Cálculo de la estructura del sistema de prensado

Las siguientes figuras nos muestra la forma que va a tener el sistema de prensado de

la yuca previamente rallada, este plano preliminar nos permite observar cómo van a estar

sometidas las diferentes partes del sistema.

Vista planta

Cabe destacar, que el cilindro hidráulico seleccionado tiene una fuerza de 10

toneladas, pero el cálculo de estructuras se analizara con una fuerza de 2 toneladas, debido

a que para comprimir los sacos contenido de catibia humedad solo se necesita una tonelada,

entonces el cilindro no ejercerá toda su fuerza para aplicar la compresión a los sacos.

Además, el cilindro hidráulico tendrá el apoyo de un dado para que complete el recorrido

deseado.

Viga superior AB

Esta viga tiene como finalidad soportar el peso de cilindro hidráulico a lo largo de su

longitud. Además de que el cilindro hidráulico le va a transmitir una carga a la tapa

compactadora y a su vez, al pilón de saco con su contenido de catibia humedad para

extraerle el yare (veneno) por compresión. Cabe destacar, que la viga se encuentra

simplemente apoyada, donde la carga p=2ton=2000kgf . Tomando en cuenta, que es una

carga estática, se aplica sumatoria de momento para obtener las reacciones de los apoyo.

p=2000kgf ×9,80665N

1kgf×

1 KN1000N

=19,61KN

a=0,35m

b=1,05m

L=1,40m

Aplicando sumatoria de momento para obtener las reacciones en los apoyos:

(19,61 KN ) (0,35m )−RB (1,40m )=0

RB=6,86 KN .m

1,40m

RB=4,9KN

(19,61 KN ) (1,05m )−RA (1,40m )=0

RA=20,60KN .m

1,40m

RA=14,71 KN

Para comprobar, se aplicara la ∑ F y=0

RA−19,61 KN+RB=0

14,71 KN−19,61KN+4,9 KN=0

0=0

Fuerza Cortante Y Momento Flector

Corte 1

RA−V 1=0

14,71 KN−V 1=0

V 1=14,71 KN

(−RA ) (0m )+M1=0

M 1=0

Corte 2

RA−V 2=0

14,71 KN−V 2=0

V 2=14,71 KN

(−RA ) (0,35m )+M2=0

(−14,71 KN ) (0,35m )+M 2=0

M 2=5,14 KN .m

Corte 3

RA−9,81KN−V 3=0

14,71 KN−19,61 KN−V 3=0

V 3=−4,9 KN

(−RA ) (0,35m )+ (19,61KN ) (0m )+M 3=0

(−14,71 KN ) (0,35m )+(19,61 KN ) (0m )+M 3=0

M 3=5,14 KN .m

Corte 4

RA−19,61 KN−V 4=0

14,71 KN−19,61 KN−V 4=0

V 4=−4,9 KN

(−RA ) (1,40m )+ (19,61 KN ) (1,05m )+M 4=0

(−14,71 KN ) (1,40m )+(19,61 KN ) (1,05m )+M 4=0

M 4=0

Diagrama De Fuerza Cortante (v) y Momento Flector (M)

Diseño de la viga y esfuerzo de diseño

A continuación, se procederá a determinar el esfuerzo de diseño con un patrón de

carga estático para un material dúctil con factor de diseño N=2. Se seleccionó un material

ASTM-36 para estructuras de acero con un Sy=248MPa:

σ d=Sy

2

σ d=248 MPa

2

σ d=124 MPa

Para el análisis de esfuerzo requerirá el uso de la fórmula de flexión en función del

módulo de sección, entonces:

σ max=Mmax

S

En tal caso el esfuerzo máximo se puede igualar con el esfuerzo de diseño σ d=σmax,

σ d=Mmax

S

Se despeja el módulo de sección S, para determinar las dimensiones del perfil:

S=Mmax

σd

Mmax=5,14 KN .m×1000N1 KN

=5140 N .m

S= 5140 N .m

124×106 N /m2=4,14×10−5m3

S=4,14×10−5 m3 ×(100 )3 cm3

1m3 =41,4 cm3

De acuerdo al módulo de sección mínimo Smin=41,4cm3, se seleccionó un perfil IPN

12 para la viga principal, la cual cumple con la NORMA COVENIN 1149:

SNorma>Smin

54,7cm3>41,4cm3

Sus especificaciones son:

Sx=54,7cm3 d=120mm

Area=14,2cm2 b f=58 mm

peso=11,2kg /m tw=5,1mm

t f=7,7mm

Viga lateral superior CD

Tiene como finalidad soportar el peso de la viga principal (AB). Esta viga se

encuentra simplemente apoyada con una carga concentrada de p=14,71 KN , tomando en

cuenta, que es una carga estática, se aplica sumatoria de momento para obtener las

reacciones de los apoyo.

a=0,61m

b=0,61m

L=1,22m

Aplicando el método anterior:

RA=RB=7,36 KN

Momento Flector

Mmax=PL4

Mmax=(14,71KN )(1,22m)

4=4,49KN .m

Diagrama de Fuerza Cortante Y Momento Flector

Diseño de la viga y esfuerzo de diseño

A continuación, se procederá a determinar el esfuerzo de diseño con un patrón de

carga estático para un material dúctil con factor de diseño N=2, la cual se seleccionó un

material ASTM-A36 para estructuras de acero con un Sy=248MPa

σ d=Sy

2

σ d=248 MPa

2

σ d=124 MPa

Para el análisis de esfuerzo requerirá el uso de la fórmula de flexión en función del

módulo de sección, entonces:

σ max=Mmax

S

En tal caso el esfuerzo máximo se puede igualar con el esfuerzo de diseño σ d=σmax,

σ d=Mmax

S

Se despeja el módulo de sección S, para determinar las dimensiones del perfil:

S=Mmax

σd

Mmax=4,49 KN .m×1000N1 KN

=4490 N .m

S= 4490 N .m

124×106 N /m2=3,62×10−5m3

S=3,62×10−5 m3 ×(100 )3 cm3

1m3 =36,20cm3

De acuerdo al módulo de sección mínimo Smin=36,20cm3, se seleccionó un perfil L de

lados desiguales de ¿)

Sx=41,5 cm3 b=100mm

Area=23,67cm2 a=125 mm

peso=18,58kg /m e=11mm

Fuente: Robert Mott, Resistencia de los materiales

Fuentes: Robert Mott, Resistencia de los materiales

Fuente: catalogo Sidetur

Fuente: Materiales empleados en construcción naval

Fuente: Materiales empleados en construcción naval