Ampolletas_dosificar
En este problema se coadyuva a resolver un proyecto de maestría de David_ZARZA.
El objetivo es plantear y resover en TermoExel los parámetros de diseño para asegurar el llenado óptimo de ampolletas de plástico de capacidad que varía entre 10 y 20 mL.
Especificaciones:
- Tiempo de llenado 6 s
- Volumen de dosificacion 10,15 y 20 ml.
- Propiedades del liquido: DENSIDAD: 1.010 gr/ml, VISCOSIDAD : 1200 - 1500 cps.
El sistema dosificador de ampolletas que se diseñó se muestra a continuacion:
DISEÑO
COMPONENTES
Este dosificador de ampolletas es un sistema neumatico-mecanico. Lo componen:
1.- Un contenedor que es donde se almacena el liquido a dosificar. (reciepiente cilindrico, dimensiones diametro=12 cm, altura 15cm).
2.- Una bomba dosificadora del tipo piston-cilindro, esta bomba es quien me va a generar la presion necesaria para desplazar el volumen de liquido desde el contenedor hasta la
ampolleta en el tiempo requerido.
Se compone por:
a. Un actuador neumatico de doble vastago, cuyo vastago inferior esta unido al piston que se desplaza dentro del cilindro, el vastago superior
esta en contacto con la leva.
b. Un piston quien se desplaza dentro del cilindro y un o-ring quien hace la funcion de hermeticidad.
c. Un cilindro de vidrio pyrex de 28mm de diametro interior y una altura de 60 mm., rugosidad .0005 mm. En el cilindro es donde se introduce el liquido a
dosificar.
d. Un soporte de acero que aloja y protege al cilindro de vidrio, y en cuya parte inferior estan conectadas dos valvulas check.
e. Dos valvulas check una de admision y otra de escape, estas valvulas hacen que el liquido solo pueda fluir en una sola direccion evitando
asi fugas de liquido cuando el piston se desplaze dentro del cilindro en direccion contraria a la del funcionamiento de las valvulas check.
Considere que estas válvulas presentan un coeficiente de perdida de carga K= 2 , sus diametros de salida son de 6 mm.
3. Un sistema inyector, que se encarga de introducir el volumen de liquido a la ampolleta.
Se compone por:
a. Un actuador neumatico cuyo vastago esta unido al contenedor de acero y a la aguja. Hace que estos componentes se puedan desplazar en
direccion vertical logrando de esta manera introducir la aguja dentro de la ampolleta.
b. Contenedor de acero inoxidable. (dimensiones: diametro interno 20 mm, altura 50 mm, rugosidad .002 mm)
c. Aguja de acero inoxidable. (dimensiones: diametro 2 mm, longitud 20 cm rugosidad .002 mm)
4.- Leva, esta en contacto con la parte superior del vastago y se encarga de regular la carrera de dosificacion de la bomba, se mueve por medio de un motor de CD.
5.- Tubos y conexiones: se encargan de conducir el liquido a traves del sistema.
Se compone de:
- Una conexion de salida del deposito al conducto, Coeficiente de perdida de carga K=0.2
- Tres conexiones tipo codo 90º, coeficiente de perdida de carga K=0.7
- Dos conductos de polietileno, uno de admision de liquido y otro de escape, las longitudes son 60 cm respectivamente con un diametro de
6 mm y una rugosidad de .0007 mm.
FUNCIONAMIENTO
El ciclo de llenado es de 6 s, este ciclo lo componen dos partes:
Primera parte succion de liquido.
En esta primera parte se necesita generar un vacio por medio del actuador de la bomba para succionar liquido del deposito hacia el cilindro de vidrio pyrex.
Como observamos la leva esta en contacto con el vastago de la bomba en su punto mas bajo, la leva gira y para lograr que permanezca el contacto entre
la leva y el vastago se inyecta aire comprimido a traves del regulador de presion del actuador para desplazar el vastago y el piston hacia arriba y asi generar el vacio para ir
succionando el liquido.
Se inyecta suficiente aire hasta lograr que el vastago y la leva esten en contacto en el punto mas alto.
OBJETIVO: Determinar la presion necesaria que añade la bomba al sistema para lograr tener un volumen de 10,15,o 20 ml en
el cilindro en un tiempo de 3 segundos.
Solucion: La presion de vacio que añade la bomba al sistema para generar la succion debe ser capaz de vencer todas las caidas
de presion que se dan en el recorrido en esta primera parte. Se aplicará la ecuacion de energia en dos puntos.
Los puntos de referencia que propongo son los siguientes
Entre estos dos puntos habría que aplicar la ecuacion de energia, ¿cual es la presion de vacio que añade la bomba para lograr el caudal requerido.?
Segunda parte Dosificacion de liquido.
Una vez que se tiene el volumen requerido dentro del cilindro, lo siguiente es desplazar el volumen de liquido hacia la ampolleta por medio del trabajo de la bomba. Una vez que el vastago esta en contacto con la leva en su punto mas alto, se deja de inyectar aire al actuador de la bomba, la leva al girar empieza ha desplazar el vastago y el piston logrando asi enviar el liquido hacia la ampolleta.
OBJETIVO: Determinar la presion necesaria que añade la bomba al sistema para lograr vencer todas las caidas de presion y poder llenar la ampolleta con el volumen deseado en el tiempo requerido.
Solucion: Aplicando la ecuacion de energia:
Los puntos propuestos son
Se tienen los datos de los componentes del sistema, ¿Cual es la presion que añade la bomba para tener el caudal requerido en la ampolleta?
Espero sirvan de ayuda los diagramas y la explicacion del funcionamiento del sistema dosificador de ampolletas, este es un proyecto de maestria y el objetivo es encontrar parametros de funcionamiento del sistema, esto es solo es una parte pero agradeceria su ayuda, colaboracion y comentarios. Cualquier duda estamos en contacto sale.
Gracias por su ayuda. David Zarza
solucion
http://sites.google.com/site/fluidosunam/fluidos-200808-proyectos/200808-pbs-pry/ampolletas-dosificar/Ampolleta.EES?attredirects=0
http://sites.google.com/site/fluidosunam/fluidos-200808-proyectos/200808-pbs-pry/ampolletas-dosificar/SolucionAmpolletas.doc?attredirects=0