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Title: Diseño y construcción del sistema óptimo para la micro pulverización de bentonita sódica en la Empresa MINMETEC
Authors: Bravo Almeida, Carlos Daniel
Vázquez Farfán, Santiago Andrés
Advisor: Fajardo Seminario, Jorge Isaac
Keywords: DISEÑO EN INGENIERÍA
MAQUINARIA PARA MOLIENDA
INGENIERÍA MECÁNICA
DISEÑO MECÁNICO
Issue Date: Jun-2009
Abstract: This project is about design and assembles of an optimal system of micro-pulverization of sodium bentonite. It is giving a description of the process to obtaining sodium bentonite. Also the physical and chemical characteristics of this material are mentioned. Next it is researched all the information about the subsequent design of micro-pulverization system, such as: the final particle size, the moisture holding material, the space designated by the company for the micro-pulverization system, and others. Moreover it is made a study of the advantages and disadvantages of the systems of the pulverizer of ball, ring or crown, hammers and disks. It is selected the most optimal according to the requirements and it is obtained the most effective system for the processing of sodium bentonite, under conditions of moisture, particle size, space, noise, dust, and productivity; it is the hammer pulverized with classifier with air internal. Once is selected pulverizer it is analyzed the method of the collection of material pulverized. This analysis recommended a centrifugal collector for materials with small size of particle. The collector is in charge of separate particles of sodium bentonite from air, in order to collect the material before packaging. The design of micro-pulverized system begins with the design and sizing of the centrifugal collector, when the dimensioned is done, the parameters of air flow particles, speed of entry and pressure are obtaining. In this way it’s ensured the productivity (350kg / h) and size particle (105um) that is supposed to obtain, thus it is acquired the necessary data for the dimensioning of the different elements. After the centrifugal collector is dimensioned, the types of fans are selected. It is required an analysis of the radial and axial fans. The study of applications and features of these types of fans is done and the best is chosen. It is based mainly on the requirements of the transportation of particles. Therefore the most fitting fan for the transportation of sodium bentonite particles from micro-pulverizer to the collector is the centrifugal fan with radial straight blades, because in this type of particles no fans accumulate on the blades and at the same time the flow goes upward. Furthermore it is calculated the diameter of the pulverizer chamber and the force that the hammers will produce. Next it is dimensioned the axle on which the hammers, the fan and switch will be placed on. After that are selected bearings and belts required for the correct transmission of engine power and torque. Once dimensioned all the elements in the micro-pulverizer system, begin the assembling of it. Subsequently is tested it to ensuring the proper operation and correct all the faults that the system might have. To verify that all designs work as is planned. An analysis of experimental design is done. It is a complete factorial design type 2. The variables considered are the feed rate and the position of the selector, with the purpose to obtain size particle and the productivity required according to the design considerations. Finally this project contains an economic analysis, which shows all the costs of construction the system. It is analyzed the time of recovery of investment and it is made a comparison between the cost system designed and constructed and the cost of commercial machinery in the market with the same characteristics.
Description: Para el diseño y construcción del sistema óptimo para la micro pulverización de bentonita sódica se realiza una descripción del proceso para su obtención, así como de las características físicas y químicas que tiene este material, en este punto se busca todos los datos que puedan servir para el posterior diseño del sistema de micro pulverización como son: granulometría a obtener, humedad que posee el material, espacio destinado por la empresa para el sistema de micro pulverización, etc. Se realiza también un estudio de las ventajas y desventajas de los sistemas de pulverización por bolas, anillo o corona, martillos y discos, se escoge el más óptimo según nuestros requerimientos y se obtiene como resultado que el sistema más efectivo para el procesamiento de bentonita sódica bajo las condiciones de humedad, granulometría, espacio, contaminación por polvo, ruido y productividad es el pulverizador de martillos con clasificador por aire interno. Con el tipo de pulverizador escogido se tiene que analizar el método de recolección del material pulverizado, en este análisis nos dice que para materiales de granulometría tan pequeña lo más recomendable es un colector centrífugo, este se encarga de separar el aire de las partículas de bentonita sódica para así poder recolectar el material para su posterior envasado. Para el diseño del sistema de micro pulverización se empieza por el diseño y dimensionamiento del colector centrifugo ya que al dimensionar este se puede tener parámetros de caudal de aire con partículas, velocidad de entrada y presión, asegurando la productividad (350Kg/h) y la granulometría (105um) que deseamos obtener, adquiriendo así los datos necesarios para el dimensionamiento de los diferentes elementos. Una vez dimensionado el colector centrífugo se procede a la selección de entre los tipos de ventiladores, se analiza las características de los ventiladores axiales y radiales, se realiza un estudio de las aplicaciones y características de estos tipos de ventiladores y se escogen el mejor en base a nuestras necesidades que básicamente es el transporte de partículas, por lo que el ventilador más apropiado para el transporte de la bentonita sódica desde el micro pulverizador hacia el colector centrifugo será el ventilador radial con alabes rectos, debido a que en este tipo de ventiladores las partículas no se acumulan en los alabes y a la vez direcciona el flujo hacia arriba. Por otra parte se calcula el diámetro de la cámara de pulverización y la fuerza que van a producir los martillos, para así poder dimensionar el eje sobre el cual van estar colocados los martillos, el ventilador y el selector, pasando así a la selección de los rodamientos y bandas necesarias para la correcta trasmisión de potencia y torque del motor. Una vez realizado el dimensionamiento de todos los elementos que contiene el sistema de micro pulverización se procede a la construcción para posteriormente realizar las pruebas, garantizando así un correcto funcionamiento y corrigiendo todas las fallas que el sistema pudiese tener. Para comprobar que todos los diseños realizados cumplan con lo planificado se realiza un análisis de diseño experimental del tipo factorial completo 2, la velocidad de alimentación y posición del selector son las variables que se considera en el diseño experimental hasta alcanzar la granulometría y productividad requeridas según los cálculos y consideraciones de diseño recomendadas. Por último este trabajo consta de un análisis económico el cual muestra todos los costos de la construcción de este sistema, también se realiza un análisis del tiempo de recuperación de la inversión y finalmente se realiza una comparación entre el costo del sistema diseñado y construido.
URI: http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/821
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