DISEÑO DE UN TORNILLO DE POTENCIA DE UNA COMPUERTA PARA CANAL DE RIEGO

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA COLOMBIA

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Universidad de pamplona Colombia

INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO MECÁNICO

Trabajo primer corte

ING. ÉDISON MARTÍNEZ OVIEDO

Integrantes: Antonio Adolfo Gómez Mindiola

                      Jonathan Leonardo sisa castro

                      Albeiro Gavidia Pabón

                      Giovanny Vargas  

Fecha: 4 de septiembre 2021

DISEÑO DE UN TORNILLO DE POTENCIA DE UNA COMPUERTA PARA CANAL DE RIEGO

Tornillo de potencia

Los tornillos de potencia son dispositivos para cambiar movimiento angular por movimiento lineal y usualmente para transmitir potencia. Estos tornillos se utilizan para obtener una ventaja mecánica mayor con el objeto, por ejemplo, de levantar pesos, también se usan para ejercer fuerzas de gran magnitud como en caso de los compactadores o prensas.

En la figura 1 se muestra la compuerta para el canal de riego, al que se le diseñara el tornillo de potencia para que levante una placa, la cual controla el paso del fluido contenido en cierto espacio.

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Figura 1: compuerta para canal de riego. Tomada de (http://www.orbinox.es/productos/compuertas/compuerta-de-canal)

En la imagen siguiente se muestra la aplicación como tal de la compuerta, el cual controlara el paso del fluido para un sistema de riego.

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Figura 2: Aplicación de la compuerta. Tomada de (https://www.welcomeargentina.com/25demayo/imagenes/compuertas2-5867_i.html)

PARÁMETROS DE DISEÑO PARA LA COMPUERTA

Para diseñar el tornillo de potencia de la compuerta, para que ascienda y descienda la placa se eligió de 1 ½ in y un paso de 1/5 de pulgada tomado de la tabla 8-3 del libro de diseño.  

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Tabla 1: Diámetros y pasos para roscas Acme. Tomada de (Diseño en ingeniería mecánica de shigley 9ed.pag.396)

Material de fabricación tornillo

• Para el material de fabricación del tornillo se elige acero seco

Material de fabricación tuerca

• Para el material de fabricación de la tuerca se elige acero.

Estos materiales se escogieron ya que son los más concurridos y de muy buenas especificaciones para este tipo de trabajo. El coeficiente de fricción se trabaja con el más alto de la tabla 8-5 el cual es de 0.25, para un buen agarre del mismo.

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Tabla 2: coeficientes de fricción de pares roscados. Tomada de (Diseño en ingeniería mecánica de shigley 9ed.pag.404)

ANÁLISIS ESTÁTICO DE LA COMPUERTA

Empezamos con el primer análisis estático para la compuerta, como observamos en la figura 3 tenemos una fuerza ejercida por la placa que contiene el fluido, se hace el respectivo calculo y obtenemos la fuerza resultante necesaria para que el tornillo levante la placa de la compuerta.

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         Masa de la placa = 120kg

         W= (120kg) (9.81 m/s2) = 1177.2 N 

         Ʃ𝐹𝑌 = 0

           FAB – Wplaca = 0

           FAB – 1177.2 N = 0

           FAB = 1177.2 N

figura 3: Diagrama cuerpo libre de la

compuerta realizada en Word.

Con la fuerza obtenida de un simple análisis estático, se escoge como fuerza con la que debe trabajar el tornillo de potencia.

ANÁLISIS ENTRE LA CARGA Y EL TORQUE [pic 14]

Análisis subiendo:

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Figura 4: Diagrama subiendo la carga. Tomada de (Diseño en ingeniería mecánica de shigley 9ed.pag.397)

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Figura 5: Diagrama de fuerzas subiendo realizado en Word.

Ya con el diámetro escogido y el avance, se hace la respectiva conversión para encontrar el diámetro medio y los siguientes cálculos.

d = ½ in

l = 1/5 in

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N [pic 25]

Ʃ𝐹𝑋 = 0

𝑃𝑅 − 𝑁𝑆𝐸𝑁𝜆 − 𝑓𝑁𝐶𝑂𝑆𝜆 = 0

𝑃𝑅 = 𝑁𝑆𝐸𝑁𝜆 + 𝑓𝑁𝐶𝑂𝑆𝜆

𝑃𝑅 = (1178.02 𝑁) ∗ 𝑆𝐸𝑁 (0.1592) + (0.25) ∗ (1178.02 𝑁) 𝐶𝑂𝑆 (0.1592)

𝑃𝑅 = 297.77 N

El PR será la fuerza de subida que el tornillo de potencia ejercerá sobre la placa de la compuerta.

Análisis bajando

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Figura 6: Diagrama bajando la carga. Tomada de (Diseño en ingeniería mecánica de shigley 9ed.pag.397)

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Figura 7: Diagrama de fuerzas bajando realizado en Word.

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N = 1176.38 N

Ʃ𝐹𝑋 = 0

−𝑃𝐿 − 𝑁𝑆𝐸𝑁𝜆 + 𝑓𝑁𝐶𝑂𝑆𝜆 = 0

𝑃𝐿 = −𝑁𝑆𝐸𝑁𝜆 + 𝑓𝑁𝐶𝑂𝑆[pic 33]

𝑃L = (-1176.38 𝑁) ∗ 𝑆𝐸𝑁 (0.1592) + (0.25) ∗ (1176.38 𝑁) 𝐶𝑂𝑆 (0.1592)

PL = 290.82 N

Las ecuaciones que se presentan a continuación fueron tomadas del libro diseño en ingeniería mecánica de shigley 9ed.

Torque de subida

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