trae consigo algunes fallas por el
hecho mismo de ser realizado por seres humanos. Estas
fallas pueden ser de efectividad, rapidez y seguridad,
Por tener que satisfacer una determinada producci6n, la
m a 1 tiene que ser mayor que la producci6n de la lavadora m- ,
de botellas.
Este proceso tiene que ser sumamente rhpido, ademBs, de
lo seguro para las botellas y para 10s obreros.
P a r a realizarlo de eeta manera, se tendrian a varios
hombres trabajando, 10s cuales a1 pasar las horas de
trabajo, van eufriendo la disminuci6n de sus fuerzas,
lo que produce una reduccicin del rendimiento, bajo
aprovisionamiento de botellas a la lavadora, ademas.
Todo esto producirg perdidas que serian perjudiciales
para la industria.
Esta forma de desencajonado no requiere ninguna
-
35
t ecno log ia y s u i n v e r s i 6 n es niinirna ya que no se
n e c e s i t a n ob re ros con c u l t u r a n i ob re ros excesivamente
f u e r t e s , a 10s cimles se 10s Fuede c o n t r h t a r por el
niiriimo sue ldo v i t a l .
Todas l a s f a l l a s expues tas an ter iormente puede que
ocur ran o no, pero e s un r i e s g o que se c o r r e .
S i l a produccirjn f u e m baja se podr i a desencajonar a mano
s i n ningun problema.
LA o t r a a l t e r n a t i v a de solucicin es u t i l i z a r una maquina
desencajonadora, l a c u a l puede s e r de bandas, neumatica o
con t e n a z a s de nylon. E s t a s desencajormdoras son maquinas
fdc i l e s de u t i l i z a r , r e a l i z a n un t r a b a j o r ap ido y
e f e c t i v o , e l proceso es sumamente seguro y d e l i c a d o , y 0u
cos to de operac i6n y mantenimiento es sumamente ba jo . Lo
Cnico qiie r e p r e s e n t a r i a unfi d i f i c u l t a d es que n e c e s i t a
una i n v e r s i 6 n para l a compra o l a cons t rucc ion de l a
m i s m a . E l c o s t o de invers i r jn v a r i a para las
desencajonadoras , sierido l a menor inverfiidn l a de bandas,
y l a mayor l a neumatica. E l u t i l i z a r e s tas miiquinas
r equ ie re una i n v e r s i d n que sera rapidamente recuperada,
ya que cuando es te operando no r e q u i e r e ningun g a s t o
mayor que tenga que ser r e a l i z a d o . Ademas, de que e x i s t e n
en e l mercado y t i e n e n un buen s t o c k de r epues tos .
tambien se pueden c o n s t r u i r en e l pais y puede ser
-
3 6
di.sefiada adecundamente para laf; necesidades propias de la
industria nacional. A1 igual que si fuese a mano no
import& el tamafio y forma de la botella, ya que se puede
regular para diferentes tamafios de botellas y para
cualquier forma.
La diferencia entre la maquina extranjera y la construida
en el pais, no es la diferencia de tecnologia porque eso
es menos preciar nuestra capacidad, :LA diferencia es el
costo de esta maquina. E l comprar una maquina extranjera
indica un gasto sumamente alto, lo que no implica el
construirla en el pais. Si tenemos 10s materiales, la
tecnologia y la mano de obra capacitada entonces porque .- ,
tener que pagar mas por algo que podemos comprar en un
valor mucho menor.
Como ya habiamos explicado antes, la selecci6n del
sistema de desencajonado de botellas debe ser tal que
este se adapte a las necesidades de nuestro medio, usando
tecnologia que este a nuestra disponibilidad y
econbmicamente a nuestro alcance, tomando en cuenta 10s
L costos de operaci6n y mantenimiento.
A continuaci6n se presenta un resumen de las
-
37
pos ib i l idaden que ex ie ten con s u s r ecpec t ivas v e n t a j a s y
desventa j as. Se ana l i za ran 10s t res t i p o s de
desenca jonadoras : desencajonadora de bandaa,
desencajonadora con t enazas de nylon y desencajonadoras
neumat i c a e .
Tomaremos como base para l a se lecc i6n de la
desencajonadora de b o t e l l a s l o s i g u i e n t e : t i p 0 de a g a r r e ,
velocidad de desencajonado y t i p o de ene rg ia u t i l i z a b l e .
Medios de agar re :
Oesencajonadora de bandas: No e x i s t e n tiempos muertos, A
mayor abastecimiento mayor producci6n. Hay una gama
suf ic ientemente grande de bandas en e l mercado nac ional ,
l a 8 bandas b on resis tentes y baratas .Tienen UH margeri de
elongacibn y conipresi6n b ien grande par8 poder
desencajonar l as b o t e l l a s . Solo puede desencajonar
h o t e l l a s que B e t r anspor ten en c a j a s b a j a s , las que se
t r anspor ten en cajas a l tas no pueden ser desencajonadas
en este t i p 0 de maquina. Cuando hay que cambiar de
h o t e l l a s ( d i f e r e n t e diiimetro de c u e l l o de b o t e l l a ) con
e l sistema de bandas, l a graduaciGn de e s t a s es f 6 c i l y
no hay que cambiar de bandas n i ninguna parte de la
mEiquina. Para cambiar l as bandas se l o puede hacer h a s t a
s i n herramientas , se b a j a la t ens i6n de estas y se las
puede reemplazar. -,
-
38
La forma en que se realiza el proceso de desencajonado se
lo puede describir de la siguiente forma. El siE;tema no
necesita una sincronizaci6n de la parte traneporadora de
la caja con respecto de las bandas. Las cajas pueden
entrar todas seguidas y serBn desencajonadas todas las
botellas. A1 entrar las botellas a la maquina se
introducen en medio de las bandas las cuales como van
avanzando van sacando las botellas de la caja y las van a
dejar en la mesa de transportaci6n de la lavadora de
botellas. .?. ..
Desencajonadora con tenazas de nylon: Tiene tiempos
muertos. Las tenazas de nylon no se encuentran con
facilidad en el mercado, hay que importarlas. Utiliza el
mecanismo de la desencajonadora de bandas, pero con
cadenas donde se ponen las tenazas de nylon. Puede
agarrar botellas de cualquier tipo de cajas. Cuando hay
yue cambiar de botella con diferente di6metro de cuello
hay que cambiar la tenaza para cada tip0 de botella
diferente. Es eumamente importante la sincronizaci6n que
debe existir entre la entrada de la caja con las botellas
y el paso de las tenazas de nylon, si no hay
sincronizaci6n habrBn botellas que no seran
desencajonadas porque pasaran las tenazas sin agarrar las
botellas. La forma en que coge las botellas es: cuando
la8 tenazas tocan las botellas entra aire a estas y se
abren automgticamente, eso ocurre cuando las tenazas
-
39
e s t g n e n l a part,e i n f e r i o r d e l s i s t e m , cuando l l e g a a l a
p a r t e s u p e r i o r d e l sistema, es d e c i r . cuando llega a l a
inesa de t r anspor tac i6n , ing resa nuevamente e l a i r e A las
tenazas y se abren, so l tando asi a la b o t e l l a .
Desencajonadora neumgtica: Tiene tiemyofi muertos. Hay
problemas de repues tos y tkcnicos e spec ia l i zados . Puede
desencajonar b o t e l l a s que e s t e n en cua lqu ie r t i p 0 de
c a j a s . La8 b o t e l l a s eon desencajonadas por medio de
chuyones neumhticos. Deyendiendo de la capacidad de
desencajonado de l a niciquina, la maquina se introducen las
ca jas con l a s b o t e l l a s , en un movimiento s incronizado
ba jan 10s chupones neumaticos que a1 t o c a r l a s b o t e l l a s
es aspi rado e l a i r e y entonces aga r ra l a b o t e l l a , suben
10s chupones con l as b o t e l l a s , de jandolas sobre l a mesa
de t r a n s p o r t a c i b n , se inyec ta e l a i m y 10s chuponee
s u e l t a n las b o t e l l a s -
Velocidad:
Desencajonadora de bandas: 18 a 60 cajas por minuto. Solo
b o t e l l a s que vengan en cajas b a j a s .
Desencajonadora con t enazas de nylon: 18 a 60 c a j a s por
minuto. No importa l a clase de c a j a en que vengan la8 r.n. ,
bo t e 1 las .
Desencajonadoras neum6ticas: Si es de 3 cabezales
-
40
desencajonara 22 c a j a s por minuto. S i e s de 4 cabezales
desencajonara 30 c a j a s por minuto. S i es de 5 cabezales
desencajonara 36 c a j a e por minuto. S i es de 6 cabezales
desencajonara 45 cajas por minuto. S i ea de 8 cabezales
desencajonara 60 c a j a s por minuto. S i es de 10 cabezales
desencajonara 72 cajas For minuto.
t i p o s de energia :
Desencajonadora de bandas: U t i l i z a solamente energia
e l e c t r i c a .
Desencajonadora con t enazas de nylon: U t i l i m ene rg ia
e l e c t r i c a y a i re para a b r i r l a s tenazas .
Desencajonadora neumatica:Uti l iza ene rg ia e l k c t r i c a y
a i re para 10s chupones neumiiticos.
Con t o d a s l a s a l t e r n a t i v a s presentadas , e l s i g u i e n t e paso
es , con un c r i t e r i o t6cnico escoger la mas i d e a l en
funcibn de nues t ros requerimientos e s p e c i f i c o s .
Para e l e g i r l a m a s adecuada se r e a l i z a l a s i g u i e n t e t a b l a
con todas las a l t e r n a t i v a s p o s i b l e s dando un punta je
sobre 100 como i d e a l a cada una de estas.
En esta t a b l a se ana l i za rkn para cada una de 1 a s
desencajonadoras de b o t e l l a s :
-
4 1
a) costo iriicial
b) disposici6n de material
c ) facilidad de operaci6n
d) gastos de operacion
e) gastos de mantenimiento
Tabla de seleccicin del sistema mas dptimo
Desencaj onadora a b c d e total
De bandas 16 16 18 17 16 83
Tenazas de nylon 14 16 18 17 16 81
Neumaticas 12 14 17 16 14 73
Realizando el estudio tecnico se establece que la
desencajonadora de botellas mas idrjnea para nuestro medio
es la desencajonadora de botellas del tipo de bandas.
.-.
-
CAPITUU) I11
DISIWO DE LA MAQUINA
3.1.1. CARACTER~STICAS DEL MATKRIAL Y EXIGENCIAS DEL DISERO
El acero que vamos a utilizar es el que esta disponible
en el pais: SAE 1010
Resistencia a la fluencia a la tensi6n ( Sy ) : 462 MPa
Resistencia a la fatiga ( Se' ) , ( Se'=.52*Sy ) : 240 MPa
Reducci6n de Area % :57
Dureza Brinell: 137
Componentea del material:
C ( .08 a .013 )
Mn ( -3 a .6 )
P ( .04 m k i m o )
S ( .05 m6ximo )
EXIGENCIAS DEL DISEESO
Para sacar la velocidad a--la cual debe operar la
t desencajonadora y a la carga que va esta sometida, es
i decir, cuantas cajas y botellas desencajonara, f tomamos como premisa que tenemos que abastecer a la
L
b
-
4 3
lavadora de b o t e l l a s , l a c u a l t i e n e una producci6n de 400
b o t e l l a s por minuto.
Coino n u e s t r a maquina debe a b a s t e c e r a l a lavadora con un
120 % entonces t e n d r a que t e n e r una producci6n de:
1.2 * 400 = 480 bote l las /min
S i tomamos a l a caja coma medida de longi tud y la
relacionamos con e l numero de b o t e l l a s que desencajonamos
tendremos l a s i g u i e n t e r e l a c i b n :
La ve loc idad de l a desencsjonadora l a sacam08 con su
producci6n, sabierido que cada j a b a t i e n e 24 b o t e l l a s y
yue cada j a b a mide 470mm. de largo.
La b o t e l l a mas pesada que puede c a r g a r e s la de medio
litro, porque e s l a m a s grande que se t r a n s p o r t a en c a j a s
b n j a s .
P e s o de l a b o t e l l a de medio l i t r o = . 4 2 5 Kg
En todas l a s cajas se t r a n s p o r t a n 24 b o t e l l a s .
Peso de l a caja v a c i a : 1.18 Kg
Peso de la caja l l e n a de b o t e l l a s v a c i a s : 11.38 Kg
Tenemos que l a p a r t e de a b a j o va a poder t r a n s p o r t a r
mhximo, tres j a b a s l l e n a s de b o t e l l a s v a c i a s y t r e s jabas
v a c i a s , l o que nos v a a d a r l a ca rga a l a que e s t a n
-
4 4
SIEMll DIt1CIHICO DE LII DESMCfiJONCIDORb DE BOTELLllS
I
HOTOR
REDUC -- OR
H I -
G
FIGURII 3.1.2.a.
-
4 5
sometidas las dos cadenas de transportacibn, las
dividimos para doe para ver a que carga esta sometida
cada cadena.
Partimos de que la velocidad-de la cadena de transporte y
la velocidad de las bandas son las mismas para mantener
un correct0 desencajonado, sin choques ni accidentes.
La cargn a la cual va estar sometida la parte superior,
es el numero msximo de caja, vacias lleva la cadena
transportadora, es lo que van a estar cargando en
hotellas las bandas.
3.1-3- CALCUW DE LA POTENCIA
La potencia necesaria para operar este sistema es
deducida mediante 10s torques producidos por las fuerzas
que actuan sobre las poleas y las catalinas. Conocemos
las fuerzas que actiian y tambikn conocemos la velocidad a
la que se esta produciendo el proceso.
La potencia necesaria para operar este sistema es
deducida mediante 10s torques necesarios para mover 10s
componentes y la velocidad a la cual debe girar.
-
4 6
Dat0s:
Velocidad lineal = 10,81 m/min = 0,18 m/seg
8 1 1 las catalinas
Velocidad lineal = 10,8lm/min = 0,81 in/seg
en las poleas
Cargae en las = 37,04 Kgf
catalinas
Cargas en las = 10,62 Kgf
poleas
c=Blculo:
Pot = 2 F c a t a l i n a c a V e a t a l i n a a e + 8 F p o l e e i a V p o ~ s s r s ,
Pot = 2(37,04)(0,18) + 8(10,62)(0,18)
Fot = 28,62/9,8 = 2,92Watts/746
Pot = 0,003 HE
-- .
-
4 6
Datos:
V e l o c i d a d lineal = 10,Ell m / m i n = 0 , l S m/seq
en ].as c a t a l i n a s
Velucidad lineal = 1 0 , 8 l m / m i n = 0981 m / s e g
en las poleas
Cargas en las = 37,04 K g f
c x t a l i n a s
Cargar; en las = 10,62 Kgf
paleas
-
47
FIGURL 3.1.3.a.
U = 10,81n/nin
1 Carga = 37,@4 Kgf
-
48
3 - 1 - 4 . CALCULO DE U S VEM)CIL)AI)ES
Encontramos las velocidades de todos 10s coniponentes del
sistema. Con las velocidades y 10s radios, mediante un
calculo posterior podremos hallar la potencia necesaria
del sistema.
Tenemos las velocidades lineales de las catalinas que
transmiten movimiento a la cadena de transportacion y
tambikn tenemos la velocidad de las poleas que tranemiten
el movimiento a las bandas que son las que cogen las
botellm para desencajonarlas.
DTAGRAMA DE VELOCIDADES
Rncontramos las velocidAdes de todos 10s componentes del
sistema para mediante un crilculo posterior poder hallar a
10s esfuerzos que estan sometidos cada uno de 10s
componentes. - *
Datos:
Vel = Ve2 = Vpel = Vpe2 = 0,18 m/seg
~ P 3 ~ ~ P 2 ~ ~ P 3 ~ ~ P 4 ~ ~ P 6 ~ ~ P B = v p 7 ~ ~ p 7 ~ ~ P 8 ~ 0,18 m/seg
V ~ ~ - = V ~ ~ - = ~ ~ ~ - = V ~ ~ ~ = V ~ S = V P ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ P ~ ~ = 0,18 m/seg
ASUMO :
RPI=RPZ=RP3=RP4=RP5=RP6=RP7=RP8= 0,09m (poleas)
R ~ ~ = R P ~ = R P ~ = R P ~ = R P ~ = R P ~ = R P ~ = 0,09m (poleas)
-
4 9
MOTOR
REDUC OTOR 1-1 I r-u
+ us1 us2
r1 i I I
PS1 PS2
1 1 1 1 1 1 1 1 VPI Va vn $1 VPS V h U V% G
F I G U R A 3.1.4.a.
-
50
H6 = 0,07 m (catalina)
RH = 0,07 m (catalina)
Rsl = R52 = 0,09 m (catalinas)
RPsl = RPs2 = 0,09m (poleas)
Rk = 0,18 m (catalina)
RR = 0,06 m (catalina)
Pl
W1 = VPl/RPl
W1 = 0,18m por seg./0,09 m.
W1 = 2 rad/seg
G
VG = W1 RG
VG = 2 rad/seg (0,07m)
VG = 0,14 m/seg
H
W2 = VH/HH
W 2 = 0,14 m por seg/0,07m
W 2 = 2 rad/seg
vS1 = w2 Rsl
Vsl = 2 rad/seg (0,091n)
Vsl = 0,18 m/seg
IC
Vk = W2 Rk
-
51
V k = 2 rad/seg (0,18)
Vk = 0,36 m/seg
R
WR = Vk/RR
WR = 0,36/0,6
WR = 6 rad/seg * lrev/2rrrad * 60seg/lmin WR = 57,29 RPM
3-1.5- CALCULO DE RESISTENCIA DE MATERIALES
gura 3.1.5.a
-
52
1 I
0.1 [ 0.095 0.05 0,02 0.05 0.02 0,05 0,02 0.05 0,095 4
Figura 3.1.5.a.l
Datos :
F ~ ~ = F P ~ = F P ~ = F P ~ = F P ~ = F P ~ = F P ~ = F P E = 10,62 Kgf.
ca1cu10:
CZ - DZ - GZ = 0 ec.2
-
53
c M P O 0 , l GZ - 0,45 DZ = 0 ec.3
0,285Fpe + 0,305F~7 + 0,355F~s-- 0,45~y = 0
Dy = 42,48 Kgf.
C y = 8(10,62) - 42,48
Cy = 42,48 K g f .
CZ - DZ - GZ = 0
0,lGz - 0,45Dz = 0
T=O
-
54
Dz = 24,26 Kgf
Cz = Gz + Dz = 109,21 + 24,26
C z = 133,47 K g f
BRBOL CON LOS UBLORES DE FUERZDS QUE BCTUnN
42.48Ky 42,48Ks
I
0.1 t 0,895 0,05 0,02 8.05 0,02 0,85 Q,02 0,05 0,095 1 189,41Kg I
10.62 ky 10,62Kg 10,62kg 10.62Kg 10.62Kg 18,62Kg 18,62Kg 10,62Kg
Figura 3.1.5.a.2
-
1.5.l.a.3
M DE )#IMMTOS El4 Y
-
56
MGMM DE FUERZlS EN 2
I
I I I 133.47 I 1 I I
I
ligura 3.1.5.a.5
I I I I I I I I I I I
I I IGRRI DE MOMENTOS EN 2 I I I I I I
I I
I I I I
r- *
I I I I I I I 1 I I I I
I I I I I I I I I
I I
I
iigura 3.1.5.a.6
-
57
DIQGRCIMH DEL MOHENTO TORSIONflNTE
p a 3.1.5.a.7
I f .
-
58
MMAX = ( M z ~ + M y Z ) l / Z
MMAX = (72 + 5,582)1/2
MMAX = 8,95 Kgf.m
Punto c r i t i c o (x=32,5)
*c I *
TMAX = 9,554 Kgf.m
Tt3Ax = 15,29 Kgf .m
Punto c r i t i c o (x=O)
M TMAX = 10,92 Kgf-m
Secci6n mas c r i t i c a es del punto C (chumacera)
-
59
BRBOL DE 'IRfiNSMISION INTERMEDIA CON POLEfiS
P i P8
0.82 8,085 8.02 0 , 0 3 8'82 0,02 0 , 0 3 4'02 0,02 0,03 8,@2 0,02 0,03 0,02 8.085 0, t--+----+---------+----;-)----f-*---t--+-+--
Figlira 3 . 1 . 5 . b
0,095 8.85 8.82 0.85 0,82 0.85 0,02 0.05 8,095
AZ
FP1' 1 1 L t T 1 I
FP2' FP3' FP4' FP5' FP6' FP7' FP8'
Figura 3 . 1 . 5 . b . l
-
60
42,48Kg
0,05
1@9,41 Kq I I
@,1 7 0,@95
42,48Hg
0,095
3.5.1.b.7 t t
1@,62kg 1@,62Kg 1@,62kg 10,62Hy 10,62Xg 10,62Kg 10,62Kg 10,62Kq
I 3.5.1.b.3
-
61
Pigura 3.1.5.b.4
-
62
3- I
My=O
O,IFJ(Fpel ) + 0,15(Fpe2) - 0,15Ly = 0
0,15(18,84) + 0,3(18,84) - 0,45Ly = 0
Ly = 18,84 Kgf.
ARBOL DE TRANSMISION INTERMEDIA CON'CATALINAS
Figirra 3.1.5.c
FUERZM QUE llCTURN
@,15 8,15 0,15 Lz
Figiira 3 .1.5.c . l FPsl = FPs2 = 18.84Kgf
-
6 3
My=O
0.095 P1 + 0,145 P2 + 0,165 P 3 + 0,215 P4 + 0 ,235 P5 +
0,285P6 + 0,305P7 + 0,355P8 = 0.45 By
By = 42,48 Kgf.
8 cw=o 8Py - A y - By = 0
A y = 8(10,62) - 42,48 A y = 42,48Kgf.
Fz=O
Hz = Az Az = 0
4 s Bz = 0
-
64
UILORLS DE Lns FUERZIS quE KTUIN
0.15 0.15 0,15
18,84
Figiwa 3 1.5 .c .2
DIIGROHA DE LIS FUERZAS CORTflNTES EN Y
i8,84
18,84
Fisura 3.1.5.c . 3 DIIGRIHI DEL MOMENT0 F L E X I O N I N T E EN Y
2,82
18,84
Mnax = 2.82 Kgf
Fi giwa 3.1.5 .c .4
....
-
65
SRBOL DE THRNSMISION CON CATIILlNllS
F i g w a 3 .1 .5 .d
FUERZClS QUE fiCTUfiN
-
Datos:
66
' Hz = 109,21 K g f .
I F e l = Fs2 = 37,04 K g f . I
CBlculoe
e = tg-= o,oa/o,5 9 = 9,09 Kz = K sen 9,09 Ky = K cos 9,09
T=O
Tk = 14,31 Kgf .m
-
67
Fk = K
Kz = K sen 9,09
Kz = 79,s Sen 9,09
Kz = 12,55 K g f .
Ky = 79,5 c o s 9,09
Ky = 78,5 Kgf.
c My-0 0,15 Fsl + 0,3Fs2 + 0,lKy - 0,45Fy = 0
Ty = 54,48 Kgf.
Fsl + Fs2 - Ty + Ey - Ky = 0 E;y = 54,48 + 78,5 - 2(37,04)
I.
Ey = 58,9 Kgf.
c MY=O 0,45 TZ - 0,55 HZ - 0 , l KZ = 0
7'1, = 136.26 Kgf.
c Fz=O EZ - TZ + I ~ Z - KZ = 0
EZ = TZ - HZ + KZ
EZ = 136,26 - 109,21 + 12,55
Ez = 39,6 Kgf.
-
68
ULLORES DE Lns FUEHZLS Q U E wrunti
I 54 D48Kg 78.5Kg
I I 0.1 8.15 0.15 8.15 + 0.1 -_ --
12.55
A
58 ,9xy I + t 136,26Kg
37,04Kg I
37 ,84Ks I
DIIGRLMII DE LclS FUERZLS CORTINTES EN Y
1u9 A K g
Figura 3.1.5.6.4
-
69
DIfiGRbMb DEL HOHENTO FLEXlONINTE EN Y
7,85 8,17
8,79
F i g u r a 3.1.5.d.5
DIfiGRbMb DE L I S FUERZIS CORTfiNTES EN Z
7,05
Q
w,21
I F i g u r a 3.1.5.d.6
DlbGRAMR DEL HOHENTO FLEXIONANTE EN 2
Pigura 3.1.5.d.7 x = 0,046
-
70
DIBGRAHtl DEL MOHENTO TORSIONANTE
I
Fisura 3.1.5.d.8
Hnax = 10,92 Kgf.n Tnax = 7,64 Kgf .n scccion c r i t i c a e l pitnta L
. .- -,I r ' ' L
-
71
3-1-6- CALCULO DES LOS AHBOLES DK TRANSMlSION
E l diseiio de este rirbol debe hacerse tomando en cuerita la
siguiente consideracion: es movil.
IJn 6rbol m6vil es un elemento rotatorio generalmente de 1- .
secci6n transversal circular, cuya funci6n es transmitir
movimiento y potencia. Constituye el elemento de rotaci6n
u oscilacion de dispositivos, como engranes, poleas y
o t r o s , y dirige la configuraci6n geometrica de sus
componentes.
A 1 seleccionar un enfoque del diseiio es necesario
comprender que un analisis de esfuerzos en un punto
especifico de un eje, puede realizarse utilizando s o l o la
confi-guracion del eje en la vecindad de ese punto. Por
tanto, la configuraci6n del eje en su totalidad no es
necesaria. En el diseAo suele ser posible localizar las
Fireas criticas, darles un tamafio adecuado para obtener la
resistencia requerida y luego fijar las dimensiones del
resto del eje a fin de cumplir con 10s requisitos de 10s
elementos que sostiene el eje.
Momento flexionante de la seccicjn critica ( M ) : 107.01
N *m
Momento torsionante en la seccicjn critica ( T >: 149.84
N*m
-
72
Teniendo las caracteristicas del material vamos a sacar
la Resistencia a la fatiga corregida ( Se )
S e e = Ka*Kb*Kc*Kd*Ke*Kf*Se
Factor de superficie ( Ka ) : -68
Factor de tamafio ( Kb ) : 1
Factor de confiabilidad ( Kc ) : 1
Factor de temperatura ( Kd >: 1
Factor de concentracibn de esfuerzos ( Ke 1: 1
Factor de efectos diversos ( Kf ) : 1
MOMENT0 FLEXIONANTE DE LA SECCION CRITICA (M)
M = 10,92 Kgf m * 98 = 107,Ol N . m
MOMENT0 TORSIONANTE EN LA SECCION CRITICA (T)
T = 15,29 Kgf m * 98 = 149,84 N.m
Resistenacia a la fluencia a la tensi6n (Sy)
Sy = 462 MPa
Reaistencia a la fatiga (Se)
Se = 0,52 Sy = 240 MPa
Resistencia a la fatiga (Se) (corregido) -. ,.
Se = Ka Kb * Kc * Kd * Ke * Kf Se Ka = 0,68 factor de superficie
Kb = 1 factor de tamafio
Kc = 1 factor de confiabilidad
Kd = 1 factor de temperatura
-
7 3
Ke = 1
K f = 1
Sot = 480 MPa
Ka = a (Sot)b
Ka = 0,68
Se = 163,2 MPa
factor de concentraci6n de esfuerzos
factor de esfuerzos diversos
Sot < 1400 MPa
eje laminado en caliente Dt--
a = 57,7 b = -0,718
T E O R I A DE SINES
d = [32 Mn / n (Se)l1,3
d = [32 (107,Ol) 2 / n (163,2 x lO6)1/3
d = 0,023 m
Comprobaci6n si hace fluencia a1 eje
(32n/~cd3)(M2 + T2)1/2 < Sy Si es,mayor habra fluencia
C32(2)/n(0,023)3][(1~7,81)2 + (149,84)211/2 < 462x10s
308 MPa < 462 MPa
NO SUFRE FLUENCIA
METODO DE SODEBERG ( T E O R I A DEL ESFUERZO CORTANTE MAXIMO)
d = {[(32n/~t)][(T/Sy)2 + (M/Se)2])1/3
d = { [ 3 2 * 2 / ~ ] [ ( 1 4 9 , 8 4 / 4 6 2 ~ 1 0 ~ ) ~ + ~ ~ ~ ~ * ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 6 ~ 2 ~ ~ 1 , ~ 3
d = 0,0237 m
-
74
Escogemos el diametro de 0,027 m porque es el que nos da
una mayor confiabilidad de que resistirA a todas las
exigencias.
MOMENT0 FLEXIONANTE DE LA SECCION CRITICA (M)
M = 10,92 Kgf.m * 9,8 = 107,016 N.m
MOMENTO TORSIONANTE EN LA SECCION CRITICA (T)
T = 7,64 Kgf.m * 9,8 = 74,872 N.m
TEORIA DE SINES
d = (32 Mn / TI Se)1/3
d = (32(107,01)2 / ~1(163,2x106))1/3
d = 0,023 m m -
COMPHOBACION SI SE HACE FLUENCIA AL EJE
(32 n / TI: d3)(M" + T2)1/2 < SY [32*2 / TI (O,O23)S)]C(107,81)2 + (74,87)211/2 < 462x106
219,77 MPa < 462 MPa
NO SUFRE FLUENCIA
-
7 5
METODO DE SODEBEHG (TEORIAA DEL ESFUERZO COHTANTE) .-+ ~
,
d = CC(~Z~/TC)IC(T/SY)~ + (M/Se)21)1/3
d =~[(32*2/~)1C(74,87/462X10~~~+(107,016/163,2x10~~~~~1/3
d = 0,0239 m
TEORIA DE LA ENERGIA DE DISTORSION
Escogemos el diametro de 0,0274 m, porque es el que nos
da una mayor cofiabilidad de resistira A todas las
exigencies.
3-1.7- SELECCION DE LOS O O N E N T E S MECANICOS EN BUNCION DE
LOS DATOS OBTENIUOS
SELECCION DE CATALINAS Y CADENAS
La selecci6n de catalinas sera por medio de catalogos,
10s cuales toman todas las consideraciones para que estos
no tengan ningun tipo de falla, como lo es falla por
flexi6n de dientes y la falla de la superficie de 10s
mismos.
-
76
E l catalogo que utilizaremos para seleccionar las
catalinas y las cadenas es el M A H T I N , SPROCKET A N D GEAR,
catalogo 60 de REX.
La falla por flexidn ocurririi cuando el mayor esfuerzo en
10s dientes sea igual a/o mayor que la resistencia a la
fluencia o el limite de resistencia a la fatiga. Una
falla en la superficie ocurre cuando el mayor esfuerzo de
contact0 es igual a/o mayor que la resistencia a la
fatiga de la superficie.
Cuando una catalina o par de catalinas funciona a
velocidades moderadas o altas y 8e genera un ruido, es
seguro que exieten efectos dinamicos. Todo esto se toma
en cuenta en 10s catglogos. Se toman en cuenta todos 10s
factores que influyen en la catalina: de aplicacibn, de
condici6n de la superficie, de*- relacidn de dureza, de
duracidn, de distribucidn de carga, eliistico, de
confiabilidad, de tamaiio, de temperatura, de velocidad,
dincimico, geombtrico, etc.
Entonces, a1 seleccionar una catalina de un catalogo,
estamos seleccionando una catalina que ha sido disefiada
para trabajar en las mas severas condiciones.
-
77
SELECCION DE CATALINAS (MARTIN SPROCKET & GEAR
CATALOG GO) - -___ 1
Con :
W = 70 RPM
HP d e l motor = 0,75 HP
Se e n t r a a l a t a b l a El50
Sacamos e l paso de l a c a t a l i n a y e l # de d i e n t e s
Paso = 50 ( P i t c h = 5/8") NORMA ANSI.
t4 de d i e n t e s = 22
Seleccionamos l a c a t a l i n a de l a t a b l a
50 B 22
d i e n t e s = 3,92" = 0,12 m
didmetro i n t e r i o r = 1" = 0,027 m
CADA PASO : 50
cadena remachada
50 es e l paso
A s i n manzana (doble manzana B e s con manzana 22 # de
d i e n t e s ) - La r e l a c i 6 n de ve loc idades angulares e n t r e e l motor y e l
e je es de:
60/19 = 3,1579 r e l a c i 6 n de ve loc idades
-
RP = 3,157
Wi/Wz = ~ 2 / N i
60,/19 = ~ 2 / 1 8 => ~2 = 57 dientes
En la tabla E40
con el paso y el 44 de dientes
Paso = 50
# de dientes = 57
Seleccionamos la catalina
50 B 70
diametro exterior = 14,29" = 0,36 m
diametro ineterior = 1" = 0,027 m
--
W = 19 RPM iv" .
Paso = 50 (Pitch = 5/8")
Entro a la tabla E40
Selecciono 50 B 26
# de dientes = 26
diametro exterior = 5,52" = 0,07 m
diametro ineterior = 1" = 0,027 m
c m m u W = 19 RPM
Paso = 50 (Ptich = 5/8")
-
79
Entro a l a tabla E40
Selecciono 50 B 26
ti de dientes = 26
diametro exterior = 5,52" = 0,07 m
diametro ineterior = 1" = 0,027 m
CADENA PAS0 = 50
Cadena remachada
CATALINA S1' Y S2 ' S1 Y S2 (REX TABLE FOR CHAINS)
La cadena ha utilizarse es
TABLE TOP SEHIE 815
ACERO INOXIDABLE => SS 815
Escogemos esta por ambiente y por capacidad de transporte
Ancho de la cadena = 7,5" = 0,19 m
Peso de la cadena = 1%
El acero inoxidable es 18-8
S m DE T1A CATAL INADEm-QLJ Este tip0 de cadena es para
pag B37
en serie 815
seleccionamos 815 SPROCKETS
diametro exterior = 7,05" = 0,18 m
di6metro interior = 1" = 0,027 m
Paso = 1%
-
80
Este tip0 de cadena es pretensada despues de su armado
final. Este proceso incrementa su resistencia a la fstiga
y elimina el alargamiento inicial de la cadena.
Estas cadenas se componen de dos unicos elementos:
bandejas de acero inoxidable con sus extremidades
formadas en bisagras y un pasador de uni6n. Esta
construccibn muy simple procura gran fuerza y vida 6til
muy larga. Ademss, la cadena junta pocas impurezas y
queda mas tiempo limpia. El resultada es un f6cil
us0 y mantenimiento.
rr
SELECCION DE POLEAS Y BANDAS
El catalog0 que utilizaremos para seleccionar las poleas
y bandas es el CALCULOS Y RECOMENDACIONES PARA CORREAS
MULTI-V3-T de GOOD YEAR.
Una transmisibn bien proyectada, equipada con tipos y
tamafios correctos de correas " V " proporciona un metodo
de transmisibn de fuerza econcjmico y con menos problemas.
Existen tambien otras ventajas provenientes del us0 de la
correa " V ' I . En estas transmisiones es posible una gran
variaci6n de relaciones de transmisi6n que pueden ser
modificadas con las ventajas del bajo costo y facil
adaptacibn, siendo que estos factores no son presentados
-
81
por ningun metodo de transmisi6n de fuerza.
Algunas de l a s principales dificultades encontradas en
otros tipos de transmisi6n son eliminadas por el us0 de
estas correas, pues no transmiten choques y sirven como
elementos de seguridad cuando ocurren sobrecargas
extremas.
PAra la instalacibn correcta de las bandas sigaee 1 ~ s
instrucciones que tiene la mayoria de 10s catalogos,
puesto que la mayoria de las personas en el pais no le
toman la debida importancia a la instalaci6n y montaje de
las correas.
(CALCULOS Y RECOMENDACIONES PARA CORREAS MULTI-V3-T GOOD
YEAR)
diametro = 7,08 = 0,18 m
TABLA 10 HP por correa perfil B
Soporta a velocidades de 575 RPM una potencia de 3,3 HP
Seleccionamos la polea
7 B 1 tip0 V
-
82
D i s e A o de La Banda
selecciono la correa B 128
Una transmisicjn bien proyectada, equipada con t i p o s y
tamafios correctos de cor'reas en "V" proporciona un rn6todo
de transmitir fuerza econcjmica y con menos problemas.
Existen tambien otras ventajas provenientes del us0 de la
correa en "V" .
En estas transmielones es posible una gran variacibn de
relaciones de transmisibn que pueden ser modif i cadas P O I )
l a s ventajas de l hajo costo y fBeiJ a r i a p t n c i h n . s ie r i do
yue estos f a c t o r e s no Ron.
Para seleccionar 10s cojinetes o ch1maceras del s i s t p m a .
vanios a 10s cattilogos, 10s cua les toman tndas l a s
consideraciones de disefio.
E l catalogo q u e utilizaremos para s e l e c c i n n n r las
chumaceras es el SEAL MASTER ( REARING PRODUCTS ) .
c a t a l o g o B P- 8 8 de M O R S E - P a r a l a seleccihn de la churnacera
-
8 3
hay que tomar en cuenta que e s ta sometida A cargas
r a d i a l e s -
A 1 s e l e c c i o n a r 3.a chumacera, tomarem08 como premisa quc3
e l digmetro d e l e j e y e l di6metro de hombro de
a lo j amien to deben ser adecuados para a segura r qup S P
t e n g a un buen s o p o r t e del c o j i n e t e .
S e l e c c i h n de l a s ChumBceras
(SEAL, MASTER BEARING PRODUCTS CATALOG BP- 83 MORSE )
dihmetro = 1" = 0,027 m
Carga r a d i a l maxima = 146,74 Kg = 66.7 Lb
en l a deeencaJonadora
E s en la chumacera T
Ty = 54,48 Kg.
Tz = 136,26 Kg.
T = [ ( 5 4 , 4 8 ) 2 + (136,26)211,'2
T = 146,74 Kg.
W = 19 RPM
Vamoe a la t a b l a (pag 1 7 ) LIFE-SERVICE FAC'I'OR CHART
da to :
v i d a m i n i m a r e q u e r i d a = 5000 {ores
calculo:
-
a4
Vida promedio = 25.000 Horas
intercept0 con l a l i n e a de carga moderada y c a l c u l o
Factor de s e r v i c i o = 3 , l
Carga r a d i a l maxima = 3,1(66,7) = 206,77 Lb
Vamos a l a t a b l a (pag 18) LOAD RATING FOR STANDARD DUTY
U N I T S SINGLE LOCK & SKWEZLOC
Pare un diiimetro = 1"
E s t a chumacera sopor ta 50 RPM
Soporta 1990 Lb e s t o ' q u i e r e d e c i r que si las revoluciones
son menores s o p o r t a r i a mayor carga r a d i a l , aunqtie
n u e s t r a s revoluc iones son menores y n u e s t r a carga
t a m b i h .
Vamos a l a t a b l a (Fag 3 4 ) Sf ser ie s tandard duty
Selecciono .*I
SF - 16
diametro i n t e r i o r = 1" = 0,027
P a r a s e l e c c i o n a r las chumaceras o c o j i n e t e s d e l s is tema
vemos 10s ca ta logos , 10s c u a l e s toman todas la8
c a r a c t e r i s t i c a s de disefio.
Es ta chumacera es ta solamente eometida a ca rgas puramente
r a d i a l e s .
A1 s e l e c c i o n a r l a chumacera, tomareinos como premisa que
e l diametro d e l e j e y e l diametro de hombro de
a le jamiento deben ser adecuados para asegurar que se
tenga un buen sopor te d e l c o j i n e t e . H a y que t e n e r l o s
-
siempre con una buena l u b r i c a c i 6 n , para que tengan un
ndecuado tieinpo de v i d a u t i l -
SELECCI~N DEL MOTOR
S i neces i tamos una p o t e n c i a de 0.03 HP y una ve loc idad de
57 HPM, debemos busca r un motor que a b a s t e z c a a e s o y un
poco m a s . Sobredimensionamos l a s e l e c c i o n d e l motor y
escogemos uno de - 75 HP que t i e n e una ve loc idad angu la r
de s a l i d a de 1710 RPM.
Si.endo l a p o t e n c i a mayor, podra mover t r anqu i l amen te e l
sistema, rompiendo adeings l a i n e r c i a de 10s componentes.
E l problema se forma porque 1a vel.ocidad de l motor es
sumarriente s u p e r i o r a l a que neces i tamos , asi que
tendremos que i n s t a l a r un moto- reductor para r e d u c i r l a .
E l moto- reductor e x i s t e n t e en e l mercado, reduce l a
ve loc idad de 1710 RPM a 67 RPM, que seria e l m a s idoneo
para n u e s t r o sistema.
E l motor que cumple con las c a r a c t e r i v t i c a s de po tenc i a y
ve loc idad es : marca ASEA, es t r i f a s i c o , t i e n e una
f r e c u e n c i a de 60 h e r t z , modelo M K- 1 1 0 059-A MT 80 B- 4 ,
clase F. Tiene una p o t e n c i a de -175 HP y g i r a a una
revolucicjn de 1710 RPM. T raba j a con un amperaje de 1.8
-
86
Amperes y un voltaje de 220 Voltios, 34.
3.1 - 8 , CALCUI;O DEL PESO DE LA MAQUINA
El peso es importante para el disefio de cualquier
maquina. El diseKo serri. ma8 efectivo cuan mas verektil
sea la mdquina. El peso de la desencajonadora de botellas
es un factor importante que influye directamente en el
precio de la misma, a mayor peso mayor precio.
Dividiremos la maquina en do8 partes: la parte inferior,
donde esta la cadena transportadora, y la parte superior,
donde estdn las bandas.
- Parte inferior
2 $7 3180 * 200 * 50 * 15 * 7.5 peso unitario ( 55.16 Kg )
5 $\ 450 * 50 * 25 * 3 peso unitario ( -33 Kg )
3 $- 450 * 50 * 3 peso unitario ( -34 Kg )
1 # 650 f 27 peso unitario ( 3.71 Kg )
1 6 450 * 27 peso unitario ( 2.57 Kg )
2 #- 3000 * 19 * 3 peso unitario ( 1.34 Kg )
110.32 Kg
1.65 Kg
1.02 Kg
3.71 Kg
2.57 Kg
2.68 Kg
-
87
1 catalina 50B70
peso unitario ( 39.95 Kg )
1 catalina 50B26
peso unitario ( 7.56 Kg )
4 catalinas 815 spocket desmontables
peso unitario ( 7.2 Kg )
4 chumaceras SF-16 t." .
39.95 Kg
7.56 Kg
28.80 Kg
- 8 0 Kg
peso unitario ( 4.2 Kg )
4 paquetes de cadenas transportadoras SS815 5'7- 12 K R
peso unitario ( 14.28 K g ) - .-
Total parte inferior 272.18 Kg
-parte superior
2 ~+!3
peso unitario ( 41.63 Kg )
8 I&
peso unitario ( 0.63 Kg )
1 4 550 * 27 peso unitario ( 3.193 Kg )
6 @ 450 * 27 peso unitario ( 2.57 Kg )
5 # 1420 * 40 * 3 peso unitario ( 1.333 Kg )
1 catalina 50B26
peso unitario ( 7.56 Kg )
20 poleas 7B1 tipo " V "
peso unitario ( 4.4 Kg )
2400 * 180 * 50 * 15 * 7.5
1420 * 30 * 15 * 3
83.26 K g
5.04 Kg
3.19 Kg
15.4% Kg
5.04 Kg
7.56 Kg
88.00 Kg
-
88
8 bandas B128 MULTI-V3-'I'
peso u n i t a r i o ( -51 Kg )
1 2 chumaceras SF-16
p e ~ o u n i t a r i o ( 4.2 Kg )
Tota l parte s u p e r i o r
E j e de uni6n y sopor t e
4 2000 * 100 peso u n i t a r i o ( 156.8 K g )
Peso t o t a l
P a r t e i n f e r i o r
psr te s u p e r i o r
Eje de uni6n y sopor t e
3.013 Kg
25.20 Kg
238.40 Kg
627.20 Kg
272.18 Kg
236.80 K g
627.20 Kg
Peso t o t a l de l a czsencajonadora
de b o t e l l a s d e l t i p 0 de bandas 1136.18 Kg
E l peso t o t a l de l a desencajonadora es 1136.18 Kg, l o que
s i g n i f i c a que e s una maquina v e r s a t i l . Este peso esta
den t ro de 10s parcimetros de peso de l as mgquinas
similares a esta .
-
.9
8 9
DIAGRAMA ELECTRIC0
CIRCUIT0 DE POTENCIA
I I
I T I
I I I 09 I
M1 : MOTOR PRINCIPAL
DATOS DE PLACA:
0.75 HP
1710 RPM
V ; 2201440
A: 88 1 4 . 4
-
CIRCUIT0 DE CONTROL
T-2
3=3
L
-
91
CIRCUIT0 DE CONTROL CON DISPOSITIVOS DE CONTROL
250 VJA
I I
FUSE
2 " 0
SC
? I- +\ ? N O c
-
CAPITULO IV
ANALISIS DE COSTOS
E l c o s t o es uno de 10s f a c t o r e s m a s importantes en l a
s e l e c c i b n de una m6quina. Aunque es ta sea muy buena pero
su p r e c i o e s demasiado elevado, habra una s e r i a duda si
l a seleccionamos o no. Para d e c i d i r si debemos c o n s t r u i r ,
e l c o s t o de l a m i s m a , m a t e r i a l e s , cons t rucc ibn y mano de
obra, debe ser menor que e l importsr o comprar una
mdquina nueva.
LOB c o s t o s de l a s c o r r e a s , cana les , angulos, p l a t i n a s y
e , jes , fueron tornados o co t i zados en l a compafiia CIMPAC
S.A.. I-3 ~
L o s c o s t o s de l a s c a t a l i n a s , cadenas, po leas , bandas y e l
motor fueron co t i zados e n l a compafiia L. HENRIQUEZ
CLTDA..
L o s p r e c i o s e s t d n dados en moneda nac iona l , para poder
sacar e l c o s t 0 aproximado en afios pos te r i .o res , dam08 el
da to de que e l d o l a r se encuentra en un promedio de 1915
s u c r e s .
-
93
Costo de materiales
Estructura
3 @ precio unitario (S / . 184800 )
1 6000 * 50 * 25 * 3 precio unitario (S/. 16500 )
1 f precio unitario (S/ . 14400 )
2 f 3000 * 19 * 3 '
6000 * 180 * 50 * 15 * 7.5
6000 * 50 * 3
precio unitario ( S / . 5670 )
2 @ 6000 * 27 precio unitario ( S / . 21320
3 # 6000 * 40 * 3 precio unitario ( S / . 8600 )
4 6000 * 30 * 15 * 3 precio unitario (S / . 12400 )
4 6 3000 * 100 precio unitario ( S / . 78500 )
30 kilos de soldadura AGA 6011
precio unitario ( S / . 3600 )
catalinas
1 catalina 50B22
precio unitario (S / . 41200 )
1 catalina 50B70
precio unitario (S / . 181850 )
2 catalina 50B26
precio unitario (S/ . 44350 1
S/. 554400
16500
14400
11340
42640
25800
49600
314000
10 80 0 0
41200
181850
88700
-
4 catalinas 815 spocket desmontables
precio unitario ( S / . 238450 1
9 4
S/. 953800
Poleas
20 poleas 7B1 tipo " V "
precio unitario ( S / - 69150 )
Bandas
8 bandas B128 MULTI-V3-T
precio unitario ( S / . 35925
1 3 8 3 30 0
Cadenas
1 paquete cadena remachada paso 50
precio unitario (S/. 108500 )
4 paquetes cadena transportadora SS815
precio unitario (S/ . 462000 )
- *
Chumaceras
12 chuinaceras SF-16
precio unitario ( S / . 100300 )
Agarraderas
16 agarraderas radio 100 mm
preio unitario (S/. 8000 1
108500
184800
1209000
160000
-
9 5
Motor
1 motor 3 , 60 h e r t z . .75 HP, 1710 HPM
con moto-reductor 1710/67 RPM
precio unitario ( S / - 1136800 )
Accesorios de control
Sensor fotoel6ctrico
Sensor de acercamiento
Mano de Obra
20 Horas maguinado
Precio de la hora S/. 20000
25 Horas de soldadura
Precio de la hora S/. 15000
30 Horas Montaje y puesta a punto
Precio de l a hora S/. 40000
40 Horas hombre
S / . 11368Ui)
370000
460000
400000
375000
1 200000
800000
Precio de l a hora S / . 2(JOOO - _ Gastos Administrativos
Dj.recci6n Ti5cnica ( Ingenieros)
Utj lidad
2 * 440000
3 660000
2 440000
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - - _ _ _
Costo total de la desencajonadora S/. 20760000
El costo total de una desencajonadora de hotellas del
tip0 de bandas hecha en el pais, con materiales
existentes en el pais es 20760000 sucres.
-
96
S i buscamos e n e l niercado una ciesencajonadora de b o t e l l a s
de e s t e t i p 0 , no la vamos a e n c o n t r a r . Porque 10s
importadores tomando en cuen ta solo sus prop ios
i n t e r e s e s , ahora solo t r a e n maguinas demasiado
s o f i s t i c a d a s , 10s c u a l e s t i e n e n un v a l o r i n a l c a n s a b l e ,
para una empresa que r e c i k n comienza y t i e n e un c a p i t a l
reduc ido . Para hace r una inversicjn t a n grande , la empresa
y n t i e n e que e s ta r e s t a b l e c i d a .
Como no hay deeencajonadoras d e l t i p o de bandes ,
cot izamos e l Gnico t i p 0 de desenca jonadoras que hay. l a
neumat ica , buscainos l a m A s barata que e ~ l l a de r:abeaal
doble ( desencajona 2 ca jas a l a vez ) , e l p r e c i o de es ta
e s U . S . 23000 d 6 l a r e s . 0 sea 44045000 v a l o r muy nlto
cornprado con e l n u e s t r o .
P o r l o a n a l i z a d o a n t e r i o r m e n t e , si tenemos l a t e c n o l o g i a ,
10s materiales Y l a mano de obra c a p a c i t a d a , porque no
prodi ic i r n o s o t r o s n u e s t r a s mgquinas, ahorrando d i n e r o y
dando a n u e s t r a i n d u s t r i a una verdadera impor tanc ia ,
aprovechando n u e s t r o s r e c u r s o s y manteniendo n u e s t r a s
d i v i s a s en nianos e c u a t o r i a n a s .
E l t iempo de t r a b a j o g l o b a l es de 50 h o r a s .
-
CDNCLUSIONGS Y RECOMTSNDACIONES
-1)el a n a l i s i s de es ta t e s i s nos podemos d a r cuen ta de l a
f a c t i b i l i d a d de c o n s t r u i r las desenca jonadoras de
botellas d e l t i p o de bandas es una s o l u c i 6 n a1 problema
de desencajonado manual que ex i s t e en n u e s t r o medio. Su
c o s t o es sumamente i n f e r i o r a1 de l a s demas
desenca jonadoras , posee rapidez y e f i c i e n c i a .
- E s t , a maquina puede ser c o n s t r u i d a en n u e s t r o pais,
e x i s t e n 10s materiales y l a mano de o b r a c a p a c i t a d a para ' * c
e l l o . E l c o s t o de i n v e r s i 6 n se r ecupe ra rapidamente .
- -E l desencajonado de b o t e l l a s en a lgunas f a b r i c a s e s
r e a l i z a d o a mano para poder abastecer s a t i s f a c t o r i a m e n t e
i j l a lavndorn de b o t e l l q s , se n e c e s i t a n s e i s o b r e r o s , si
l a fabrica t r a b a j a l a s 24 h o r a s , tres t u r n o s , t e n d r a que
u t i l i z a r 18 hornbrep, d u r a n t e un dia de producci6n. Un
e s t i b a d o r gana un proiriedio de 60000 s u c r e s semanales ,
proniedio con b e n e f i c i o s de l e y i n c l u i d o s , l o que d a r i a a1
m e s 4'320000 de s u c r e s . Es d e c i r que si s e i n v i r t i e r a en
1.a c o n s t r u c c i 6 n de una desencajonadora d e l t i p o de
bandas , es ta i n v e r s i 6 n se h a b r i a recuperado en t a n solo
c u a t r o m e s e s .
- L a t r a n s m i s i 6 n de movimiento de l as b o t e l l a s por inedio
de l a s c o r r e a s , e s un metodo econ6mico y con menos
-
98
problemas, pues to que es tas poseen v e n t a j a s en cuanto a
l a r e l a c i o n de t r a n s m i s i h , v e n t a j a s de c o s t o y
adap tac ibn , ademtis, de que no t r a n s m i t e choques y s i r v e n
como elementos de segur idad .
- E l c o s t o aproximado obten ido es de 20760000 s u c r e s ,
comparado con e l v a l o r de l a un ica desencajonadora que
e s t h iniportando en es te momento, que c u e s t a
aproximadamente 23000 d b l a r e s o sea 44045000 s u c r e s ,
p u e s t a en l a f a b r i c a , q u i e r e d e c i r que l a diferenci .R es
demasiado grande, conveniendole a l a empresa de t,odo
punto de v i s t a , c o n s t r u i d a en e l pa is .
- P a r a una empresa que es ta en c rec imien to e s imposible
a d q u i r i r una desencajonadora de b o t e l l a s importada en el
mercado por s u s a l t o s p r e c i o s , pero si puede i n v e r t i r en
l a cons t rucc i6n de una desencajonadora d e l t i p o de
bandas , que es niucho n i t i s a s e q u i b l e econ6micamente
hablando.
- E s t a maquina puede ser disefiada para que tenga unn mayor
producci6n, mayor ve loc idad de desencajonado y para que
desencajone m a s de una j a b a a la v e z , s i n que v a r i e n
mucho 10s c o s t o s .
-
RIBLIOGHAPIA
1.. J . Shigley, UiseAo en IngenieriA Mechica (qiiinta
edici6n; Mexico: Editorial Mc Graw - Hill INTERAMERTCANA
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'7. MARTIN, SPROCKET Y GEAR, CATALOG GO (CHARLOTTE,
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100
8 . HEX POWER T R A N S M I S S l O N AND CONVEYlNG COMPONENTS
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F:QUI PEMENT, 1992 )
-
IESIGN HORSEPOWER NUMUER OF S1 RANDS QUICK SELECTOR CHART
-
No. I.*th
B 9
10
12 13 14 15 16 17 18 19
21 22 23 2 4 25 26 27 28 29 30 31 31 33 34 35 36 37 38 39 4 0 4 1 4 1
--- 11
- .
___.. 20
- -.
- -
_ _ _ _ .
- _ _
- - 43 4 4 4 5 46 47
46 49 50 51 5 1 53 5 4 35 56 57 58 59 60 70 7 1
?ti
_-
-
- .
.- 80 134
9E, 96
112 . _-
Cobleq Ourside Humb81 0iomet.r TIP.
5088 1 8 8 0 B 30B9 Z O V O B 50810 2 3 0 0 B
SOB12 2.710 B 50813 7 9 1 0 B JOB14 3 110 8 50815 ,?.?10- ,B- 50816 3.520 8 50817 3 7 2 0 B 50BI8 3.920 B 50819 4.120 8_
SOB21 4 5 2 0 8 50822 4 7 2 0 B M a 2 3 4.920 B 50824 5.120 B 50875 5310 B 50816 5.510 B 50B27 5.720 8_
SOB29 6.110 B 50830 6.310 B 505J l 6520 B 50H31 6 7 2 0 B 50833 69'20 B 50634 7.170 B 50835 7.320 B 5ttD36 7.520 6 50f137 7.710 B 50838 7.920 B 50039 8.1?0_
