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Agroindustria

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EQUIPOS Y MAQUINAS PARA LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA

Profesor: Ing° William N. Chunga Trelles

Semestre Académico: 2015-II

1. GENERALIDADES SOBRE LAS MAQUINAS

Análisis y síntesisEn el estudio de los sistemas mecánicos el diseño y el análisis son dos aspectos completamente distintos. El concepto comprendido en el término “diseño” podría llamarse más propiamente “síntesis” o sea, el proceso de idear un patrón o método para lograr un propósito dado.

Diseño es el proceso de establecer tamaños, formas, composiciones de los materiales y disposiciones de las piezas de tal modo que la máquina resultante desempeñe

las tareas prescritas.

1. GENERALIDADES SOBRE LAS MAQUINAS

Análisis y síntesis

El conjunto de métodos científicos de que dispone el diseñador quede dentro de la categoría denominada “análisis”. Se trata de técnicas que permiten que el diseñador examine en forma crítica un diseño ya existente o propuesto con el fin de determinar si es adecuado para el trabajo de que se trate.

MECANICA

3. DEFINICIÓN DE MÁQUINA, MECANISMO Y ESTRUCTURA

Una máquina es una combinación de cuerpos rígidos, conectados por medio de articulaciones que les permiten un movimiento relativo definido y son capaces de transmitir o transformar energía.

3. DEFINICIÓN DE MÁQUINA, MECANISMO Y ESTRUCTURA

Un mecanismo es una combinación de cuerpos rígidos, conectados por medio de articulaciones que les permiten un movimiento relativo definido, enfocado a la transformación del movimiento.

3. DEFINICIÓN DE MÁQUINA, MECANISMO Y ESTRUCTURA

La estructura, que es también una combinación de cuerpos (rígidos) resistentes conectados por medio de articulaciones, pero cuyo propósito no es efectuar algún trabajo ni transformar el movimiento.

4. LOS COMPONENTES DE LAS MÁQUINAS

Elementos de soporte:

• Bastidores

• Cojines de fricción

• Cojinetes de rodamientos

• Ejes

4. LOS COMPONENTES DE LAS MÁQUINASElementos neumáticos e hidráulicos• Cilindros• Válvulas• Bombas• Elementos de los

sistemas de control• Sensores (mecánicos,

eléctricos, etc.)

4. LOS COMPONENTES DE LAS MÁQUINASMateriales con que pueden ser construidos:• Hierro y sus aleaciones• Aluminio, magnesio, cobre, etc. y sus

aleaciones.• Goma, madera, cuero, etc.• Plásticos y fibras sintéticas, cerámicas, etc.

4. LOS COMPONENTES DE LAS MÁQUINASEs evidente que todos, y cada uno de los elementos de las máquinas han de ser calculados para resistir, sin fallos, todas las acciones que sobre ellos actúan. El número de tales acciones esta también bastante limitado, siendo las más importantes:• Fuerzas y pares, permanentes y transitorios.• Impactos, choques y vibraciones.• Acciones térmicas.• Acciones corrosivas.• Otras (de menor entidad, como eléctricas, magnéticas,

etc.)

5.ESTRUCTURAS GENERAL DE LAS MÁQUINAS

6. Conceptos básicos topológicos

Cuando en un mecanismo se van separando cada una de las partes que lo forman, se llega finalmente a tener una serie de partes indivisibles, generalmente rígidas (aunque no necesariamente) llamadas piezas.

6. Conceptos básicos topológicos

Eslabón (miembro)• Un conjunto de piezas unidas rígidamente entre sí, sin

movimiento posible entre ellas, se denomina eslabón o miembro.

6. Conceptos básicos topológicos

Clasificación de los eslabones

• Eslabones rígidos. Están capacitados para transmitir fuerza, para jalar o empujar. A ésta clase pertenece la mayoría de las partes metálicas de las máquinas.

• Eslabones flexibles. Son los que están constituidos para ofrecer resistencia en una sola forma(rigidez unilateral) Eslabones que actúan a tensión. Cuerdas, bandas,

cadenas Eslabones que actúan a presión. Agua, aceite

hidráulico, conducen fuerzas de empuje.

6. Conceptos básicos topológicos

Par cinemático

Los eslabones pueden estar conectados unos a otros de varias maneras. El contacto puede ocurrir sobre una superficie, a lo largo de una línea, o en un punto. A aquellas partes de dos eslabones que están en contacto con movimiento relativo entre ellos se les denomina pares.

Sistemas Desde un punto de vista eminentemente mecánico las máquinas se componen de uno o más sistemas, a la vez cada sistema consta de uno o más subsistemas.

Un sistema o un subsistema pueden realizar una o más operaciones simultáneas. Los principales sistemas son: el operacional, el estructural y de soporte, los de transmisión de potencia, el motriz y energético, el de control y los de automatismo.

Sistema operacional

Es el elemento o conjunto de elementos encargado de realizar la función específica del equipo. En algunos equipos el sistema operacional lo es todo.

Con muy pocas excepciones, los sistemas operacionales tienen movimiento para ejecutar su labor. Normalmente el sistema operacional está sometido a fuerzas de diversa índole y que producen diferentes efectos.

Sistema estructural

Pieza o conjunto de piezas que permite la integración de los demás sistemas.

En la inmensa mayoría de los equipos se constituye en el cuerpo del mismo, o la carcasa generalmente en material fundido de acuerdo con los requerimientos funcionales de este.

Sistema de soporte

Es el sistema que permite la fijación del equipo a una superficie. Dependiendo del equipo y su disposición, los soportes pueden ser horizontal, tanto de piso como de techo y vertical o lateral sobre paredes.

Estos soportes deben ser solidarios con los elementos estructurales.

Sistema de transmision de potencia

Conjunto que causa y transmite el movimiento desde el sistema motriz al sistema operacional, generando los desplazamientos de las piezas del equipo para lograr el principio de funcionamiento mecánico de este.

Estos sistemas de transmisión de potencia pueden ser por engranajes, poleas ejes directos, etc.

Sistema motriz y energético

Suministra la energía eléctrica o mecánica requerida para el movimiento de las piezas. El motor es la máquina destinada a la transformación de la energía térmica o eléctrica en movimiento mecánico útil.

Los motores pueden utilizar energía calorífica, eléctrica, hidráulica y convertirla en energía mecánica ya sea de rotación o desplazamiento.

Sistema de control operacional

Conjunto de elementos que permiten el control operacional y mecánico del equipo así como de las variables especificas del proceso de producción del que forma parte.

Sistema de control operacional

Los sistemas de control buscan ahorrar energía, mejorar la utilización de la maquinaria, optimizar el rendimiento de las instalaciones al evitar fluctuaciones, disminuir el mantenimiento y la mano de obra, mejorar la homogeneidad de los productos y su calidad, disminuir las mermas o pérdidas de producto y mejorar la seguridad de las instalaciones, entre otras.

Sistema de automatismo

Conjunto de instrumentos de medición y control que permiten el funcionamiento de la maquinaria de acuerdo a un programa operacional previamente definido.

En algunos equipos y de acuerdo a su tamaño y grado de automatización se tienen sistemas como son hidráulicos, neumáticos, de enfriamiento o refrigeración, de calefacción, de seguridad, etc.

1 Tolva de recepción y alimentación de la maquina

2 Rejilla de protección.

3 Túnel de alimentación de la máquina.

4 Tuerca de fijación del tornillo de propulsión sinfín.

5 caja de transmisión

6 Graseras, 7 Motor eléctrico

8 Base de la máquina

9 Ruedas para el traslado

10 Tornillo propulsor sinfín

11 Cuchilla de cuatro hojas

12 Disco perforado

13 Anillo de retención

14 Cabeza guía de fijación

15 Ranura

16 Eje, transmisión del movimiento de rotación

Análisis de los sistemas en un máquina

Operacional, lo constituyen dos discos (11 y 12), uno fijo y el otro giratorio. El disco fijo está sujeto a la estructura, en tanto el giratorio se sujeta al tornillo de alimentación (10). Es aquí donde propiamente ocurre la molienda. Cuando el material tiene un tamaño relativamente grande la trituración va ocurriendo mientras se alimentan los discos.

Análisis de los sistemas en un máquina

Estructural, se conoce también como cuerpo o carcaza (3 y 8) y es donde se ubican y contienen los demás sistemas. También como el resto de partes está elaborada en fundición.

Análisis de los sistemas en un máquina

De Soporte, para fijar la máquina o transportarla dentro de la planta se dispone de unas ruedas para el traslado (9) con un freno de sujeción para asegurar el conjunto al soporte.

Análisis de los sistemas en un máquina

Alimentación o Carga. Este sistema está compuesto de varios subsistemas como son la tolva (1) de acumulación para alimentar (3), y el tornillo sinfín (10), que hace parte de otro sistema.

Análisis de los sistemas en un máquina

Motriz, para el caso de este equipo la máquina dispone de un motor eléctrico (7) el cual genera la fuerza de trituración, mediante un torque en un movimiento giratorio, dado por el eje y transmitido a la caja de transmisión (5) que se encarga de cambiar las revoluciones y el ángulo de rotación necesario.

Análisis de los sistemas en un máquina

Transmisor de potencia, para este ejemplo el sistema de transmisión de potencia está conformado por una caja de transmisión (5), el tornillo sinfín (10).

Control. El molino dispone de dos discos, uno para determinar o controlar el tamaño del producto (12), y otro para protección del operario (2).

1. Tornillo propulsor sinfín 2. Primera cuchilla 3. Primer disco con perforaciones de 8 mm 4. Segunda cuchilla 5. Segundo disco con perforaciones de 4mm 6. Anillo de retención 7. Cabeza de fijación 8. cuchilla 9. Disco con perforaciones de 8 mm 10. Primer anillo de retención 11. Segundo anillo de retención

9.Materiales de fabricación de los equipos y máquinas

Nos permite comprender, relacionar, evaluar y seleccionar cada uno de ellos de acuerdo con la naturaleza de la materia prima y la operación o proceso unitario al que se somete para la obtención del producto terminado.

9.Materiales de fabricación de los equipos y máquinas Propiedades de los materiales

Los principales efectos o acciones químicas sobre los equipos y máquinas son la corrosión y la incrustación.

9.Materiales de fabricación de los equipos y máquinas

Corrosión

9.Materiales de fabricación de los equipos y máquinas

Incrustación

9.Materiales de fabricación de los equipos y máquinas

Incrustación

9.Materiales de fabricación de los equipos y máquinas

Resistencia a los esfuerzos

9.Materiales de fabricación de los equipos y máquinas

Resistencia a los esfuerzos

Tracción

9.Materiales de fabricación de los equipos y máquinas

Resistencia a los esfuerzos

Compresión

9.Materiales de fabricación de los equipos y máquinas

Resistencia a los esfuerzos

Cizalladura o cortadura

9.Materiales de fabricación de los equipos y máquinas

Resistencia a los esfuerzos

Flexión

9.Materiales de fabricación de los equipos y máquinas

Resistencia a los esfuerzos

Torción