Universidad Nacional del Callao Facultad de Ingeniería Mecánica – Energía
tecnología t e c n o l og og í a
MAQUINARIA INDUSTRIAL
simplificación en simplificación en
TI TI c o n svueln t ot ar ísa consultoría
contra v teanctiaósn cdoen tpr a e tr a sc o inóanl d e p seor spoonr tael soporte
Alumno: •
Carbajal Baldárrago, !ínefer !ínefer..
Profesor: •
Ing. Alfonso Caldas
Maquinaria Industrial
TRANSPORTADOR DE TORNILLO SIN FIN
INDICE 1.
PROBLEMA PROBLEMA DE APLICACIÓ APLICACIÓN.... N......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ........... ................. ..................3 .......3 1.1. DISEÑO DE TRANSPORTADOR DE TORNILLO SINFÍN HORIZONTAL .......................3 SELECCIÓN DEL SINFIN............................................................................................4 SELECCIÓN DEL EJE MOTRIZ....................................................................................5 SELECCIÓN DEL EJE TERMINAL................................................................................5 SELECCIÓN DEL EJE DE ACOPLE...............................................................................5 SELECCIÓN DE LA ARTESA ARTESA.......................................................................................6 SELECCIÓN DE LA CUBIERTA....................................................................................6 SELECCIÓN DE SOPORTES SOPORTES DE ARTESA ARTESA.......................................................................6 SELECCIÓN DE TAPA EXTREMO IZQUIERDO .............. ...................... ............... ........................................7 .................................7 SELECCIÓN DE TAPA EXTREMO DERECHO.................................................................7 SELECCIÓN DE COLGANTES.....................................................................................7 SELECCIÓN DE ENTRADA.........................................................................................7 SELECCIÓN DE SALIDA............................................................................................8 1.2. DISEÑO DE TRANSPORTADOR DE TORNILLO SINFÍN CON PENDIENTE..................8
FACTORES CONOCIDOS:.........................................................................................8 ELECCIÓN DE UN TRANSPORTADOR SEGÚN NORMA CEMA..................................11 DEL TRANSPOR SPORT TADOR............... HALLANDO VELOCIDAD DEL TRAN ...................... ............... ............... ...................................12 ............................12 ILATACIÓN TRMICA.................................................................................................12 DILATACIÓN TRMICA HALLANDO POTENCIA DEL MOTOR................................................................................12 POTENCIA HORI!ONTAL HPM :.....................................................................................14 POTENCIA PARA MOVER EN PLANO INCLINADO HPFLIT :....................................................15 HALLANDO POTENCIA TOTAL DEL MOTOR.......................................................................15 SELECCIÓN DE COMPONENTES............................................................................17 CANAL:.............................................................................................................17 CARGAS Y DESCARGAS....................................................................................17 CUBIERTAS.......................................................................................................18 SELLO...............................................................................................................18 COJINETE DE EMPUJE........................................................................................18 HELICOIDE........................................................................................................19
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2
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1. PROBLEMA DE APLICACIÓN 1.1. Diseño de Transportador de tornillo sinfín ori!ontal Se desea tras!"rtar #$%&'# !(e ) *H de Ma+, a -ed(" -".er e / tras!"rtad"r .ar0" de 22&1% 3"d/3(d" !"r / tras!"rtad"r de tras-(s(4 de red/3t"r 3" !".ea de 5ada t(!" 6& Te-!erat/ra de. -ater(a. 2789 Te-!erat/ra de. a-5(ete 278& C":(0/ra3(4 H"r(,"ta.& T(e-!" de "!era3(4; $< ="ras& RESOLUCIÓN; $&>Re:er(d" a .a 3ara3ter+st(3a de. -ater(a. de .a Ta5.a $ APENDICE > A de -a+, a -ed(" -".er se e3/etra ?/e; @; <># .5*!(e) C4d(0" de. -ater(a. CEMA; B'>)#P De a3/erd" a a. Ta5.a 2 e Cara3ter+st(3as de Mater(a. a Grae. B' ) # P
F("9 -a..a N8 ' <&$)2 !"r de5a" F./(de, !r"-ed(" A5ras((dad -ed(a Pr"!(edades C"ta-(a5.e> A:e3ta e. /s"
Se.e33(4 de. r"da-(et" (ter-ed("; L9 S " B Re:er(d" a .a Ta5.a $) de .a se.e33(4 de 5/e !ara 3".0ate; B; B".as R"da-(et"s L; Br"3e S; Br"3e Mart(9 Br"3e Gra:(t"9 Br"3e I-!re0ad" e A3e(te9 Madera I-!re0ada e A3e(te9 N.atr"9 N."9 Te:.49 UHM@9 Me,a(e MCB Fa3t"r de -ater(a.; F- < Car0a de .a artesa; )<A Re:er(d" a .a Ta5.a %9 Ca!a3(dades de. tras!"rtad"r se e3/etra )<A e. 3/a. -/estra ar(as 3a!a3(dades !"r RPM de. ta-a" estKdar de Tras!"rtad"res de T"r(.." S(:+ .as -K(-as RPMs !ara a?/e..as -ed(das& 2&> De .a Ta5.a % Ta5.a de 3a!a3(dad 5a" )<A se "ta ?/e / t"r(.." de 1 tras!"rtara ## !(e )*H a / -K(-" de $<< RPM9 !"r ." tat" a $ RPM / t"r(.." de 1 tras!"rtara #&# !(e )& Para #$%&'# !(e )*H .a 3a!a3(dad a #&# !(e )*H !"r RPM9 e. tras!"rtad"r de5erK !"r ." tat" 3"rrer a 1# RPM #$%&'#$<<*##& )&> C" .a (:"r-a3(4 ater("r ."s :a3t"res de .as Ta5.as $)9 $9 $#9 $'9 $% :(0& )&$9 re:er(d" a .as :"r-/.as de !"te3(a e HP se 3a.3/.a e. HP re?/er(d" !ara tras!"rtar #$%&'# !(e)*H !"r 22&1% !(es e / tras!"rtad"r de 1&
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)
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Usad" ."s :a3t"res se e3/etra; L 22&1% N 1# RPM C #$%&'# !(e )*H @ 2 .5*!(e) Fd )$9 er Ta5.a $9 !ara 1 F5 29 er Ta5.a $1 9 !ara L F: $9 er Ta5.a $#9 stadar )< F! $9 er Ta5.a $' et <&77 9 er Ta5.a $% &> Res".(ed" .a !"te3(a e HP s(0/(ed" .as e3/a3("es; HPf =
HPm =
B Fd CB FbCB LCB N C
=
B)$CB2CB22&1%CB1#C
$<<<<<<
=
$<<<<<<
B Ff CB FpCB LCBW CBC CB FmC
=
<&$)#)
B$CB$CB22&1%CBA2CB#$%&'#CB<C
$<<<<<<
=
$<<<<<<
<&2#2'%
E3"trar e. F" de .a :(0& )&$ HP =
B Hpf + HpmC xFo
=
B<&)7%1C2&'
et
<&77
= $&$A' HP
$&$' HP es re?/er(d" !ara tras!"rtar #$%&'# !(e )*H de -a+, a -ed(" -".er e / tras!"rtad"r de 1 !ara 22&1%& U -"t"r de $HP de5er+a ser /sad" Ha..ad" e. T"r?/e TORQUE =
B Hp CB')<2#C N
Blb& pu .0C =
B$CB')<2#C 1#
=
11#&$)lb − pu .0
De .a Ta5.a $7 se es3"0e e. d(K-etr" de. ee de $ !/.0 d(K-etr" de .a t/5er+a 29 e CEMA Std 11#&$) )<%<
"ELECCIÓN DEL "IN#IN Usad" .a Ta5.a $1 ) se "5t(ee ?/e; T(!" de ".ad" C4d(0" de. S(:+ Mater(a. de. S(:+ (ter("r de. 6".ad" eter("r de. 6".ad" Es!es"r (ter("r de. 6".ad" Es!es"r eter("r de. 6".ad"
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; EstKdar ; 1S)<% ; ASTM A)' ; 2&)7 !/.0 ; 1 !/.0 ; $2 3a.(5re ; $2 3a.(5re
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Es!e3(:(3a3(4 de. t/5"
; Ced/.a <
(ter("r de. t/5" eter("r de. t/5" N8 de !er:"ra3("es de a3"!.e tra-" Per"s de a3".e etre tra-" L"0(t/d de tra-" estKdar N8 de Tra-"s L"0(t/d de. Tra-" ((3(a. L"0(t/d de. Tra-" :(a. L"0(t/d T"ta. de. S(:+ N8 T"ta. de Per"s de A3"!.e Pes" T"ta. de. S(:+
; 2 !/.0 ; 2&)%# !/.0 ;2 ; ) !/.0 ; $$7 !/.0 ;) ; $$7 !/.0 ; ' !/.0 ; 272 !/.0 ; $2 A)<% ' ; $7#% .5
Grad" 2
"ELECCIÓN DEL E$E MOTRI% De .a Ta5.a 2) de Se.e33(4 de Ees; T(!" C"d(0" Cat(dad D(K-etr" L"0(t/d Mater(a. N8 de Per:"ra3("es !"r A3"!.e Pes"
; Usad" s( se.." ; $CD )BB ;$ ; $ !/.0 ; $$ !/.0 ; AISI $<# ;2 ; #&' .5
"ELECCIÓN DEL E$E TERMINAL De .a Ta5.a 27 de Se.e33(4 de Ee Ter-(a.; T(!" C"d(0" Cat(dad D(K-etr" L"0(t/d Mater(a. N8 de Per:"ra3("es !"r A3"!.e Pes"
; Usad" s( se.." ; CE )BB ;$ ; $ !/.0 ; 7&2# !/.0 ; AISI $<# ;2 ; )&7 .5
"ELECCIÓN DEL E$E DE ACOPLE De .a Ta5.a 2' de Se.e33(4 de Ee de A3"!.e; T(!" C"d(0" Cat(dad D(K-etr" L"0(t/d Prof.: Ing. Alfonso Caldas B.
; C".0ate ; CCC) ;2 ; $ !/.0 ; $$ !/.0 #
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Mater(a. N8 de Per:"ra3("es !"r A3"!.e Pes"
; AISI $<# ;2 ; $$&2 .5
"ELECCIÓN DE LA ARTE"A De .a Ta5.a )$ de Se.e33(4 de Artesas; T(!" de Artesa C4d(0" Mater(a. de C"str/33(4 Es!es"r de .a Artesa Es!es"r de 5r(da !ara A3"!.e de tra-"s N8 de !er:"ra3("es de a3"!.e 5r(da Per"s de esa-5.ae etre tra-"s L"0(t/d de tra-" estKdar N8 T"ta. de 5r(das L"0(t/d de. Tra-" :(a. L"0(t/d T"ta. de .a Artesa N8 T"ta. de !er"s de esa-5.ae Pes" T"ta. de .a Artesa
; C" d"5.e d"5.e, ; TUDF1$ ; ASTM A)' ; $ 3a.(5re ; )*$' !/.0 ;7 ; )*7 $ !/.0 A)<%> ' Grad" 2 ; $2< !/.0 ;' ; 7&' !/.0 ; 277&' !/.0 ; $' ; 2#2) .5
"ELECCIÓN DE LA C&BIERTA De .a Ta5.a '7 de Se.e33(4 de C/5(ertas; T(!" de C/5(erta C4d(0" Mater(a. de C"str/33(4 Es!es"r de C/5(erta L"0(t/d de tra-" estKdar N8 de Tra-"s Estadar L"0(t/d de. Tra-" :(a. L"0(t/d T"ta. de .a C/5(erta Pes" T"ta. de .a C/5(erta
; A d"s a0/as ; CO61$ UHR ; ASTM A)' ; $ 3a.(5re ; $2< !/.0 ;2 ; 7&' !/.0 ; 277&' !/.0 ; $<#&7) .5
"ELECCIÓN DE "OPORTE" DE ARTE"A De .a Ta5.a %$ de Se.e33(4 de S"!"rtes de Artesa; T(!" de S"!"rte de Artesa C4d(0" Cat(dad Mater(a. de C"str/33(4 L"0(t/d de tra-" estKdar Pes" T"ta. de ."s S"!rtes
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; P(e 3" 5r(da ; FT1 ;$ ; ASTM A)' ; $2< !/.0 ; ) .5
'
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"ELECCIÓN DE TAPA E'TREMO I%(&IERDO De .a Ta5.a 7 de Se.e33(4 de Ta!as T(!" C4d(0" Mater(a. de C"str/33(4 Pes" T"ta. Per"s N8 de Per"s T(!" de R"da-(et" C4d(0" de R"da-(et"
; C" P(e ; TEFO1$$2U ; ASTM A)' ; 22&7 .5 ; )*7 $ !/.0 A)<%>' Grad" 2 ;7 ; B".as ; )BFB
"ELECCIÓN DE TAPA E'TREMO DEREC)O De .a Ta5.a 7 de Se.e33(4 de Ta!as T(!" C4d(0" Mater(a. de C"str/33(4 Pes" T"ta. Per"s N8 de Per"s T(!" de R"da-(et" C"d(0" de R"da-(et"
; C" P(e ; TEFO1$$2U ; ASTM A)' ; 22&7 .5 ; )*7 $ !/.0 A)<%>' Grad" 2 ;7 ; B".as ; )BFB
"ELECCIÓN DE COL*ANTE" De .a Ta5.a %' de Se.e33(4 de C".0ates T(!" C4d(0" Cat(dad Mater(a. de C"str/33(4 Pes" Per"s N8 de Per"s C".0ate T(!" de R"da-(et" Mater(a. de R"da-(et"
; 22'U ; HGR122'U$$2 ;$ ; ASTM A)' ; 7 .5 ; )*7 $ !/.0 A)<%>' Grad" 2 ; ; B/e ; Br"3e
"ELECCIÓN DE ENTRADA De .a Ta5.a 7 de Se.e33(4 de Etradas T(!" C4d(0" Cat(dad Mater(a. de C"str/33(4 Pes"
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; F(a ; ISF1 ;$ ; ASTM A)' ; '&7 .5
%
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"ELECCIÓN DE "ALIDA De .a Ta5.a 7' de Se.e33(4 de Sa.(das T(!" C4d(0" Cat(dad Mater(a. de C"str/33(4 Pes"
; F(a ; DSP1$UP ;$ ; ASTM A)' ; 7 .5
1.+. Diseño de Transportador de tornillo sinfín ,on pendiente. PROCEDIMIENTO DE DI"E-O PASO $
Esta5.e3er ."s :a3t"res 3""3(d"s
PASO 2 PASO )
C.as(:(3ar -ater(a.es Deter-(ar .a 3a!a3(dad de d(se"
PASO
Deter-(ar e. d(K-etr" .a e."3(dad
PASO # PASO '
C"-!r/e5e d(K-etr" de. t"r(.." -+(-" .as .(-(ta3("es de ta-a" Terr4 Deter-(ar e. t(!" de r"da-(et"s
PASO %
Deter-(ar Ca5a.."s de :/er,a
PASO 7 PASO 1
C"-!r/e5e .a t"rs(4 * " 3a5a.."s de :/er,a Se.e33("ar 3"-!"etes
FACTORES CONOCIDOS: Se e3es(ta d(sear / tras!"rtad"r de t(!" =e.(3"(da. s(:+ !ara e.ear .a 3ar0a de. se3ad"r =a3(a e. -".(" A .a sa.(da de. se3ad"r se t(ee / :./" de Q$2$% 0*= Des(dad de. !r"d/3t" -a+, de '%< 0*-)& Tras!"rtad"r (3.(ad"9 a.t/ra H$&$-t L"0(t/d de. s(:+$&%'-t
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Ca/da. rea. de tras!"rta3(4 Qr = C f $ × C f 2 × C f ) × Q
D"de; Fa3t"r de 3a!a3(dad 3" !as" es!e3(a. C C Fa3t"r de 3a!a3(dad 3" =e.(3"(da. es!e3(a. Fa3t"r de 3a!a3(dad 3" !a.etas -es3.ad"ras C f $
f $
f $
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C f $ = $
= $&< C f ) = $&< C f 2
Qr
= $ × $&< × $&< × 2
%$ Kg * h ×
⇒
Qr
m) '%
×
( )&27 pie )
)
m)
pie ) * h
= $%&$A
Ca.3/." de. D(K-etr" de. s( :(
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$<
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D(K-etr" de. s( :(; Ca!a3(dad a $ RPM; $972 !(e)*= Ca!a3(dad a -K&& RPM; $$ !(e)*= Ma Re& re3"-edad"; $7 RPM
ELECCIÓN DE UN TRANSPORTADOR SEGÚN NORMA CEMA
Para !"s(5.e de:.e(4 de. t/5" s(:+ !"r a.ta te-!erat/ra de. !r"d/3t" " s"5re!es"& Ca/sad" ?/e .as =e.(3"(des r"3e .a artesa 3a/se des0aste e a-5as !artes a3"rtad" .a (da t(. de. s(:(& Para e(tar esta de:.e(4 se t"-a e 3/eta d"s !re3a/3("es; O!erar e. tras!"rtad"r a .a 3a!a3(dad 3"rre3ta& Res!etar .as d(-es("es de. =e.(3"(da. esta5.e3(d"s !"r CEMA e .a ta5.a&
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As/-(ed" !ara e. d(se" H2<' O5tee-"s; D(K-etr" de. a3"!.a-(et"; $ D(K-etr" de. ee (ter("r ; $>$* D(K-etr" de. ee eter("r ; $>#*7 Es!es"r de. ".ad" a .a etrada ;)*$' Es!es"r de. ".ad" a .a sa.(da; )*)2
Halla!" #$l"%&!a! !$l '(a)*"('a!"( Para =a..ar .a e."3(dad de. tras!"rtad"r se t"-arK e 3/eta .a 3a!a3(dad rea. $%9$) !(e)*= .a 3a!a3(dad a $ RPM $972 !(e)*= ater("r-ete 3a.3/.adas& N = $%&$A pie) * h ×
$ RPM $&72 pie ) * h
⇒ N = 1&A$1 RPM
D&la'a%&+ ',(-&%a La e!as(4 tr-(3a ."0(t/d(a. de. t"r(.." s(:( !/ede ser / 0ra !r"5.e-a a ?/e !"r .a te-!erat/ra de. -ater(a. a tras!"rtase e. !es" de. -(s-" 3a/sa de:"r-a3("es e e. tras!"rtad"r& ∆ L = LO × C × ( T $ − T 2 )
D"de; T$ es .a te-!erat/ra a sa.(da de. se3ad"r9 '<C C = $&%) × $< #°C $ T2 es .a te-!erat/ra -+(-a de. a-5(ete es!erada9 2#C C"e:(3(ete de d(.ata3(4 tr-(3a !ara e. a3er" I"(da5.e −
LO
=
H !eBA
−
=
H !eBθ C
=
$&$ !eBA
= $&%$m ; Log & s( fi
Ree-!.a,ad" dat"s; ∆ L = $&%$× $&%) ×$<
−#
× ( '< − 2#)
⇒ ∆ L = <&<<$<)m = $&<)mm
C"-" se e e. 3a-5(" de ."0(t/d !"r e:e3t" de .a te-!erat/ra es <9<<$<) !(es $9<) -- ." 3/a. " re!reseta / !r"5.e-a&
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Halla!" P"'$%&a !$l -"'"( Para e. 3K.3/." de tras!"rtad"res =e.(3"(da.es (3.(ad"s9 !r(-er" se =a..a .a !"te3(a 3"-" s( :/era ="r(,"ta.; P"te3(a e a3(" H!: ; Hpf =
fd × fb × L × N ))<<<<
D"de; :d; :a3t"r de. d(K-etr" s(:+ $2 :5; :a3t"r de r"da-(et" (ter-ed(" $ L; ."0(t/d de. tras!"rtad"r; $9%$ - #9' !(es N; e."3(dad de. tras!"rtad"r; 19$1 RPM #19$72 rad*-(
&
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$)
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Ree-!.a,ad"; Hpf =
$2 × $× #&' × #1&$72
))<<<< ⇒ Hpf = <&$2 HP
P"'$%&a H"(&"'al H*- : Hpm =
ff × fp × L × fm × W × Qr × )2&2 ))<<<<
D"de; ::; :a3t"r de =e.(3"(da. s(:+ $ :!; :a3t"r de !a.etas de. s(:( $ L; ."0(t/d de. tras!"rtad"r; $9%$ - #9' !(es :-; :a3t"r de. -ater(a. <& @; !es" es!e3+:(3" de. -ater(a.9 '%< V0*-) $9%%$ .5*!(e) Qr; Ca!a3(dad rea.; $%9$) !(e)*= Ree-!.a,ad"; Hpm =
$A&$A) × )2&2 '<
$× $× #&' × <&A × A$&%%$× ))<<<<
⇒ Hpm = <&<2' HP
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$
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P"'$%&a *a(a -"/$( $ *la" &%l&a!" H*0&' : Hplift =
H × W × Qr × )2&2 ))<<<<
D"de; H; a.t/ra9 H; )9' !(es @; !es" es!e3+:(3" de. -ater(a.9 '%< V0*-) $9%%$ .5*!(e) Qr; Ca!a3(dad rea.; $%9$) !(e)*= $%&$A) )&' × A$&%%$×
'< Hplift = ))<<<< ⇒ Hplift = <&
× )2&2
Ree-!.a,ad";
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$#
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Halla!" P"'$%&a T"'al !$l -"'"( Htot =
F O ( Hpf + Hpm ) + Hplift + Hpextr" et
D"de; F"2&1 ; :a3t"r de s"5re3ar0a H!etra<&1#H! ; se aade !ara e(tar de3re3(-(et" de .a e:(3(e3(a !"r .a a0(ta3(4 (5ra3(4 de. -ater(a. a tras!"rtarse et<&1# ; :a3t"r de e:(3(e3(a de .a tras-(s(4 Ree-!.a,ad"; 2&1( <&$2 + <&<2$% ) + <&<$1% + <&A
Htot =
<&1#
⇒ Htot = <&17) HP
P"r ." ?/e se /sa / -"t"r de $ HP
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$'
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Hpf + Hpm
=
<&$2 + <&<2'
=
<&$A'
Tor/e ,ríti,o Tor#ue
=
HPtot"l N
Ha..ad" t"r?/e tras-(t(d" !"r .as !artes -4(.es de. tras!"rtad"r
s(:+;
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Tor#ue
=
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<&17) HP × ))<<< pie! − lbf * -( × $2 p .0* pie 1&A$1 Re $ * -( × 2π * Re $ $ HP
⇒ Tor#ue = '#%%A7lbf − p .0
De ta5.a CEMA
Di0etro e2e de a,oplaiento3 145 T/6o3 +5 ,7d/la 89 E2e3 Cea "td.C:191; Pernos de s/2e,i:?8 @rado +.
SELECCIÓN DE COMPONENTES CANAL; #orado 6rida E. a.a s/!er("r estK :"r-ad" !"r .a -(s-a ="a ?/e e. 3"-eder"9 res/.tad" e /a se33(4 de .a 3/5(erta .(0era9 !er" r+0(d"& 5r(das :(a.es s" !.at(..a>3" 3"st/ra !ara /a a.(ea3(4 !er:e3ta 3" "tras se33("es
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$7
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CARGAS W DESCARGAS Est0ndar ,on desli,e La 3"-!/erta de des3ar0a de !(4 3re-a..era 3" 3"-!/erta !.aa estK d(sead" !ara s/ /s" 3" 5"?/(..as estKdar& Se :(a d(re3ta-ete e e. 3a" 5r(das& La 3"-!/erta !.aa es a3t/ad" !"r /" " -Ks !("es ?/e e0raa 3" 5ast(d"res at"r(..ad"s a .a !arte (:er("r de d(a!"s(t(as&
CUBIERTAS C/6iertas planas C/5(ertas !.aas ?/edar a. ras 3" e. re5"rde s/!er("r de .a ((eda& P/ede ser at"r(..ad"s9 .a !r(-aera s/et" " atad" 3" a5ra,aderas de t"r(.." " de !a.a3a& A !esar de 3/5(ertas !.aas estK dest(ad"s !r(3(!a.-ete a a!.(3a3("es de (ter("r9 ta-5( !/ede ser se..ada !ara .a "!era3(4 de -"derada a !r/e5a de !"."& SELLO "plit prensaestopas3 Esta /(dad9 d(seada !ara -"tae (ter("r9 !r"!"r3("a / se.." e:(3a, !"r .a 3"-!res(4 de. e-!a?/e ?/e estK e3errad" e /a 3K!s/.a de d((s(4 !ara :a3(.(tar e. -"tae .a s/st(t/3(4 de. -ater(a. de e-5a.ae& .a !res(4 de e-5a.ae se !/ede a/star !"r -ed(" de d"s t/er3as e!/est"s e .a -(tad s/!er("r de .a 3/5(erta de .a /ta&
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