Metodología de cálculo de los transportadores de tablilla y rastrillo

"Valoración energética
de algunos accionamientos industriales del CAI "Arquímedes
Colina Antunez".
"Energy valuation of some industrial workings of the CAI
"Arquímedes Colina Antunez".

Indice
1.
Introduccion.
2. Desarrollo.
3. Conclusiones.
4. Bibliografía.

1.
Introduccion.

La elección correcta de la potencia de los
motores en los
accionamiento industriales tiene una enorme significación
para la economía nacional, determinando en mucho el
costo de
explotación de las instalaciones. El empleo del
motor de potencia
insuficiente, altera el funcionamiento del mecanismo, reduce la
productividad
y aumenta las probabilidades de fallos. A su ves, el uso de los
motores de
potencia superior a la necesaria, empeora los índices
económicos de la instalación al aumentar el
costo inicial,
aumentando también las pérdida de energía
debido al descenso del rendimiento del motor, y en las
instalaciones de corrientes alternas, se empeora el factor de
potencia, cuya magnitud influye directamente en las cargas
improductivas de las redes distribuidoras y de
los generadores de los centrales eléctricos que producen
energía.

El Comandante en Jefe Dr. Fidel Castro Ruz, planteaba en la
clausura del VII Forum de Piezas de Repuesto y Tecnología de
Avanzada, la importancia que tenía para el país en
medio del período especial, prestarle la debida atención a eficiencia de
nuestros centrales azucareros y el uso consiente y disciplinado
de la energía disponible./3/

Los problemas
fundamentales de los accionamiento en la industria son
los siguientes: mala selección
de los motores primarios, envejecimiento tecnológico de
máquinas que todavía pueden ser
explotadas y empleo de
cadenas cinemática
de baja eficiencia.

En este trabajo se estudia, fundamentalmente, la selección
de los motores
eléctricos para el área del Tándem del
Complejo Agroindustrial "Arquímedes Colina Antúnez"
y dentro de los equipos seleccionados se encuentran:
transportadores de tablillas, transportadores de rastrillo y
bombas; con el
objetivo de
realizar un análisis preliminar de la selección
de motores
eléctricos en algunos accionamientos industriales del
CAI antes mencionado en la presente zafra azucarera.

2. Desarrollo.

Materiales y métodos.
Breve caracterización del CAI " Arquímedes Colina
Antúnez".
El complejo agroindustrial " Arquímedes Colina
Antúnez " de Mabay, provincia de Granma, se encuentra
ubicado a 15 km de Bayamo capital
provincial. Posee una extensión de 555,4
caballerías, distribuidas en dos distritos con 90 bloques
y 13 lotes.
El área físico dedicada al cultivo de la
caña de azúcar
es de 6 408, 145 5 ha (477,5 cab) de las cuales 5 615,011 ha
(418,4 cab) pertenecen al sector estatal y 793,133 ha (59,1 cab)
al sector privado.

El CAI está organizado de la siguiente forma:

• Extensión territorial: 5 433,578 ha.
• Áreas destinadas al autoconsumo: 491,172 ha.
• Unidad Básica de Producción Cooperativa
  (UBPC): 4
• Cooperativa de Producción Agropecuaria (CPA): 3
• Cooperativa de Créditos y Servicios
  (CCS): 3
• Unidad mecanizada: 1
• Unidad de transporte:
  1

Principales variedades de caña que cosecha:
JA–60–5, MY–55–14, C–87–51,
C–87–51, C–120–70, CP–52–43,
C–1051–73, etc.

Principales producciones:

• Azúcar refino.
• Azúcar crudo.
• Miel final B.
• Alcoholes: A, B, C, F-S.

Metodologías de cálculo de
las máquinas
de transporte
continuo analizadas.

El funcionamiento de estas máquinas, como lo expresa su
nombre, se caracteriza por la transportación de la carga a
granel o por piezas a través de una ruta dada sin que se
produzcan paradas para la carga y descarga del material
transportado. De acuerdo con lo expresado, el recorrido del
elemento de la máquina encargado de portar la carga y el
retorno de éste vacío, ocurrirán al mismo
tiempo y en
forma continua. Las características fundamentales (movimiento
continuo de la carga, ausencia de paradas para la carga y
descarga, simultaneidad de movimiento del
órgano portador cargado y vacío en el retorno, etc)
confieren a las máquinas de transporte continuo una gran
productividad,
condición de gran importancia en la industria
moderna en la cual son típicos los grandes flujos, Oriol
(1988).

Otro aspecto importante en el empleo de estas máquinas
es el de que la carga puede transportarse a lo largo de una recta
o traza dada y descargarse de forma automatizada en cualquier
parte del recorrido, de acuerdo con los requerimientos del
proceso
tecnológico para el cual ha sido concebido.

En este trabajo se analizarán algunos transportadores
de tablillas y de rastrillos en el área del Tándem
del CAI antes mencionado.
Para realizar el cálculo de
los conductores de tablilla y rastrillo se utilizó la
metodología propuesta por Oriol (1988),
basándose fundamentalmente en los siguientes pasos:

• Determinación del punto de mínima
  tensión.
• Determinación de la resistencia
  (tensiones) en los tramos hasta llegar al punto de
  tensión máxima.
• Determinación del tiraje efectivo.
• Cálculo de la potencia del transportador.

Metodología de cálculo de bombas
centrífugas.

En la técnica moderna las máquinas para el
suministro de líquidos se llaman bombas. La amplia
divulgación de las bombas centrífugas ha sido
posible únicamente a base del empleo de energía
eléctrica y, en particular, al utilizar el motor
eléctrico de corriente alterna
trifásica. En la industria azucarera se utilizan gran
cantidad una gran variedad de bombas para la manipulación
da diferentes productos.
Según los fluidos manejados, la magnitud de los flujos y
los requisitos del proceso
(capacidad y carga) se hace necesario utilizar un tipo
específico de bomba; Chercasski (1988)

Ecuación general para el cálculo de la potencia
(P) de las bombas, en kW:

Donde:

Q – Gasto, en m3/s

– Peso específico del
líquido, en N/m3

– Altura
de carga de la bomba, en m

–
Eficiencia de la bomba.

Donde: –
Eficiencia de la bomba.

–
Eficiencia de la transmisión.

Metodología de selección de la potencia de
los motores eléctricos.
La elección de la potencia de los motores
eléctricos se escoge partiendo de la necesidad de asegurar
el cumplimiento de un trabajo prefijado de un accionamiento
eléctrico, siempre que se observe el régimen
térmico normal y la sobrecarga admisible del motor.
La elección de la potencia del motor requiere del
cálculo fiable de las fuerzas tecnológicas, no solo
a un período de régimen permanente de trabajo,
sino, también en período de regímenes
transitorios. En tal sentido se construyen los diagramas de
momento resistente, potencia necesaria y corriente en función
del tiempo, Chilikin
(1988):

M = f(t) P = f(t) i =
f(t)

El motor elegido de acuerdo con el diagrama de
carga prefijado debe cargarse plenamente y a su ves trabajar sin
calentar más de los límites
admisibles. Del mismo modo el motor debe funcionar normalmente en
caso de posibles sobrecargas temporales y poseer un par de
arranque suficiente para asegurar la duración indisponible
del arranque del mecanismo.
En la mayoría de los casos, la elección de
comprobación de la potencia del motor se realiza de
acuerdo con el calentamiento y a continuación se comprueba
respecto a su capacidad de sobrecarga.
La comprobación de los motores respecto a la sobrecarga y
del par de arranque debe realizarse independientemente del
cálculo térmico.

Elección de la potencia del motor a carga de
larga duración.

En los centrales azucareros la mayoría de los
equipos industriales trabajan con regímenes de carga de
larga duración, invariable o que varían
poco.

La elección de la potencia del motor para
semejantes mecanismos es extraordinariamente sencilla si se
calcula la potencia consumida por el mecanismo. En este caso no
es necesario la comprobación del motor al calentamiento o
sobrecargas durante el trabajo.
Una ves elegida la potencia calculada, se está seguro que esta
potencia es la máxima admisible, ya que el fabricante ha
realizado todos los cálculos y ensayos,
partiendo de la utilización máxima de los materiales del
motor y su potencia nominal. Si en el catálogo no se
indica el motor de tal potencia, entonces se elige el
próximo de potencia mayor.
Se han desarrollado en manuales y
libros
especializados ecuaciones
para el cálculo de la potencia de los motores, para
realizar el cálculo de los accionamientos
eléctricos se basó en la metodología propuesta por Chilikin
(1988).
Luego de determinada la potencia de trabajo de la máquina,
por las ecuaciones
planteadas por Oriól y Chercaskin, se determine la
potencia real del motor a seleccionar, en kW, teniendo en cuenta
los coeficientes de sobrecargas instantánea que
varía generalmente desde 1.1 hasta 2.5.

Pmotor =

P – Potencia calculada, en kW.

h t
– Eficiencia del motor (transmisión).

d – Coeficiente de
sobrecarga. d =
(1.1 ¸
2.5).

Equipos analizados.
En el trabajo se
tuvieron en cuenta algunas máquinas de transporte continuo
(transportadores de tablilla y rastrillo) y diferentes tipos de
bombas, que a continuación se relacionan:

• Transportador alimentador de caña.
• Transportador elevador de caña.
• Conductores intermedios 1, 2, 3 y 4.
• Transportador de bagacillo.
• Bombas del basculador No 1 y 2.
• Bombas de guarapo 1, 2 y 3.
• Bombas de maceración 1, 2 y 3.
• Bombas de tiro parabólico 1 y 2.

En total se analizaron 7 transportadores y 10 bombas,
los datos y características técnicas
de los mismos no se plasman en el contenido del trabajo puesto
que haría muy extenso el mismo.

Presentación y análisis de los resultados.
Se le hizo el cálculo a 7 transportadores y 10 bombas de
diferentes tipos aplicándose las metodologías
planteadas anteriormente; y se arribó a los siguientes
resultados:

Como puede observarse, hay algunos motores con potencia
muy por encima de las calculadas, estos son: el del transportador
elevador de caña y las bombas del basculador No. 1 y las
de tiro parabólico No. 1 y 2; que se pueden sustituir por
otros de potencia menor.

Teniendo en cuenta que el valor de la
fuente motriz es significativo, la sustitución de estos
resulta costosa para las condiciones actuales del país,
por lo que es factible analizar la posible sustitución de
estos por otros que se encuentren instalados en otras
áreas y que estén acordes con los requerimientos de
las máquinas.

Haciendo un análisis cuantitativo del costo que
representa esta sustitución, teniendo en cuenta las
inversiones
que hay que realizar, resulta bastante extenso hacer una
valoración económica exacta de lo que realmente
seria mas conveniente en caso que halla que comprar motores
nuevos o sustituir los mismos por otros de otras áreas. La
misma forma parte de otro trabajo que realiza el
autor.

Pero no se puede obviar lo perjudicial que resulta para
la economía
del país y en especial para la eficiencia de la industria
esta situación, mucho menos en estos momentos de
período especial donde se debe prestar debida atención a la eficiencia de los centrales
azucareros y al uso consciente y disciplinado de la
energía.
Hay que tener en cuenta que tan sólo se le realiza el
estudio a 17 equipos, que representa menos del 5 % del total del
complejo, por lo que sería factible continuar el estudio
en otras áreas , con vista a detectar posibles situaciones
análogas a las que aquí se analizan.
Ahí que señalar que los compañeros del CAI
que tienen que ver con esto están realizando un trabajo
meritorio con vista a erradicar estas deficiencias y se
están tomando medidas al respecto.

3.
Conclusiones.

1. Se realizó el
   cálculo a 17 accionamientos en el área del
   Tándem, haciéndose un análisis comparativo
   entre la potencia instalada y la calculada.
2. Se detectó que existen motores cuya potencia
   instalada es muy superior a la calculada que pueden sustituirse
   por otros de potencia menor.
3. No se realizó una valoración
   económica cuantitativa y profunda sobre lo que
   representa la sustitución de los motores subutilizados
   puesto que esto forma parte de otro trabajo que realiza el
   autor.

Recomendación.

1. Extender el estudio a otras áreas con vista a
   detectar posibles situaciones análogas a las que
   aquí se analizan.

4. Bibliografía.

1. Barrientos, V. M. " Perfeccionamiento Empresarial en
   la Industria Azucarera". Revista
   ATAC, No 1, 1999. Pp 11-15.
2. Casillas, A. L. "Cálculos de Taller".
   Editorial Científico-Técnica. Ciudad de la
   Habana, 1989.
3. Castro Ruz, Fidel. "Intervención en la
   Clausura del VII Forum de Piezas de Repuesto y de Tecnología de Avanzada".
   1992.
4. Chercasski, V. "Bombas, Ventiladores y Compresores".
   Editorial Mir. Moscú, 1986.
5. Chiliin, A. "Accionamientos Eléctricos".
   Editorial Pueblo y Educación. Ciudad de la Habana,
   1988.
6. Decreto ley 187/98 del
   consejo de estado.
   "Perfeccionamiento Empresarial de los Centrales Azucareros",
   1998.
7. Oriol, J et al. "Máquinas de Transporte
   Continuo". Editorial Pueblo y Educación. Ciudad de la Habana,
   1988.
8. Paneque, P. "Elementos de Máquinas y
   Transportadores II" Facultad de Mecanización. ISCAH. La
   Habana, 1994.

Resumen:
En este trabajo se estudia, fundamentalmente, la selección
de los motores eléctricos para el área del
Tándem del Complejo Agroindustrial "Arquímedes
Colina Antunes", dentro de los equipos seleccionados se
encuentran: transportadores de tablillas y rastrillo y diferentes
tipos de bombas; con el objetivo de
realizar una valoración preliminar de la selección
de estas fuentes
energéticas en algunos accionamientos industriales del CAI
antes mencionado en la presente zafra azucarera.

Abstract:
In this work it is studied, mainly, the electric motors selection
for the Tándem area of the "Complejo Agroindustrial
Arquímedes Colina Antunez", among the selected equipment
we can find: table transporters and rastrillo and different types
of bombs as well; with the objetive of making a valuation and th
elemenate from the section of this energetic in some industrial
action of this enterprise above mention in the present sugar
harvest.
Palabras claves: motores eléctricos, accionamientos
industriales, fuentes
energéticas.
Key word: electric
motors, industrial workings, energy sources.

Autor:

Departamento de Mecanización. Facultad de Ingeniería. Universidad de
Granma.
Dirección: Carretera Bayamo-Manzanillo km
17½. Apdo 21. Bayamo 85100. Cuba.
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