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CONSTRUCCIÓN Y ADAPTACIÓN DE UNA PRENSA NEUMÁTICA PARA LA EXTRACCIÓN DE ELEMENTOS MECÁNICOS A PARTIR

DE LA ESTRUCTURA DE UNA MÁQUINA PARA ENSAYOS DE TENSIÓN DE ELASTÓMEROS.

Richard Anthony Gómez Arcos

20132374003

Sebastián Chacón Soto

20132374081

Universidad distrital Francisco ose de Caldas

Facultad Tecnológica

Tecnología Mecánica

Bogotá

2019

CONSTRUCCIÓN Y ADAPTACIÓN DE UNA PRENSA NEUMÁTICA PARA LA EXTRACCIÓN DE ELEMENTOS MECÁNICOS A PARTIR

DE LA ESTRUCTURA DE UNA MÁQUINA PARA ENSAYOS DE TENSIÓN DE ELASTÓMEROS.

Richard Anthony Gómez Arcos

20132374003

Sebastián Chacón Soto

20132374081

Monografía

Alexander Alvarado Moreno

Tutor

Universidad distrital Francisco ose de Caldas

Facultad Tecnológica

Tecnología Mecánica

Bogotá

2019

2

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN 5

RESUMEN 6

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 7

1.1. Estado del arte 8

1.2 Justificación 12

2. OBJETIVOS 14

2.1 OBJETIVO GENERAL 14

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 14

3. MARCO TEÓRICO 15

3.1. Neumática: 15

3.2. Presión de trabajo 15

3.3. Actuador neumático (Cilindro): 15

3.3.1. Cilindros de simple efecto 16

3.3.2. Cilindros de doble efecto 17

3.4. Unidad de mantenimiento: 17

3.5. Circuito neumático: 17

4. METODOLOGÍA 23

5. DESCRIPCIÓN DEL DISEÑO 24

5.1 Esquema de funcionamiento para extracción de piezas mecánicas. 24

5.2 Selección de fuente de alimentación. 25

5.3 Disposición del actuador neumático y número de actuadores 25

5.4 Matrices usadas. 25

6. DETERMINACIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA MÁQUINA. 26

6.1 Esfuerzos máximos en la estructura 27

6.2 Selección del actuador. 33

6.3 Diseño del sistema electro neumático 38

7. CONSTRUCCIÓN Y MONTAJE 39

8. COSTOS 45

9. CONCLUSIONES 46

10. BIBLIOGRAFÍA 47

3

ÍNDICE DE TABLAS

1. Tabla de comparación de fuentes de energía 25

2. Valor de cada componente adquirido para la fabricación de la máquina. 46

4

ÍNDICE DE FIGURAS

1. Prensa de tensión de cauchos 12

2. Cilindro de simple efecto 16

3. Rodamiento de Da´vinci 21

4. Extractor de poleas 22

5. Prueba Máquina Universal de Ensayos 26

6. Factor de seguridad viga soporte. 28

7. Tensiones de von mises viga soporte. 29

8. Deformación unitaria equivalente viga soporte. 29

9. Factor de seguridad barras verticales. 30

10. Factor de seguridad placas soporte de elementos. 31

11. Tensiones von mises placas soporte de elementos. 32

12. Factor de seguridad placas soporte de elementos. 32

13. Selección diámetro del vástago. 34

14. Selección de actuador neumático. 36

15. Electroválvula 5/3. 36

16. Relevos. 37

17. Porta fusible. 37

18. Circuito electro neumático. 38

19. Unidad de Mantenimiento RFL. 39

20. Simulación perfil en H. 40

21. Simulación de estructura en SolidWorks. 40

22. Construcción de soporte superior para cilindro. 41

23. Mecanizado de bujes. 41

24. Construcción de soporte para el cilindro. 42

25. Montaje del cilindro. 42

26. Simulación del separador. 43

27. Switch y unidad de mantenimiento RFL. 43

28. Botonera. 44

5

INTRODUCCIÓN

La universidad Distrital Francisco José de Caldas cuenta con una gran variedad de laboratorios que pertenecen a diferentes proyectos curriculares, entre ellos el programa de Tecnología e Ingeniería en Control, que poseen un simulador de producción el cual cuenta con actuadores neumáticos, bandas transportadoras, entre otros elementos a pequeña escala que componen la línea de producción de una empresa; el programa de Tecnología e Ingeniería Mecánica que posee un laboratorio en Control Numérico Computarizado, donde se cuenta con un centro de mecanizado controlado por computadora, que simula una fase de producción por medio de desbaste de un material en bruto, también existe una instalación para el aprendizaje de sistemas neumáticos e hidráulicos, aquí es posible para los estudiantes hacer diferentes montajes de lo que es esencial para la industria, como lo es un sistema para posicionar piezas en una cadena de producción, entre otros procesos que se pueden llegar a automatizar gracias a la Tecnología neumática e hidráulica, todas las instalaciones con las que cuenta la Facultad Tecnológica son alimentadas por la red eléctrica, y las que lo precisan también son alimentadas por la red neumática. Igualmente existen diferentes tipos de talleres que pertenecen al proyecto curricular Tecnología e Ingeniería Mecánica, algunos de ellos son, el Taller de Máquinas y Herramientas, el taller de Soldadura que hacen parte del aprendizaje del proceso de producción en masa de piezas para la industria. Dentro del laboratorio de soldadura se tiene un equipo dañado ocupando espacio sin entregar ninguna utilidad, lo cual representa una pérdida debido a la inversión realizada para su fabricación, esta es una prensa eléctrica que se fabricó con el fin de que la Universidad tuviera una máquina para realizar ensayos en elastómeros, más sin embargo no se cuenta con una materia que cubra dichos procesos y con el paso del tiempo se ha hecho presente el deterioro de los elementos que la componían, a tal punto que su funcionamiento eléctrico se ha estropeado y con él, la utilidad de la máquina. Este artefacto será modificado para realizar una prensa de tipo electro-neumática, de esta forma se aprovecharán los recursos y sistemas, entregando mayor versatilidad en las herramientas a disposición de la comunidad universitaria que trabaja en estos talleres. La importancia de este proyecto se basa en entregar una máquina que integre sistemas eléctricos y neumáticos acoplados a una base existente previamente modificada, este sistema cuenta con un pistón neumático controlado por una botonera electro-neumática, una matriz que tendrá como función ser el soporte para las piezas a trabajar, este conjunto será capaz de liberar piezas ajustadas de elementos como árboles o ejes, dando una mayor calidad a este proceso, algo que en la industria es fundamental, puesto que un mal ajuste deteriora los sistemas que brindan movimiento o transmisión de potencia reduciendo la vida útil de los equipos, por lo tanto en el presente trabajo se busca desarrollar por medio de la aplicación de la ciencia y la tecnología, herramientas nacionales que ayuden a impulsar el crecimiento industrial, trabajando desde los sistemas básicos pero fundamentales de máquinas o equipos.

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RESUMEN

En este documento se presenta la propuesta para la construcción de una prensa neumática para el laboratorio de soldadura del proyecto curricular Tecnología e Ingeniería Mecánica de la Facultad Tecnológica de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, buscando solucionar por medio de la aplicación de tecnología y la implementación de los sistemas y elementos con los que cuenta la institución, adecuándolos para satisfacer problemas en las etapas de fabricación y ensamble. El sistema básico de la prensa neumática utiliza como fuente de energía, el compresor con el que cuentan los laboratorios de mecánica, dicho dispositivo será utilizado por estudiantes y funcionarios de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas para procedimientos que impliquen una buena sujeción y la aplicación de una fuerza que supere a la que se puede ejercer manualmente, se rige por la aplicación de conocimientos previamente adquiridos, los cuales estarán delimitados por una metodología de diseño y un cronograma de actividades. La construcción lleva consigo un cilindro de accionamiento neumático que da la posibilidad de mover un punzón en el eje vertical el cual será el responsable de empujar el eje o árbol para hacer posible la extracción de sus componentes mecánicos; el desplazamiento total de la prensa se estima en 20 cm, y se puede accionar desde un tablero con pulsadores electro-neumáticos, la velocidad de salida será variable gracias a unos reguladores de caudal, así se garantiza calidad en el trabajo. Como base del proyecto limitamos un presupuesto basado en las cotizaciones de cada elemento usado para la construcción de la máquina-herramienta.

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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Facultad Tecnológica se dispone de diversos laboratorios para diferentes fines, entre ellos tenemos el laboratorio de soldadura, laboratorio de máquinas y herramientas, laboratorio de combustión, en este último se encuentran los laboratorios de resistencia de materiales y CNC, enfocándose en los talleres anteriormente mencionados donde la manipulación de componentes de máquinas es fundamental para el mantenimiento de los equipos y su correcto funcionamiento , los cuales poseen elementos como Ejes, piñones, ruedas dentadas, rodamientos, cojinetes y cuñas entre otros, encargados de brindar movimiento y transmitir potencia, estos componentes también se encuentran en los diversos proyectos realizados en cada área de la mecánica, tanto trabajos de clase así como proyectos de grado. La manipulación de estos elementos debe ser cuidadosa debido a la calidad y ajuste que deben tener las piezas, puesto que, en conjunto, se encargan de la transformación de movimiento y energía; de igual forma, la estabilidad y precisión, son factores de vital importancia para la obtención de soluciones en los diversos proyectos y por ende la obtención de datos. Actualmente los estudiantes y laboratoristas cuentan con dos formas de extraer estos elementos, la primera, usando un extractor manual que funciona solo para piezas medianas, el elemento debe ser sujetado en primera medida con una presa de banco, que en ocasiones daña o deja marcas en las piezas, posteriormente es necesario colocar un extractor y retirar la pieza dañada o la que debe ser sacada para realizar el mantenimiento y luego verificar su funcionamiento. La segunda manera, es cuando las mordazas del extractor no pueden sujetar la pieza debido a la geometría del elemento por lo que debe usarse una técnica no recomendada, la cual consiste en sujetar firmemente el conjunto y golpearlo hasta lograr retirar la pieza. Al realizar estos métodos se corre el riesgo de dañar los ejes debido a la posición de las mordazas o la sujeción de la prensa, sin hablar del gran daño a los componentes al ser golpeados, entre los que se encuentran los rodamientos. También se debe tener en cuenta el riesgo en el que están los estudiantes o trabajadores de la universidad al realizar estos métodos debido a que la integridad de sus extremidades se encuentra en peligro. Siendo esta, una Facultad enfocada en el desarrollo y aplicación de diferentes tecnologías, no se pueden dejar atrás los componentes fundamentales de un equipo para los cuales también se deben desarrollar métodos prácticos, eficientes y seguros. En el laboratorio de soldadura el proyecto curricular cuenta con una prensa eléctrica para ensayos de tensión de cauchos la cual no se encuentra en funcionamiento debido a diversos inconvenientes mecánicos, y eléctricos los costos de materia prima de este equipo oscilan entre $1’500.00 a $2’000.000, este sistema se encuentra ocupando espacio en el taller sin desarrollar ninguna función.

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1.1. Estado del arte

Se consultó en bases de datos de universidades, bibliotecas públicas, Internet, bibliotecas de universidades, se encontraron 7 documentos relacionados y al momento de su análisis se descartaron 2 que no tenían una aplicación relacionada con el tema tratado en este trabajo.

● Modelo de equipo de prensado tipo palanca, para mejorar la producción de queso en la provincia de Ocaña1.

El propósito principal de este proyecto es el de optimizar el proceso de compactación, que es el último en la producción de queso o cuajada, comúnmente llamado queso costeño, lo anterior para mejorar la productividad en las pequeñas y medianas empresas principalmente en la provincia de Ocaña y sur del cesar, ya que este proceso es bastante rudimentario.

El proyecto propone la implementación del principio mecánico de palanca con el fin de disminuir el consumo de recursos energéticos y puesto que el recorrido no supone un problema, la utilización de un actuador neumático que ejerza la fuerza necesaria para la compactación, es suficiente para la realización del proceso; por lo anterior el desarrollador del proyecto entrega los cálculos correspondientes a los esfuerzos realizados por el mecanismo encargado de transmitir y aumentar la fuerza, así como de la estructura que soporta todo el conjunto.

El desarrollador del proyecto solo toma en cuenta la fuerza necesaria para mejorar la compactación y calidad de los quesos, con lo cual es posible determinar un actuador adecuado para el proceso, mas no se encarga de calcular y entregar la parte de automatización y control necesaria para la fabricación de toda la máquina.

● Diseño de una prensa neumática para elaborar puertas entamboradas2.

En este proyecto se realiza el diseño de una prensa neumática para una aplicación específica, la fabricación de puertas entamboradas hechas en madera, la fabricación de una puerta entamborada parte de un marco macizo al que inicialmente se le pone una tapa, luego se pegan refuerzos en el interior de la puerta y posteriormente se pone otra tapa, en este último paso es donde se encuentra la utilidad de la prensa, pues para que la puerta sea resistente y

1 FLORES, Eder. GARCIA, Ricardo. Modelo de equipo de prensado tipo palanca, para mejorar la

producción de queso en la provincia de Ocaña. En: Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada.

Abril, 2016. Volumen 2. 2 HERNÁNDEZ A. Stalin. Diseño de una prensa neumática para elaborar puertas entamboradas. Tesis de

Ingeniero Electro Mecánico. Loja. Universidad Nacional de Loja. 2015.

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compacta, debe ejercerse una fuerza distribuida uniformemente, lo cual se hace de manera manual con unas prensas tipo c, proceso que ocupa bastante tiempo; la utilización de una prensa neumática para esta parte de la construcción, intenta optimizar el proceso de fabricación de puertas entamboradas en industrias pequeñas.

El proyecto parte de la base de que, al ser una aplicación específica, no puede usarse una prensa ya fabricada, sino que es necesario fabricar toda la máquina desde cero, desde su estructura hasta la parte de selección de actuadores, automatización y control; por lo anterior el proyecto abarca cada una de las partes de la máquina, se realizan cálculos de los esfuerzos de cada pieza de la máquina, así como de cada unión o soldadura, también se hace una selección de tornillería, teniendo en cuenta los valores nominales de funcionamiento; en la parte de la selección de actuadores, el diseñador tiene en cuenta como parámetro de diseño, la compactación de la madera y su porcentaje de dilatación con la presión de la máquina.

Para mayor facilidad en el diseño de la prensa y en la construcción, el diseñador realiza los cálculos partiendo de elementos los más simples posibles, como lo son perfiles básicos con un material predefinido, que además facilita la obtención de los mismos; también de un sistema de control que solo se encarga de la entrada y salida del vástago de los actuadores, así como de la fuerza de avance; el diseñador agrega la especificación adecuada para la tubería del circuito desde el compresor.

Por último, se contempló la opción de hacer un prototipo que verificara los principios de funcionamiento de la máquina, pero este no se realizó, puesto que el proyecto estaba sujeto a costos, y la fabricación de un prototipo incrementaría los mismos.

● Diseño y simulación de una prensa hidroneumática para el corte de

hojas en polietileno de baja densidad para puertas de automóviles3.

En este documento se plantea el diseño de una prensa que usa como fuentes de energía la neumática y la hidráulica, para el corte de polietileno de baja densidad, dicho sistema usa un actuador neumático para posicionar el material base en una mesa donde se realiza el proceso de corte por medio de un actuador hidráulico que garantiza velocidad y eficacia en el corte. Navarrete y Ramos consiguieron, con la implementación de estas dos tecnologías, reducir el tiempo que se implementaba en el corte del polietileno. Para el diseño de la prensa realizaron cálculos basados en la fuerza necesaria para cortar el material, así, lograron escoger un material y una geometría que 3 NAVARRETE, Eduardo. RAMOS, Pedro. Diseño y simulación de una prensa hidroneumática para el corte de hojas en polietileno de baja densidad para puertas de automóviles. Tesis de Ingeniero Mecánico. Quito. Universidad Politécnica Salesiana sede Quito. 2015.

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soporte los esfuerzos máximos durante el proceso de corte, no obstante, también se apoyaron en el uso de software para la simulación y evaluación del desempeño de la máquina.

● Diseño de una prensa neumática4.

El Ingeniero Guillermo plantea en su tesis de maestría, una metodología básica para la selección de equipo neumático, con lo que propone unos parámetros de diseño. Este proyecto se justifica en la escasez de recursos financieros en las pequeñas y medianas empresas, así también, en la dificultad de adquisición de máquinas para una baja producción, que no supere la capacidad de producción de la planta, de igual manera se justifica en el desarrollo de nuevas tecnologías en el área de máquinas-herramientas, que contribuya al desarrollo de la economía y la manufactura. Amézquita considera en su tesis 3 etapas importantes en el diseño de la prensa neumática, “Selección de equipo, etapa de diseño y etapa de automatización”. Asegura también que la construcción de una herramienta de baja capacidad sirve como referencia para diseñar y construir un equipo de mayor capacidad. En el documento se exponen los cálculos necesarios para la selección de actuadores, pistones, materiales, tipo de la prensa, potencia de la prensa, el compresor, tubería, presión de trabajo, la capacidad de la prensa de corte, los parámetros para la selección de la unidad de mantenimiento, etc., con estas selecciones se prevé hacer más eficiente la máquina. En el informe se desarrolla toda la parte de diseño por computadora, en este proyecto se usa el programa ANSYS para modelas y evaluar las cargas en la estructura de la prensa, conociendo de forma fácil, los puntos más débiles de la estructura. Una investigación realizada por el Ing. Guillermo Amézquita quien planteó en su tesis, la búsqueda sobre el diseño de prensas neumáticas en Internet en el año 2003, en la cual por medio de varios servidores, encontró un total de aproximadamente 2065 temas relacionados, en el cual solamente el 1% son páginas de compañías productoras de máquinas-herramienta en el giro de prensas y de éstas, exclusivamente 2 empresas que están dedicadas a la manufactura de equipo y maquinaria neumática, aunque no forzosamente de prensas neumáticas. Teniendo presente esta información, cualquier diseñador puede tomar esto como base para iniciar un primer proyecto, independientemente del alcance del mismo, y fijar así un camino a un modo de hacer las cosas para proyectos de mayor importancia en el futuro. 4 AMÉZQUITA, Guillermo. Diseño de una prensa neumática, Tesis de Maestro en ciencias. México D.F.

Instituto Politécnico Nacional. 2003. 173 p.

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● Diseño de una prensa neumática y SOS herramientas para la producción de un reflector tipo reji5.

Luis Feiver expone en su documento el diseño de una prensa hidráulica para el troquelado de las piezas de un reflector tipo reji, la maquina se usa con troqueles y matrices para dar la forma al material, con esta prensa se dispone una mayor producción, pues el tiempo de producción disminuye considerablemente por la velocidad de los actuadores neumáticos. Dipromet S.A.S. al ser una empresa de baja producción no cuenta con los recursos financieros para adquirir una prensa hidráulica disponible en el mercado, y las soluciones que les dan las empresas fabricantes de máquinas hidráulicas no convienen con la cantidad de producción, la prensa neumática se presenta como una solución económica y rentable. En el documento se describe el diseño de los troqueles y las matrices, al igual que su costo de fabricación, se elige el análisis por medio de sistemas finitos que permiten predecir el rendimiento, prevenir fallos, optimizar el diseño. Se evalúa la deformación, penetración y fractura de los materiales usados, esto con el fin de desarrollar con calidad los troqueles y matrices que se usan para la construcción de los reflectores. En el centro de diseño metrología y calidad SENA en el año 2005 encabezado por el Ing. Holman Mesa, donde fue participe en el proyecto de una prensa oleo-neumática cuyo objetivo era dar solución al diseño y fabricación de una herramienta didáctica para soportar los seminarios y / o cursos inherentes al proyecto de Troquelaría del centro, además planteó y propuso que con este tipo de prensas neumáticas daba solución práctica para la pequeña y mediana industria. Las prensas se han construido a nivel mundial para ser usadas en procesos de producción en masa, por esta razón las pequeñas empresas tienen dificultades para obtener una prensa que se desempeñe dentro de los parámetros requeridos. Son muy pocas las fábricas que proponen soluciones a estas demandas y además por ser empresas extranjeras los productos tienen costos elevados, principalmente porque al momento de la compra se hacen los pagos no con la moneda local, y esto genera un sobre costo.

5 FONSECA, Luis Feiver. Diseño de una prensa neumática y SOS herramientas para la producción de un reflector tipo reji. Tesis de Ingeniería Mecánica. Bogotá D.C. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 2015.

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1.2 Justificación

Las implementaciones de tecnologías en los procesos de ensamblaje de elementos de máquinas proporcionarán a la Universidad Distrital Francisco José de Caldas y a los estudiantes del proyecto curricular de Tecnología e Ingeniería Mecánica, procesos que brinden mayor seguridad, calidad y eficiencia; y debido a la carencia de sistemas para la extracción de elementos de transmisión de potencia, es necesario recurrir a métodos manuales que ocasionan daños a las piezas. Siendo esta una facultad enfocada en el desarrollo de la tecnología, se desea usar las redes o sistemas que alimentan los diferentes talleres, como el sistema eléctrico y la red neumática para proporcionar potencia, también estructuras que actualmente no se encuentran en funcionamiento, las cuales sólo están ocupando espacio y entorpeciendo el desarrollo de otras actividades dentro de los laboratorios.

Figura 1. Prensa de tensión de cauchos

Fuente: Elaboración propia

Como se puede ver en la imagen, el taller de soldadura cuenta con un equipo que actualmente no se encuentra en funcionamiento pero que posee una geometría y elementos que pueden ser utilizados para realizar una prensa neumática donde sea posible sujetar y extraer elementos de transmisión de potencia u otros elementos de máquinas sin dañar los componentes.

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Por lo tanto se busca realizar la adecuación de la máquina que en un principio fue desarrollada para realizar pruebas de tensión de cachuchos, alimentada por una red eléctrica de 110 V que suministra energía a un motor de ¼ hp, el cual entrega potencia por medio de piñones y cadenas a dos tornillos sin fin que se desplazan por dos guías, que se encargan de mover la bancada superior, realizando así la tensión de los polímeros sujetados en las mordazas, cuenta con un panel de control de encendido, apagado y desplazamiento. las modificaciones buscan entregar energía al panel de control para manejar la prensa y brindar seguridad al operario a partir de la red eléctrica, el sistema de prensado será alimentado por la red neumática, con esto se busca suplir necesidades de sujeción y extracción de elementos, proporcionar una mayor calidad en cuanto a las diferentes operaciones de fabricación y mantenimiento de las máquinas o proyectos desarrollados dentro de la institución en sus piezas móviles, donde se interactúe con elementos de transmisión de potencia brindando seguridad y eficiencia. En una Facultad Tecnológica los desarrollos que se presenten en cualquier tipo de proceso o herramientas son esenciales, por esta razón, una prensa neumática se presenta como una oportunidad para el acceso a nuevas tecnologías, impulsadas por estudiantes, como proyectos o trabajos de grado.

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2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

● Construcción y adaptación de una prensa neumática para la extracción de elementos mecánicos a partir de la estructura de una máquina para ensayos de tensión de elastómeros.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

● Calcular las fuerzas de trabajo de la prensa neumática. ● Calcular los esfuerzos máximos de la estructura de la prensa neumática. ● Seleccionar y adaptar los actuadores neumáticos. ● Implementar un sistema de control electro-neumático tipo on/off. ● Elaborar un protocolo de trabajo y una guía de mantenimiento para la

prensa neumática.

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3. MARCO TEÓRICO

3.1. Neumática:

Tecnología que emplea un gas (normalmente aire comprimido) como modo de transmisión de energía necesaria para mover y hacer funcionar actuadores conectados a mecanismos. https://www.ceac.es/blog/introduccion-la-neumatica

● Caudal de aire libre: Es el flujo de aire dado por el compresor y se obtiene

con la siguiente relación:

𝑄 = 𝐶𝑁((𝜋(2𝐷2 − 𝑑2))/4) (𝑚3/𝑚𝑖𝑛) [1] Dónde: Q: Caudal de aire libre C: Carrera del pistón en mm D: Diámetro del pistón en mm d: Diámetro del vástago en mm N: Velocidad en rpm

3.2. Presión de trabajo La presión de trabajo se determina con la ecuación de presión, dicha ecuación es la siguiente:

𝑃 = 𝐹/𝐴 [2]

Donde: P = Presión en Bar F = Fuerza en Newton A = Área en centímetros cuadrados

3.3. Actuador neumático (Cilindro):

Los actuadores neumáticos6 son aquellos que realizan directamente el trabajo dentro de un sistema automático o semiautomático. Los actuadores están construidos según las características propias de la aplicación. Las características genéricas de un actuador son:

6 ARCE, D. 2010: Actuadores neumáticos. Catalogo Festo Pneumatic. Bogotá, Colombia, (2010). p 43.

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● Principio operativo (doble efecto - simple efecto) ● Diámetro del émbolo ● Carrera de desplazamiento

Un actuador neumático del tipo cilíndrico está compuesto de los siguientes elementos:

Figura 2. Cilindro de simple efecto.

Fuente: Ing. Miguel A. Morales G, Mecánica industrial para todos.

3.3.1. Cilindros de simple efecto Los actuadores neumáticos se emplean para transformar la energía almacenada en el aire a presión en energía cinética.

● Funcionamiento: En los cilindros de simple efecto7, el émbolo recibe el aire a presión por un solo lado. Estos cilindros sólo pueden ejecutar el trabajo en un sentido (Carrera de trabajo).

La carrera de retorno del émbolo tiene lugar por medio de un muelle incorporado o bien por una fuerza externa (carrera en vacío)

● Activación: Válvula de 3/2 vías.

● Modelos: Cilindro de émbolo Cilindro de membrana Cilindro de fuelle

7 HOSEBRINK J.P., KLOBER R., Introducción a la técnica neumática de mando, Catalogo Festo Pneumatic didactic, España. (2011)

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3.3.2. Cilindros de doble efecto En los cilindros de vástago simple8, la fuerza del movimiento de avance es mayor que la fuerza del movimiento de retroceso (relación superficie del émbolo/superficie del anillo del émbolo).

● Amortiguación de posiciones finales: Tipo de amortiguación empleado

hay que mover grandes masas, para evitar que el émbolo choque duramente. Un émbolo de amortiguación interrumpe la evacuación directa del aire. Queda abierta una salida pequeña que por lo general es regulable.

● Activación: Válvula de 5/2 vías, válvula de 5/3 vías.

● Modelos: Cilindros de émbolo

Cilindros con doble vástago Cilindros tándem Cilindros de varias posiciones

3.4. Unidad de mantenimiento:

Está compuesta por los siguientes componentes que cumplen una función particular dentro del sistema, Filtro de aire, Regulador de presión y lubricador de aire.

3.5. Circuito neumático:

Es el encargado de suministrar el aire a los componentes como válvulas y cilindros. Es un camino que tiene como fin proporcionar el accionamiento automático de un dispositivo por medio de un fluido a presión.

3.6 Tipos de prensas:

Es muy difícil hacer una clasificación de prensas solo por la operación que realizan, pues una máquina puede hacer muchas operaciones, sin embargo, sí existen algunas que se conocen de este modo, por ejemplo, la prensa acuñadora9. La clasificación más sencilla se produce dependiendo de la fuente de energía que usa, bien sea manual o de potencia; por otro lado, se tiene una gran cantidad

8 HOSEBRINK J.P., KLOBER R., Introducción a la técnica neumática de mando, Catalogo Festo

Pneumatic didactic, España. (2011) 9 AMÉZQUITA, Guillermo. Diseño de una prensa neumática, Tesis de Maestro en ciencias. México D.F. Instituto Politécnico Nacional. 2003.

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y variedad de máquinas para casi todo proceso de manufactura, lo que hace casi imposible la tarea de mencionarlas todas, sin embargo, una aproximada clasificación muy general de dichas máquinas podría ser la siguiente:

● Máquinas eléctricas ● Máquinas térmicas ● Máquinas hidráulicas ● Máquinas neumáticas ● Máquinas C.N.C. ● Máquinas-Herramientas

El interés se centra en el grupo de las máquinas-herramientas, dicho grupo puede clasificarse a su vez en dos grandes subgrupos:

● Máquinas dotadas de movimiento giratorio continuo. ● Máquinas dotadas de movimiento rectilíneo.

Algunas de las máquinas dotadas de movimiento giratorio continuo son las siguientes:

● Laminadoras ● Curvadoras ● Perfiladoras, etc.

Algunas de las máquinas dotadas de movimiento rectilíneo son las siguientes:

● Prensas de excéntrica. ● Prensas de fricción. ● Prensas hidráulicas. ● Tijeras de guillotina. ● Máquinas rectas de doblar, etc.

El interés se centra en el grupo de las prensas, dicho grupo se puede clasificar en:

● Prensas verticales de simple efecto ● Prensas verticales de doble efecto ● Prensas guiadas en cuatro correderas ● Prensas de configuración especial

Otra manera de clasificación se da dependiendo del proceso que estas realicen, es así como se conocen por el nombre de la operación que realizan, por ejemplo, prensa punzonadora o prensa acuñadora. Las prensas también se pueden clasificar por su forma de operación o accionamiento, es una clasificación sencilla y rudimentaria.

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● Operada manualmente. ● Operada con potencia.

La mayor parte de las máquinas operadas manualmente son aplicadas para trabajos que no requieran grandes esfuerzos, pero la mayoría de la maquinaria para producción se opera con potencia. La clasificación de prensas que se basa en la fuente de energía utilizada tiene una subdivisión en 3 grupos, Mecánicas llamadas así por el método de aplicación de la potencia al ariete puede ser energía de un motor eléctrico convertida en energía mecánica mediante un sistema biela-manivela o un sistema cremallera-piñón, en hidráulicas, si los pistones son accionados por un fluido, normalmente aceite, los cuales convierten la energía del fluido en energía mecánica, y neumáticas que convierten la energía de un gas, normalmente aire comprimido, en energía mecánica. Esta clasificación se presenta a continuación:

● Prensas mecánicas. ● Prensas hidráulicas. ● Prensas neumáticas.

Por último las prensas mecánicas10 se subdividen en:

● Biela-manivela. ● Leva. ● Excéntrica. ● Cremallera-piñón. ● Tornillo de potencia. ● Acodada, etc.

Todas las anteriores clasificaciones independientemente del tipo, forma y función de la prensa que se seleccione para un trabajo específico, es esencial tener en cuenta la forma de alimentación o distribución de la materia prima hacia el porta punzón.

● Sin dispositivos de alimentación o de distribución automática (manuales). ● Con dispositivo de alimentación o de distribución semiautomática. ● Con dispositivo de alimentación o distribución automática (Usadas para

grandes producciones). Las prensas actuales de impresión11 cuentan con importantes diferencias, aunque la mayoría son máquinas de producción en masa y tienen en común una

10 FUNDACIÓN ASCAMM, centro tecnológico. Seminario introducción a la tecnología de troqueles. [Base

de datos]. [Consultado marzo 2013] 11 FONSECA, Luis Feiver. Diseño de una prensa neumática y SOS herramientas para la producción de un reflector tipo reji. Tesis de Ingeniería Mecánica. Bogotá D.C. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 2015.

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determinada cantidad de dispositivos que aseguran, por ejemplo, el entintado, la alimentación del papel, la retirada del papel, etc. Actualmente la prensa, abarca un mayor campo de aplicaciones, no solo está la producción en masa, también está la ingeniería industrial, la ingeniería mecánica, la industria automotriz, e incluso la industria alimenticia. Existen diferentes factores a considerar para seleccionar una prensa, entre estos se encuentran la operación a desarrollar, la geometría y el tamaño de la pieza, la cantidad de piezas a fabricar, la potencia requerida y la velocidad de operación. Para la mayoría de operaciones de punzonado, recortado y desbarbado, por ejemplo, se usan generalmente prensas del tipo biela-manivela o de excéntrica; en estas prensas la energía del volante se puede transmitir al eje principal, ya sea directamente o a través de un tren de engranajes. Descripción de conceptos que tienen que ver con la prensa12

● Prensas OBI: Prensa abierta atrás e inclinante.

● Prensa de un solo montante: Prensa cuya estructura es monolítica, generalmente con el cigüeñal orientado en el sentido adelante atrás.

● Prensas de doble montante: Prensa cuya estructura es abierta atrás, el carro está guiado sobre las “paredes” laterales. (Paredes = Montantes)

● Prensa accionada por piñones: La transmisión de potencia se realiza mediante piñones y catalinas que hacen la función de volante.

● Prensa de volante: la transmisión de potencia se realiza a través de poleas y bandas al volante que almacena la energía.

● Prensa excéntrica: El eje de potencia es escalonado y excéntrico. Generalmente usado cuando la prensa es de carrera variable.

● Prensa de cigüeñal: la transmisión del movimiento circular se realiza mediante un cigüeñal.

● Prensa de doble cigüeñal: Cuando la mesa de la prensa es muy larga el doble cigüeñal permite una mayor y mejor transmisión de potencia sin flexión excesiva.

● Prensa de doble efecto: Se transmite la potencia o fuerza de conformado por dos elementos de la máquina. Puede ir uno dentro del otro, (dos efectos arriba), o uno abajo y otro arriba (abajo = parte fija de la prensa; arriba = parte móvil de la prensa).

12 ARANGO, L.E., seminario taller: troqueles de corte SENA astin, Cali, Colombia, (1995). p. 34- 35

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● Prensa de tres efectos: Se transmite la potencia o fuerza de conformado por tres elementos de las máquinas situados dos arriba y uno abajo.

● Prensa con mesa graduable: la mesa tiene el desplazamiento vertical para aumentar o disminuir el espacio de la matriz.

● Prensa de codillo: El cigüeñal una articulación de palancas que permite una gran transmisión de potencia. Muy usado en operaciones de estampado en frío.

● Prensa a fricción: la transmisión de potencia se efectúa mediante tres volantes, dos verticales que efectúan la subida y bajada, y otro horizontal que; mediante fricción con los otros dos y; a través de un tornillo de varias entradas; genera la caída del carro a alta velocidad.

La necesidad de reducir la fricción entre dos elementos mecánicos ha existido desde la misma creación de la rueda, eje de madera rotando en un bloque de madera, es por esto que en el año 3000 a.C. se empleó la grasa animal y la pasta de babosa como lubricante para el sistema. Cerca al 700 a.C. los asirios y babilonios entendieron que el esfuerzo se reducía utilizando troncos entre las superficies de contacto: fricción de rodadura. En el 40 d.C. se tienen registros del primer rodamiento axial de bolas, hecho en madera. En 1500 Leonardo Da Vinci presenta el diseño del primer rodamiento axial de bolas moderno, aunque este diseño no pasó del papel. Los materiales de fabricación eran la madera y el bronce.

El Primero uso de los rodamientos fue en lo carruajes “Mondrian” que ofrecían ruedas soportadas en rodamientos de bolas.

Figura 3. Rodamiento de Da´vinci.

Fuente: Imagen tomada de: https://tecnoartes.net/2016/05/30/inventos-leonardo/

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Las extracciones de los elementos de un eje normalmente se realizan de forma manual, la herramienta más usada es el extractor de mando mecánico, que usa un tornillo y una tuerca para aplicar presión sobre las patas. Un extractor está compuesto básicamente por un tornillo de fuerza, la cabeza de potencia, las patas de agarre y los brazos de extensión.

Figura 4. Extractor de poleas

Fuente: Imagen tomada de: http://www.autotek.cl/extractores/1422-extractor-rodamiento-3-pts-3-

kseibi.html

Por su forma los más comunes son los de doble y triple agarre. Según tengan dos o tres patas dependiendo de la forma de la pieza. Existen extractores con más de tres patas y algunos con formas adecuadas para trabajos especializados. El ajuste con el que quedan los elementos que se acoplan a un eje pueden hacer que se dañen al intentar retirarlos con un extractor mecánico, pues la fuerza que se aplica para la operación se transmite a través de los elementos rodantes, estos extractores comúnmente se usan para diámetros de ejes no mayores a 100 mm, usualmente las patas se deslizan, causando golpes o heridas a los operadores, o incluso dañando las piezas. Una prensa neumática da apoyo al proceso de sujeción de piezas, más confiabilidad y reduce el tiempo que se emplea en la extracción de elementos de un eje o un árbol de transmisión, al igual que se presenta como una alternativa económica a las máquinas industriales y de alta producción que se presentan en el mercado.

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4. METODOLOGÍA

Como primera medida es necesario evaluar la integridad estructural de la máquina para ensayos de tensión de elastómeros, y de esta manera lograr determinar si tiene la capacidad de trabajo requerida, dado el caso en el que no tenga dicha capacidad, se hace indispensable la realización de refuerzos estructurales.

Durante la etapa del desarrollo del proyecto, se llevará a cabo la fase de diseño, la cual consiste en la realización de bocetos a mano alzada y estimación de la posición de los componentes, esto ayudará a una correcta delimitación de la máquina; posteriormente durante esta misma etapa se realizará un modelado 3D teniendo en cuenta la estructura que ya está disponible en el taller.

El desarrollo de los cálculos se hará a partir de lo que ya está disponible, es decir se hace una verificación de materiales y geometrías para ver si cuentan con la resistencia requerida para la adaptación neumática, según la capacidad de trabajo de los cilindros delimitados para suplir la necesidad planteada. La selección de elementos para construcción de la prensa se llevará a cabo con los debidos cálculos, cada uno de estos elementos será probado y evaluado en su desempeño.

El control de la máquina-herramienta que se implementara es de tipo on/off, por su versatilidad, y con el fin de simplificar la operación de la prensa.

En el proceso de construcción y ensamblaje de la máquina, es necesario utilizar las mismas máquinas y herramientas del taller para la fabricación de acoples y piezas requeridas, en la etapa final del proceso, será necesario realizar una verificación de funcionamiento de los componentes y del conjunto en general, por último, se realizará una guía con la que se darán unas pautas para el correcto funcionamiento de la prensa.

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5. DESCRIPCIÓN DEL DISEÑO

5.1 Esquema de funcionamiento para extracción de piezas mecánicas.

INICIO

POSICIONAMIENTO

DE PIEZAS

MEÁNICAS

Desactivar el botón

de seguridad

Encendido de luz

verde que indica

listo para usar

Mantener presionado

el botón de descenso

hasta que las piezas

se desacoplen

¿Se desensamblaron

las piezas?

SÍ NO

Presionar Botón de

seguridad

FIN

Encendido de

luz Roja que

indica que no se

puede usar

Retroceso

automático

del punzón

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5.2 Selección de fuente de alimentación.

Dada la naturaleza de la máquina y el objetivo principal de la misma, el cual es la aplicación de una fuerza vertical descendente para una aplicación específica, se encontraron tres fuentes de alimentación para su construcción; en un principio se consideró la opción mecánica, puesto que la estructura de la cual parte la construcción, ya contaba con el sistema, éste fue descartado debido a que no cumplía con el requerimiento de fuerza mínima.

La opción hidráulica se descartó por costos y debido a que la prensa no requiere de una fuerza que justifique un accionamiento hidráulico.

La fuente de alimentación es neumática para dar uso y provecho a la red de aire comprimido que está instalada en los laboratorios de Mecánica de la Facultad Tecnológica, dicha red es capaz de suplir los requerimientos de la máquina, además, este tipo de alimentación tiene un bajo costo en mantenimiento y adquisición de los elementos para su construcción; y ya que maneja un fluido como el aire, se elimina el riesgo de fugas de aceite o grasa.

Tabla 1. Tabla de comparación de fuentes de energía.

Asequible Fuerza 1,5 ton

Bajo costo de mantenimiento

Nivel de accidentalidad

Neumática Si Si Si Bajo

Hidráulica No Si No Alto

Mecánica Si No Si Bajo

Fuente: Elaboración propia.

5.3 Disposición del actuador neumático y número de actuadores

El cilindro neumático se encuentra instalado en la parte superior de la máquina, al final de las guías de la misma, esto para aprovechar toda la fuerza que ejerce el cilindro, se dispone solamente de un pistón esto a razón de el caudal de aire que se necesita para accionarlo, y también porque al utilizar más de uno, la sincronización de la salida de los vástagos debe ser perfecta para que ejerzan la fuerza necesaria para el proceso, dado el caso de no tener una salida simultánea de los vástagos, toda la fuerza quedará sometida solo a un cilindro.

5.4 Matrices usadas.

Para la extracción de elementos en la prensa se utiliza un separador que sostiene los rodamientos mientras se acciona el cilindro neumático que posee un punzón que empuja el eje o árbol separándolo del rodamiento o accesorio.

La prensa tiene un sistema de guías laterales por las cuales se desplaza un perfil cuadrado que garantiza un recorrido lineal del punzón de la prensa.

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Para construir los separadores para la extracción de elementos mecánicos, se usaron dos láminas de 25 cm por 5 cm por 2 cm en acero 1045, a estas láminas se les hizo un desbaste en forma ovalada para que tenga facilidad de acoplarse al diámetro del elemento, estas dos barras cuentan con 2 tuercas soldadas para el sistema de apertura y cierre, así con un tornillo de rosca izquierda y derecha, se garantiza que el centro del separador quede siempre alineado con el punzón.

6. DETERMINACIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA MÁQUINA.

La prensa ha sido pensada para la extracción de elementos de ejes, el caso más común encontrado es retirar las bielas del eje central de las bicicletas, por esta razón y con el fin de ayudar a la comunidad estudiantil, pues la bicicleta es el mayor medio de transporte de los estudiantes e incluso de funcionarios de la Universidad. En este medio de transporte se hace muy común el cambio del eje central de potencia, al igual que las bielas y los platos que por el uso tienden a sufrir deformaciones y desgastes, por esta razón la prensa y los accesorios de esta se calculan y diseñan teniendo como referencia la fuerza necesaria para la extracción de la biela de un eje central de bicicleta.

La máquina universal de ensayos del laboratorio de resistencia de materiales, es capaz de brindar un valor exacto de la fuerza necesaria ejercida para lograr retirar la biela del eje central de la bicicleta, para esta prueba se construyó un separador que consta de 2 mordazas, 2 tornillos, 2 tuercas y 2 bujes, los 2 tornillos ajustan las mordazas al diámetro necesario.

El separador se ubica de tal forma que se pueda apoyar la mayor superficie sobre la biela, esté también estará apoyado sobre la bancada móvil de la máquina universal de ensayos, con un punzón en sentido contrario al movimiento de la bancada móvil para retirar el eje.

Figura 5. Prueba Máquina Universal de Ensayos.


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Estas pruebas arrojan una serie de datos de fuerza que aplica la máquina hasta el punto en que la biela no opone resistencia y se desplaza en el eje, la fuerza máxima ejercida es entonces la fuerza que necesita la prensa neumática en la salida del vástago del pistón.

Gráfica 1. Resultados Prueba Máquina Universal de Ensayos.


Se realizaron 4 pruebas, en las cuales la máquina nos arrojó un promedio de 1,25 toneladas fuerza para lograr sacar la biela del eje, es decir, esta es la fuerza que debe ejercer la prensa como mínimo, pero para asegurar el funcionamiento se calculará todo sobre 1,5 toneladas fuerza o 14709,97 N en desplazamiento positivo.

6.1 Esfuerzos máximos en la estructura

Muestra las simulaciones en “SolidWorks” de los componentes fabricados para la adaptación, además de los que están sujetos a fuerzas por el accionamiento de la prensa.

Para los elementos no fabricados o que se reutilizaron en la construcción de la prensa, se realiza un análisis menos profundo, puesto que el nivel de incertidumbre con respecto a su fabricación y material tiende a ser alto, por lo tanto, se estima un material con propiedades bajas, partiendo de la densidad del elemento, y se espera un factor de seguridad elevado

Las simulaciones fueron realizadas bajo análisis estático, en el cual, se puede generalizar que las cargas solo tienen componentes verticales debido a que el trabajo del punzón consiste únicamente en ascender y descender.

Las piezas analizadas en este apartado se consideran bajo un factor de seguridad superior a 3 con un criterio de falla, automático en el software, pero que muestra el factor de seguridad más bajo en el modelo, según el criterio de falla al cual es más susceptible el modelo.

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Significado de las flechas en el modelo:

-verde: sujeciones fijas

-Violeta: Fuerza aplicada

- Roja: Gravedad

Viga soporte del actuador

-Fuerza aplicada: 14.5 kN

-Material: Acero ASTM A36

Figura 6. Factor de seguridad viga soporte.


El factor de seguridad mínimo encontrado en este diseño, es de 3.28 como se especifica, teniendo en cuenta que se define como falla al límite elástico, es decir, que bajo el criterio de falla de tensiones de von mises, podemos asegurar que el material no va a plastificar.

La imagen muestra, según la paleta de colores de la gráfica, las partes más vulnerables a la falla, sin embargo, ninguna parte del elemento está por debajo de 3 como factor de seguridad, ya que cualquier parte por debajo de dicho valor sería marcado en color violeta.

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Figura 7. Tensiones de von mises viga soporte.


La figura anterior, muestra las tensiones de von mises, así como la concentración de las mismas, según la paleta de colores del gráfico, siendo azules las más bajas, que van en torno a los 142.2 KPa, y rojas las más altas, de 228.8 MPa; es notable que la concentración de tensiones más alta se encuentra en los puntos de contacto de la placa de anclaje con el perfil en H. Sabiendo que 𝝈’=228.8

MPa y que el límite elástico del acero A36 𝝈y=250 MPa y cómo 𝝈’ ≤ 𝝈y , es posible asegurar que la pieza no plastifica

Figura 8. Deformación unitaria equivalente viga soporte.


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Muestra la deformación unitaria equivalente de la viga teniendo como valor máximo 0.000647, la imagen resalta de manera exagerada los puntos donde existe mayor deformación unitaria equivalente a los puntos con mayor desplazamiento, y nuevamente indica como punto débil los puntos de contacto de la placa de anclaje con el perfil en H.

Considerando los resultados de las pruebas realizadas en el software, se aprobó la construcción de la viga, debido a que, si bien la simulación resalta varios puntos débiles en el diseño, ninguno de ellos está por debajo del factor de seguridad mínimo, además teniendo en cuenta que un factor de diseño importante para dicho elemento es la facilidad de construcción con elementos disponibles en los talleres.

Barras verticales


-Material: Acero AISI 1020

Figura 9. Factor de seguridad barras verticales.


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Es visible que incluso considerando un material común, como el acero 1020, se encuentra un 17 como el factor de seguridad más bajo, lo cual indica que la incertidumbre, de si puede ser utilizado o no, se subsana con un factor de seguridad alto.

Placas soporte de elementos


-Material: Acero AISI 1020

Figura 10. Factor de seguridad placas soporte de elementos.


Las placas de soporte sostienen los rodamientos o elementos mecánicos para la actuación del punzón, aun cuando son dos, se utilizó la fuerza total del punzón en cada una para garantizar la funcionalidad del elemento, el factor de seguridad más bajo encontrado es de 3.275 y se ubica en el borde donde se asienta la placa sobre la prensa.

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Figura 11. Tensiones von mises placas soporte de elementos.


El valor más elevado para la tensión von mises es de 63.73 MPa y se ubica en el lugar de aplicación de la fuerza y en los bordes donde se asienta la placa; siendo críticos los lugares donde la pieza se somete a esfuerzos de tensión y no de compresión, y encontrándose el factor de seguridad mínimo en un lugar sometido a compresión; es posible garantizar que no hay deformación plástica.

𝝈’=63.73 MPa, límite elástico del acero 1020 𝝈y=351.571 MPa cómo 𝝈’ ≤ 𝝈y la pieza no plastifica.

Figura 12. Factor de seguridad placas soporte de elementos.


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El desplazamiento máximo se encuentra en el centro de la placa con un valor de 0.0702 mm, que es un valor despreciable con respecto al recorrido del punzón, de esta manera, se asegura la extracción satisfactoria con una insignificante absorción de energía por parte del elemento

6.2 Selección del actuador.

La fuerza de avance de un cilindro neumático está dada por la siguiente expresión matemática que relaciona la presión de trabajo, que es la presión de salida del compresor, y el área interna del cilindro.

𝐹𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 = 𝑃𝑎𝑖𝑟𝑒 ∗ 𝐴𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 [3]

La presión relativa o presión de trabajo, como se denomina en la industria, es la diferencia entre la presión absoluta que actúa sobre una de las caras del cuerpo que se quiere desplazar, y la presión atmosférica que actúa sobre la cara opuesta, es decir, esta presión está determinada por la capacidad del compresor, en este caso es de 131 psi, o bien 9 bar.

Se estima una pérdida de presión en la red neumática del 10%, esto por posibles fugas, pérdidas menores en accesorios y la fricción del fluido con la tubería. Por lo tanto, la presión de 9 bar se ve disminuida en un 10%.

𝑃𝑎𝑖𝑟𝑒 = 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟 − (𝑃𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟 ∗ 10%) [4]

𝑃𝑎𝑖𝑟𝑒 = 9 𝑏𝑎𝑟 − (9 𝑏𝑎𝑟 ∗ 10%)

𝑃𝑎𝑖𝑟𝑒 = 8,1 𝑏𝑎𝑟

𝑃𝑎𝑖𝑟𝑒 = 810000𝑁

𝑚2

Ahora bien, el área del pistón es calculable, pues esta depende de la fuerza de avance y de la presión del aire, por lo tanto, se puede despejar de la ecuación 1 el área del cilindro obteniendo la siguiente expresión matemática.

𝐴𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 =𝐹𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒

𝑃𝑎𝑖𝑟𝑒 [5]

𝐴𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 =14709,97 𝑁

810000𝑁

𝑚2

𝐴𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 0.018 𝑚^2

Por lo tanto, el diámetro del cilindro se puede despejar de la fórmula del área de un círculo.

𝐷𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = √4

𝜋∗ 𝐴𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 [6]

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𝐷𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = √4

𝜋∗ 0,018 𝑚2

𝐷𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 0,15 𝑚

𝐷𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 15 𝑐𝑚

El recorrido del vástago está determinado por la longitud de las guías laterales que hacen parte de la estructura original de la máquina de ensayos de tensión de elastómeros, esta longitud es de 25 cm para el vástago, por medio del siguiente ábaco se determina el diámetro del vástago para que este no sufra ningún pandeo durante el recorrido, pues al pandearse el vástago, esté produce esfuerzos radiales sobre los bujes y la camisa del cilindro, acortando su vida útil. Para esto se necesita de dos valores conocidos, la fuerza que ejerce el cilindro, 14709,97 N, y la carrera máxima, 250 mm, así se puede encontrar el punto donde estos dos se cortan y conocer el valor aproximado de lo que sería el diámetro del vástago.

Figura 13. Selección diámetro del vástago.

Fuente: http://www.microautomacion.com/catalogo/Actuadores.pdf

http://www.microautomacion.com/catalogo/Actuadores.pdf

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El resultado obtenido está aproximadamente sobre los 40 mm de diámetro del vástago.

El consumo de aire en el cilindro es muy importante, pues de este depende si se puede o no usar el compresor existente en la Facultad Tecnológica para el laboratorio de soldadura, para este caso se emplea la siguiente fórmula matemática:

𝑄 = ((𝑠 ∗ 𝐷2 ∗𝜋

4) + (𝑠 ∗ (𝐷2 − 𝑑2) ∗

𝜋

4)) ∗ 𝑛 ∗ 𝑅𝑒𝑙. 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛. [7]

Donde:

S= Longitud de carrera (m)

D= Diámetro de cilindro (m)

d= diámetro del émbolo (m)

n= número de ciclos completos por minuto.

La relación de compresión se determina por la presión del lugar de trabajo del compresor, en este caso la ciudad de Bogotá que es de 74,66 Kpa y está relacionada con la presión de trabajo del compresor así:

𝑅𝑒𝑙. 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 =𝑃𝑎𝑡𝑚+ 𝑃𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜

𝑃𝑎𝑡𝑚 [8]

𝑅𝑒𝑙. 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 =74,66 𝐾𝑝𝑎 + 810 𝐾𝑝𝑎

74,66 𝐾𝑝𝑎

𝑅𝑒𝑙. 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 = 11,849

Con esto se resuelve la ecuación [5] para el consumo de aire del cilindro.

𝑄 = ((0,25 𝑚 ∗ (0,15 𝑚)2 ∗𝜋

4) + (0,25 𝑚 ∗ ((0,15 𝑚)2 − (0,04 𝑚)2) ∗

𝜋

4) ∗ 2

∗ 11,849

𝑄 = 0,2019 𝑚3

𝑚𝑖𝑛

𝑄 = 7,1316 𝑐𝑓𝑚

Por la ficha técnica del compresor se conoce que este tiene un caudal de 63 𝑐𝑓𝑚, por lo tanto puede cumplir con la demanda del cilindro neumático.

En el catálogo de Micro, en su serie CN10, tiene cilindros como el deseado.

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Figura 14. Selección de actuador neumático.

Fuente:http://www.microautomacion.com/catalogo/Actuadores.pdf

Comercialmente no se encuentran cilindros de 150 mm de diámetro, por lo tanto, se elige el superior más próximo, en este caso de 160 mm, que también tiene un diámetro de vástago de 40 mm, es decir, cumple con los requerimientos.

El vástago de la prensa debe salir de forma controlada, siendo posible la interrupción de su desplazamiento a medida que se va desplazando, sin que esté tenga pérdidas de presión, por esta razón se dispone de una electroválvula de 5 vías y 3 posiciones, es decir una electroválvula 5/3.

Figura 15. Electroválvula 5/3.


Se añade un regulador de flujo en una de las salidas de la electroválvula, para tener un control de la velocidad de salida del vástago.

La electroválvula se controla desde 2 relee los cuales son accionados por medio de los botones y una perilla del control de la máquina, el descenso del vástago se acciona por medio del giro de la perilla hacia la derecha o presionando el

http://www.microautomacion.com/catalogo/Actuadores.pdf

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botón verde, al hacer esto se enciende un piloto de color verde, para el ascenso del vástago se dispone del giro hacia la izquierda de la perilla o pulsar el botón rojo, con esto también se enciende el piloto rojo. La instalación de una parada de emergencia se hace necesaria para disminuir el riesgo de accidentes, para esto se instala un pulsador de emergencia tipo hongo que al presionarlo activa el ascenso del vástago.

Figura 16. Relevos.


Para la protección del circuito se dispone de dos fusibles de 1 amperio cada uno, esto por posibles fallos en el fluido eléctrico que pueden poner en riesgo los componentes eléctricos. Los fusibles se acoplan por medio de dos porta fusibles, y se ubican en la fase y el neutro de la entrada de energía eléctrica.

Figura 17. Porta fusible.


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6.3 Diseño del sistema electro neumático

Figura 18. Circuito electro neumático.


El sistema electro neumático cuenta con tres pilotos, 2 de color verde y uno de color rojo, una parada de emergencia, dos botones y una perilla de 3 posiciones, cada uno de estos cumple una función específica, la parada de emergencia activa un relé, K2, que a su vez activa la electroválvula 5/3 y desactiva las opciones de salida del vástago, activando el ascenso, el relé K1 es el encargado

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de activar la electroválvula para que el vástago comience su descenso, el sistema está alimentado por una fuente de 110v.

El sistema neumático cuenta con una unidad de mantenimiento que filtra el aire, lo lubrica y regula su presión, esto con el fin de mantener en óptimas condiciones las partes neumáticas del sistema y alargar su vida útil, pues la lubricación de la unidad de mantenimiento evita el desgaste de los accesorios y de la camisa del cilindro neumático, y el filtrado evita que entren partículas que puedan atascar las válvulas o rayar la camisa del pistón.

Figura 19. Unidad de Mantenimiento RFL.


7. CONSTRUCCIÓN Y MONTAJE

La estructura de la máquina para ensayos de tensión de elastómeros se simuló en “SolidWorks” para evaluar los componentes de la estructura y conocer las cargas máximas que esta soporta.

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Figura 20. Simulación perfil en H.


Figura 21. Simulación de estructura en SolidWorks.


Se encontró que la platina superior donde irá situado el cilindro neumático no soporta las cargas a las que se somete la prensa, teniendo como resultado una

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deformación desfavorable en este punto, por lo tanto, se decidió cambiarla por un perfil en H, y agregar una base para sujetar el cilindro. Se seleccionó el material ASTM A36 para el perfil en H, basados en los análisis de SolidWorks este fue el que mejor se comportó ante la carga.

Figura 22. Construcción de soporte superior para cilindro.


Al perfil en H se le perforaron los agujeros para las guías laterales de la máquina, y se soldó una platina perforada para la base del cilindro.

El cilindro neumático cuenta con solo un punto de sujeción a la estructura, por esta razón se decidió construir un soporte a la salida del vástago con el fin de reducir al mínimo la posibilidad de pandeo del vástago. Para esto se construyeron 3 bujes, dos para las guías laterales y uno para el cilindro.

Figura 23. Mecanizado de bujes.

Fuente: Elaboraciòn propia.

Para garantizar que el soporte quede centrado, fue montado en la estructura y previamente se soldaron las piezas.

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Figura 24. Construcción de soporte para el cilindro.


El montaje del soporte y el perfil en H dan lugar a ubicar el cilindro, así se tiene como resultado, un sistema alineado.

Figura 25. Montaje del cilindro.


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El separador de las piezas que utiliza la prensa, está compuesto de 2 platinas de acero 1040 de 300 mm de largo, 1” de alto y 2” de ancho, estas tienen soldadas cada una tuerca, y un tornillo de rosca izquierda y derecha que garantiza que el centro del separador siempre esté alineado con el punzón, por lo tanto, el sistema que se quiere desensamblar siempre estará alineado con el punzón.

Figura 26. Simulación del separador.


Para el control eléctrico, se construyó una caja para los botones, y una base para los circuitos y accesorios, en esa base se acopló la electroválvula, los relevos, los fusibles, además de instaló en la estructura un panel con un switch que interrumpe la energía eléctrica del sistema, esto con el fin de asegurar una desconexión segura del fluido eléctrico.

Figura 27. Switch y unidad de mantenimiento RFL.


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Se dispone también de un sistema automático que active el ascenso y descenso del vástago del pistón, por esta razón se dispone de una perilla de 3 posiciones, la cual ofrece la opción de ascenso y descenso completo y sin interrupciones del vástago, esta función se agrega con la opción de diferentes usos a futuro de la prensa y no solo para lo que está pensada en este proyecto, pues la estructura aún puede modificarse obteniendo nuevas funciones como lo pueden ser, el doblado de lámina, el corte de lámina, etcétera.

Figura 28. Botonera.


La conexión eléctrica se desarrolló siguiendo el plano y simulación hecho en FluidSim, para garantizar el correcto funcionamiento del sistema eléctrico.

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8. COSTOS

El valor está dado para la cantidad total de cada objeto, y se expresa en pesos colombianos, se incluye el IVA en el costo de cada artículo y el total.

Tabla 2. Valor de cada componente adquirido para la fabricación de la máquina.

Cant. Descripción. Valor unidad. Valor total.

2 Prisioneros ¼” 230 460

4 Tornillos Hexagonales 16 x 40 650 2.600

2 Barra 1040 30x5x2 25.000 50.000

1 Unidad de Mantenimiento FRL 81.100 81.100

1 Electroválvula Solenoide 5/3 90.500 90.500

2 Silenciador ⅛” 2.500 5.000

4 Racor rosca ⅛” salida ¼” 1.200 4.800

2 Racor rosca ½” salida ¼” 3.000 6.000

1 Bloque de contacto 3.500 3.500

2 Relevo 8 pines 110v 10.000 20.000

2 Base plana para relevo 3.000 6.000

2 Porta fusible 16.900 33.800

2 Piloto Plástico 110v 5.500 11.000

1 Pulsador doble 14.700 14.700

1 Pulsador de emergencia T/hongo 12.600 12.600

6 Disco de corte metal 4.000 24.000

1 Cilindro Neumático 160 mm x 250 mm 350.000 350.00

5 Manguera ¼” 900 4.500

1 Abrazaderas plásticas 7.800 7.800

2 Coraza Negra 3000 6.000

12 Terminales para cable 500 6.000

Total: 740.360


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9. CONCLUSIONES

Los cálculos realizados para la selección de los elementos de la prensa agilizaron la elección de estos, teniendo precisión en los requerimientos del sistema.

Conocer el propósito de la máquina que se va a construir es fundamental para la selección de accesorios, pues conociendo las necesidades se pueden dar posibles soluciones y escoger la mejor, en este caso se necesita tener precisión al momento de operar la máquina, y esto se puede obtener mediante un control de la salida del vástago, es por esto que se elige la electroválvula 5/3.

El sistema electro neumático cuenta con bajos costos para adquirir componentes para la construcción de montajes, así como también la adquisición de piezas de segunda mano en muy buen estado y su fácil mantenimiento.

La estructura de la máquina para ensayos de tensión de elastómeros se prestó para la modificación de algunas de sus partes, así como también poder aprovechar muchas de ellas, como lo fueron las guías laterales, y el perfil cuadrado que las recorre, con estos se logró tener un movimiento lineal y evitar el pandeo del vástago del cilindro.

Los costos reales superaron en un poco más del doble de los estimados, esto a razón de que en un principio no se estimaron las cantidades y capacidades de los accesorios necesarios para la fabricación de la máquina, sin embargo, aún sigue siendo más económica que una prensa hidráulica.

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neumaticos/cilindros-neumaticos

11. AMÉZQUITA, Guillermo. Diseño de una prensa neumática, Tesis de

Maestro en ciencias. México D.F. Instituto Politécnico Nacional. 2003. 173

p.

https://sites.google.com/site/neumaticaparatodos/

48

12. HOSEBRINK J.P., KLOBER R., Introducción a la técnica neumática de mando, Catalogo Festo Pneumatic didactic, España. (2011)

13. NAVARRETE, Eduardo. RAMOS, Pedro. Diseño y simulación de una prensa hidroneumática para el corte de hojas en polietileno de baja densidad para puertas de automóviles. Tesis de Ingeniero Mecánico. Quito. Universidad Politécnica Salesiana sede Quito. 2015.

14. HERNÁNDEZ A. Stalin. Diseño de una prensa neumática para elaborar puertas entamboradas. Tesis de Ingeniero Electro Mecánico. Loja. Universidad Nacional de Loja. 2015.

15. FLORES, Eder. GARCIA, Ricardo. Modelo de equipo de prensado tipo palanca, para mejorar la producción de queso en la provincia de Ocaña. En: Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada. Abril, 2016. Volumen 2.

16. MOTT, Robert L. Diseño de elementos de máquinas, Cuarta edición. Person Educación. México 2006.

49

ANEXO 1

MANUAL DE FUNCIONAMIENTO Y MANTENIMIENTO DE UNA PRENSA NEUMÁTICA PARA EXTRACCIÓN DE ELEMENTOS MECÁNICOS

50

¡Lea el manual antes de trabajar con la prensa!

INTRODUCCIÓN

Este manual contiene las instrucciones de uso y seguridad para el trabajo en la prensa, y una guía de mantenimiento preventivo para la prolongación de la vida útil de la máquina.

Especificaciones:

Fuerza de descenso del pistón 10.8 a 14.5 kN (1.1 a 1.5 Ton) Tipo de sistema de presión Aire comprimido Requisitos de aire 6 a 8 BAR (87 a 116 PSI) Recorrido del pistón 250 mm (0.25 m) Altura 2.018 m (201.8 cm) Ancho 1.02 m (102 cm) Profundidad 0.9 m (90 cm) Peso aprox. 202 kg Electricidad 110 VAC 60 Hz

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PRECAUCIONES DE SEGURIDAD

Por favor, lea y siga las instrucciones de seguridad indicadas a continuación.

Se recomienda utilizar gafas de protección cuando trabaje o realice mantenimiento a la máquina.

Es recomendable el uso de protección auditiva.

Cuando realice mantenimiento, siempre desconecte el cable de suministro eléctrico.

Antes de empezar a trabajar, identifique el punto de desconexión del aire comprimido para desconectar el suministro en caso de emergencia.

Compruebe con regularidad el desgaste de las conexiones neumáticas.

Nunca lleve colgantes, vestimenta holgada o cualquier cosa que pueda atorarse en las partes móviles de la prensa.

No emplee la prensa en lo que no esté especificado en este manual.

No modifique ningún elemento de la máquina.

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Etiqueta Definición

Etiqueta de precaución general – situaciones o piezas que requieren de atención especial.

Etiqueta de riesgo de aplastamiento- Mantenga las manos alejadas de ser posible, o retírelas antes de activar cualquier función de la máquina.

Etiqueta de riesgo eléctrico- solo personal capacitado puede manipular componentes que estén dentro de compartimentos con esta etiqueta.

Protección visual – se recomienda el uso de esta protección para prevención de incidentes.

Protección auditiva- se recomienda la utilización de protección auditiva cuando se trabaja prolongadamente en la prensa para evitar lesiones a largo plazo.

53

IDENTIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES PRINCIPALES

Inicialmente existen tres componentes que se deben conocer antes de empezar a trabajar en la prensa.

Base principal: Sostiene todo el conjunto de la máquina y va unido a una placa principal que contiene las matrices encargadas de sostener las piezas para extracción de elementos mecánicos. Está construido en acero HR con algunas piezas soldadas y otras uniones mediante tornillos.

Actuador neumático: Dispositivo encargado de convertir la presión del aire, en la fuerza final de la prensa, posee un vástago encargado de subir y bajar y perfil de sección cuadrada que actúa como guías y al cual, van montados los punzones.

Caja de control: Es donde se ubican todos los botones e indicadores para el funcionamiento de la prensa.

Controles de operario

Están situados en la caja de control que se ubica en la parte izquierda media de la máquina, es un circuito tipo on/off que consta de un botón de emergencia, pilotos de encendido y funcionamiento, y botones de accionamiento.

Botón de emergencia: Al presionarlo, este se enclava y la manera de desactivarlo, es dándole un semi giro a la derecha, se encarga de desactivar todas las funciones de la máquina, además de subir el punzón inmediatamente se presiona.

Indicadores luminosos: El control posee tres indicadores, dos de color verde y uno rojo; el primer indicador verde permite saber si la máquina está encendida y apta para realizar una acción. Los indicadores rojo y verde de la derecha, muestran el sentido de funcionamiento del punzón; verde significa descenso y rojo ascenso, pero debe encenderse uno a la vez en simultáneo con el indicador de encendido. La luz roja también cumple la función de permanecer encendida cuando se presiona el botón de emergencia, esta acción apaga el piloto verde que indica el encendido.

Si los tres pilotos se encuentran encendidos simultáneamente, significa que la válvula está bloqueada, lo que impide la realización de cualquier acción.

Para desbloquear se debe presionar el botón de emergencia y posteriormente verificar la no conmutación de la perilla de ascenso/descenso automático.

Pulsadores: El sistema cuenta con dos pulsadores, uno rojo para el ascenso y uno verde para el descenso, el accionamiento de los pulsadores es de tipo paso a paso, es decir que cuando se sueltan, el vástago del actuador se detiene.

Perilla de ascenso/descenso automático: Perilla de color negro con tres posiciones; izquierda, ascenso automático; derecha, descenso

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automático; y centro es la posición neutral para el accionamiento con pulsadores.

Antes de utilizar los pulsadores, debe verificarse que la perilla se encuentre en posición central, de lo contrario da paso al error del bloqueo de válvula que se puede notar porque los tres pilotos se encuentran encendidos al mismo tiempo.

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GUÍA DE MANTENIMIENTO

El mantenimiento es indispensable para asegurar una larga vida útil de la máquina, además de un funcionamiento adecuado. Es importante que solo personal capacitado realice las operaciones de mantenimiento, siga todos los pasos de mantenimiento con el suministro de aire y electricidad desconectados y obedezca todas las normas de seguridad.

Programa de mantenimiento

Antes de cada uso, revise el nivel de aceite de la unidad de mantenimiento, de ser necesario reemplazarlo. Se debe mantener entre 5 ml y 10 ml de aceite ISO VG32, se debe calibrar al lubricador para desalojar al sistema 3 gotas de lubricante por minuto.

Es necesario evacuar el agua del filtro de la unidad de mantenimiento, para esto se debe presionar la válvula de color negro que se encuentra abajo del manómetro.

La presión es regulable desde la perilla de color negro que se encuentra justo arriba del manómetro de la unidad de mantenimiento, asegúrese de que la presión esté entre los 6 y 8 bar girando la perilla. La perilla se debe halar un poco hacia arriba para luego poderla girar.

Compruebe visualmente el estado de las mangueras, estas no deben estar dobladas ni mucho menos rotas, si es necesario se deben cambiar por manguera de ¼”.

Verifique que el sistema no tenga fugas de aire en los racores, en caso de que existan, verifique el correcto acople de la manguera al racor, o de ser necesario, se debe cambiar el racor por uno de ¼” de rosca y ¼” de salida para el caso de las válvulas, de ⅛” de rosca y ¼” de salida para el caso de la unidad de mantenimiento y ½” de rosca y ¼” de salida para el cilindro.

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Guía de Mantenimiento del Cilindro Neumático.

El cilindro neumático es la parte fundamental de esta prensa neumática, pues este es el que ofrece la fuerza para los trabajos, por tal razón su mantenimiento es esencial para el buen funcionamiento de la máquina.

Se recomienda realizar este mantenimiento después de 3000 horas de trabajo.

Elementos necesarios:

Grasa SMC GR-S-010 Llave Allen No. 17 Franela Llave boca fija no. 22 Destornillador de punta plana

De las partes del cilindro neumático, las más importantes a tener en cuenta son las siguientes.

-Vástago, 4 espárragos, 8 tuercas, una camisa, un pistón, retenedores, 2 anillos retenedores de plástico, 2 oring 160 mm, 2 oring 50 mm, tapa frontal y tapa trasera.

Antes del desensamble, asegúrese de desconectar totalmente la alimentación neumática.

Desacople el cilindro del perfil en H soltando los tornillos que lo sujetan, luego libere el perfil en H de las guías laterales, para esto debe retirar las tuercas superiores y las arandelas. El cilindro queda apoyado en el soporte anti pandeó, retírelo con cuidado, y ubíquelo en una mesa para una manipulación más cómoda.

Se deben liberar los 4 espárragos que sujetan las 2 tapas del cilindro, para esto se hace necesario tener 2 llaves Allen número 17. Retire las 4 tuercas que se presentan a continuación.

57

Con esto los espárragos se pueden retirar fácilmente.

58

Ubique el cilindro de tal forma que el vástago quede hacia arriba.

59

Retire con cuidado la tapa superior.

60

Luego retire con cuidado la camisa del cilindro, tenga en cuenta que, si el interior de esta se raya o se cae, el cilindro perderá la capacidad para realizar el trabajo para el cual fue seleccionado.

61

Luego retire el pistón y el vástago.

62

El pistón está acoplado al vástago por medio de un tornillo, se debe retirar este tornillo para verificar el estado del oring del vástago.

63

Con la ayuda de una prensa se sujeta el vástago y se retira el tornillo que mantiene unidos a las dos piezas.

Por medio de una inspección visual, verifique el estado del oring del vástago, de ser necesario debe cambiarse.

Verifique visualmente el estado de los retenedores del pistón, tiene 2 plásticos, y 1 cerámico, estos no deben estar agrietados ni rotos, se

64

recomienda limpiar la grasa vieja con un paño suave, y engrasar nuevamente. El retenedor blanco, se puede retirar con la ayuda de un destornillador, haciendo palanca en la apertura que este tiene.

Una vez retirados los retenedores se debe limpiar y engrasar nuevamente los lugares donde estos van ubicados, así se garantiza un estado hermético entre el pistón y los retenedores.

65

Engrase los lugares donde se acopla el vástago y el pistón para garantizar hermeticidad entre estos.

Acople nuevamente el pistón y el vástago.

66

Las tapas inferior y superior tienen un sistema de amortiguación neumática, esta amortiguación tiene como sistema de sellado un oring, se debe hacer una inspección visual, retirar, y de ser necesario cambiarlo.

67

Limpie totalmente la tapa superior e inferior de la grasa existente y de posibles partículas de mugre que puedan rayar o impedir la hermeticidad del cilindro.

Se debe limpiar la camisa con un paño suave, evitando rayar la parte interna de está.

68

Engrase el interior de la camisa.

Ensamble nuevamente todo el cilindro y proceda a realizar el montaje en la estructura, para ello se puede acoplar previamente el cilindro al perfil en H y montarlo a la estructura.

69

Con la ayuda de un mazo, ubique el soporte anti pandeó hasta la salida del vástago y ajuste los prisioneros del soporte.

70

Conecte nuevamente el fluido neumático, y ponga en marcha el sistema.

529

196

138 249

245 10 33

43

107 44,4°

29

30 75

15 5 x4

90,0°

44,4°

90,0°

CAJA DE CONTROLELABORADO POR: Sebastian chacon

Richard Gomez ESCALA: 1:3

N. ELEMENTO 9 REF: #

2013237408120132374003

mmUND:NUMERO DE HOJA: 5/6 N. DE PIEZAS:

FECHA: 25/09/2018

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

1

MATERIAL: Cold Rolled-cal 18

7 4 6 7

7

7

7

5

7

3

2

9

10

5

5

8

7

PRENSA COMPLETAELABORADO POR: Sebastian chacon

Richard Gómez ESCALA: 1:15

N. Elemento 1 REF: #

2013237408120132374003


FECHA: 25/09/2018


10

MATERIAL: --------------

N.º DE ELEMENTO N.º DE PIEZA DESCRIPCIÓN CANTIDAD

2 Base Principal 1

3 Placa Principal 1

4 Barras Verticales X2 2

5 Subensamble de Guía 1

6 Viga soporte 1

7 Ensamble actuador neumático 1

8 soporte de pandeo 1

9 Caja control1 1

10 Tapa Botonera 1

2 x 6,60 POR TODO 13,44 X 90°

200 164

10 180

10

18

0.1

7,00 POR TODO X2

50

6

106

R20 X2

0.07

PLACA DESLIZADORA (Tornillo)ELABORADO POR: Sebastian chacon



2013237408120132374003


FECHA: 25/09/2018


1

MATERIAL: Acero- AISI 1020

200

2 x 6,60 POR TODO 13,44 X 90°

10

18 164

0.1

40

6

PLACA DESLIZADORAELABORADO POR: Sebastian chacon



2013237408120132374003


FECHA: 25/09/2018


1


20

50

1 R20

30 3/4 UNC

A45 E6

286

59

200 56

22 13

A45 E6

PLACAS DE SOPORTEELABORADO POR: Sebastian chacon


N. ELEMENTO 9 - 10 REF: #

2013237408120132374003


FECHA: 25/09/2018


2


100

120

64 X2 51 X2

500

65

10

GG

25 6 16 20

SECCIÓN G-GESCALA 1 : 5

SOPORTE DE PANDEOELABORADO POR: Sebastian chacon



2013237408120132374003


FECHA: 25/09/2018


1


255

187

20

12

30 x6

40 82 93

66

70

210,0°

210,0°

TAPA BOTONERAELABORADO POR: Sebastian chacon



2013237408120132374003


FECHA: 25/09/2018


1

MATERIAL: Cold Rolled-Cal 16

R12,7 6,35 Rosca UNC 1/4

18

0.1

33

10

25,40

15

TORNILLO EJEELABORADO POR: Sebastian chacon



2013237408120132374003


FECHA: 25/09/2018


1


R13

18

6,35 Rosca UNC 1/4

0.1

40 23

15

TORNILLO MANIVELAELABORADO POR: Sebastian chacon



2013237408120132374003


FECHA: 25/09/2018


1


R15

22

4,76 20,00 6,03 X 90°, Lado cercano Rosca 1/4 UNC

179

6 20 87 20

3 X2 9 Rosca M3X0.5

TORNILLO PRINCIPALELABORADO POR: Sebastian chacon



2013237408120132374003


FECHA: 25/09/2018


1


500

50 140 140

15 x4

32 x2

50

55 E

E

FF

100

10

R3

R7

90

SECCIÓN E-EESCALA 1 : 5

610 182

80

9

SECCIÓN F-FESCALA 1 : 5

VIGA SOPORTEELABORADO POR: Sebastian chacon



2013237408120132374003


FECHA: 25/09/2018


1

MATERIAL: Acero- ASTM A36

910

2

5

7

8 2X46

3

MECANISMO DE SUJECIÓN

mmUND:

N. DE PIEZAS: 10

N.º DE ELEMENTO N.º DE PIEZA CANTIDAD

2 Placa Principal 1

3 Placas Deslizadoras 1

4 Placas Deslizadoras (Tornillo) 1

5 Tornillo 16 Tornillo eje 1

7 Tornillo eje manivela 1

8 Prisionero M3x0.5 2

9 Placa soporte izquierda new 1

10 Placa soporte Derecha 1

Documents

CONSTRUCCIÓN Y ADAPTACIÓN DE UNA PRENSA ...repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/15679/3...Construcción y adaptación de una prensa neumática para la extracción de elementos