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ii
DISEÑO DE UNA MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA
PARA CHAPAS DE ACERO
Por:
Efraín Rodolfo Chura Acero
Revisado y Presentado Ante el Tribunal de Grado Académico
APROBADO:
__________________________
M.Sc. Ing. Edgar Tapia Terrazas
Asesor
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
iii
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Los miembros de este comité de proyecto de grado recomiendan que el presente proyecto realizado por Efraín Rodolfo Chura Acero sea aceptado como opción para obtener el grado de Licenciatura en Ingeniería Mecánica.
DISEÑO DE UNA MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA
PARA CHAPAS DE ACERO
__________________________
M.Sc. Ing. Edgar Tapia Terrazas
Asesor
______________________________ ______________________________
M.Sc. Ing. Sergio Aguilar Gutiérrez Ing. Lucio Mamani Choque Tribunal Tribunal
_________________________________
M.Sc. Ing. Ricardo Teófilo Paz Zeballos Tribunal
iv
AGRADECIMIENTOS
Deseo expresar mi agradecimiento a Dios por toda la felicidad que me
permitió vivir a lo largo de esta hermosa existencia.
Dar gracias a mis Padres por todo el apoyo y comprensión que me brindaron
para poder estar aquí presente, por sobre todo el amor incondicional que siempre
recibo de su parte, a mis hermanos que están a mi lado aprendiendo con migo.
A la Universidad Mayor de San Andrés, Facultad de Ingeniería, Carrera de
Ingeniería Mecánica y Electromecánica por brindarme toda la enseñanza y
preparación para enfrentar los retos de la vida profesional.
Al Asesor de Tesis M.Sc. Ing. Edgar Tapia Terrazas por su amistad también
por haber aceptado el asesorar este proyecto con toda la paciencia hacia mi
persona con la observación, modificación y corrección. Sobre todo por haberme
transmitido su sabiduría.
Al Tribunal: Ing. Sergio Aguilar Gutiérrez, Ing. Ricardo Teófilo Paz Zeballos,
Ing. Lucio Mamani Choque. Por su generosidad al tener la oportunidad de recurrir
a su capacidad, experiencia técnica científica, su confianza afecto y amistad,
fundamentales para la culminación de esta tesis.
A todos mis compañeros y amigos que fueron un gran apoyo para la
complementación de este proyecto.
v
DEDICATORIA
Quiero dedicar este proyecto
A mis padres Froilán y Magdalena.
A mis hermanos Adrián y Alejandra.
vi
RESUMEN
El presente proyecto titulado “DISEÑO DE UNA MÁQUINA CIZALLADORA
HIDRÁULICA PARA CHAPAS DE ACERO” que comprende el diseño en Ingeniería
Mecánica y Electromecánica en una gran mayoría, principalmente en el área de
Diseño, ha sido desarrollado para el cumplir satisfactoriamente con los requisitos
académicos necesarios de un proyecto de grado.
El estudio de las técnicas de corte de chapa de acero de diferentes
espesores y distintos materiales es que trataremos, con lo cual se posteriormente
después de procesos de manufactura se obtienen diferentes tamaños y formas.
El objetivo principal de este proyecto es el dar fundamentos justificados para
diseñar una máquina cizalladora para cortar diferentes materiales, además hacer
notar la necesidad de contar con máquinas cizalladoras en las diferentes áreas a
dónde corresponda tal fin.
Dentro del capítulo, ingeniería del proyecto se desarrollan la determinación
de cálculos necesarios de los elementos de máquinas que intervienen en el
proyecto en función de los parámetros de diseños que se establecen para el corte
de chapa de acero, previamente determinando la potencia necesaria para cortar un
determinado espesor.
En el capítulo de ingeniería de manufactura se calcula cada uno de los
elementos de la máquina y se calculan los tiempos de ejecución de cada proceso
de manufactura empleada, además de determinar el tiempo de montaje para cada
uno de los sistemas en los elementos de máquina.
Los tiempos obtenidos nos ayudaran a determinar los costos de fabricación,
montaje además de evaluar los costos de materiales, costos de mano de obra,
costos de uso de máquinas herramientas, insumos, impuestos y así poder
determinar el precio de venta así como también los costos de operación y
mantenimiento.
Al final del proyecto se da algunas recomendaciones técnicas y
económicas. Para la operación de la máquina y se concluye que la máquina del
proyecto satisface los objetivos de diseño y una confiabilidad para desempeño.
vii
ABSTRACT
This project entitled "DESIGN OF A HYDRAULIC SHEARING MACHINE
STEEL PLATE" shaped areas of Mechanical Engineering and Electromechanics in
a large majority, developed mainly in the area of design, has been developed to
successfully meet the academic requirements of a draft grade.
Is directed to the study of the techniques of sheet steel cut different
thicknesses and different materials, which will subsequently get different ways.
The main objective of this project is to give fundamentals justified to design a
shearing machine to cut different materials, and noting the need for shearing
machines in different areas where appropriate purpose.
Within the developed project engineering calculations necessary to determine
the elements of machines involved in the project in terms of design parameters that
are set for cutting sheet steel, previously determining the power being required to
cut a particular sheet steel.
Then determined manufacturing processes each of the elements of the
machine are calculated and execution times of each manufacturing process used, in
addition to determining the time of assembly for each of the systems in machine,
elements.
The times will help us determine the costs of manufacturing, assembly in
addition to assessing the costs of materials, in order to determine the selling price
as well as operation and maintenance costs.
At the end of the project gives some recommendations for the operation of the
machine and the machine is concluded that the project meets the exceptive design
for performance and reliability.
viii
ÍNDICE DE CONTENIDO PÁGINA
CAPÍTULO I ............................................................................................................ 16
1 ASPECTOS GENERALES .................................................................................... 16
1.1 ANTECEDENTES ................................................................................................. 16 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ......................................................................... 17 1.3 OBJETIVOS ....................................................................................................... 17 1.3.1 Objetivo General ...................................................................................... 17 1.3.2 Objetivos Específicos ................................................................................ 17
1.4 JUSTIFICACIÓN .................................................................................................. 17 1.5 LÍMITES Y ALCANCES ......................................................................................... 18 1.5.1 Límites ...................................................................................................... 19 1.5.2 Alcances ................................................................................................... 19
1.6 MARCO REFERENCIAL ........................................................................................ 21 1.6.1 Introducción ............................................................................................. 21
1.7 DEFINICIÓN DE CIZALLADO .................................................................................. 22 1.8 PROPIEDADES DEL ACERO .................................................................................... 22 1.9 DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS PARA LA FUERZA DE CORTE ................................... 23 1.9.1 Módulo de Cizalla ..................................................................................... 24 1.9.2 Operación de Corte .................................................................................. 26 1.9.3 Análisis de Ingeniería del Corte de Láminas Metálicas ............................. 28 1.9.4 Claro ......................................................................................................... 28 1.9.5 Esfuerzos combinados .............................................................................. 30
1.10 ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ............................................................................... 31 1.10.1 Cizallas Mecánicas ................................................................................ 31 1.10.2 Cizalla de Potencia hidráulica de Chapas .............................................. 32
1.11 ELECCIÓN DE ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN .............................................................. 34 Cizalla Mecánica ................................................................................................ 34 Cizalla Hidráulica ................................................................................................ 34
CAPÍTULO II ........................................................................................................... 35
2 INGENIERÍA DEL PROYECTO ............................................................................ 35
2.1 PARÁMETROS DE DISEÑO ................................................................................... 35 2.2 SISTEMAS Y SUBSISTEMAS ................................................................................... 36 2.2.1 Sistemas ................................................................................................... 36 2.2.2 Subsistemas ............................................................................................. 36
2.3 DIAGRAMAS DE DESPLAZAMIENTO, VELOCIDAD Y ACELERACIÓN. ............................... 38
ix
2.4 SISTEMA DE CORTE ............................................................................................ 40 2.4.1 Diseño de Trancha .................................................................................... 40 2.4.1.1 Análisis Estático de Sistemas de la Trancha ....................................... 41 2.4.1.2 Esquematizacion del Momento de Impacto ...................................... 42 2.4.1.3 Análisis Cinemático de la Trancha ..................................................... 43 2.4.1.4 Determinación de las Ecuaciones de Velocidad ................................ 45 2.4.1.5 Análisis Dinámico de Corte ................................................................ 46 2.4.1.6 Momento de Inercia de la trancha y mesa ........................................ 48 2.4.1.7 Análisis Dinámico del Sistema de Trancha y montante vertical ........ 50 2.4.1.8 Cálculo de las dimensiones de la Trancha ......................................... 51 2.4.1.9 Cálculo del número de Pernos de Sujeción ....................................... 52
2.4.2 Montante vertical .................................................................................... 54 2.4.2.1 Momento de Inercia de la Trancha y travesaño ................................ 55
2.4.3 Diseño de mesa ........................................................................................ 57 2.4.3.1 Barra de protección ........................................................................... 59 2.4.3.2 Determinar de la Potencia Máxima disponible ................................. 59
2.5 DISEÑO DE ELEMENTOS ...................................................................................... 61 2.5.1 Cálculo y Diseño del Sistema Trancha y sus Elementos ............................ 61 2.5.1.1 Cálculo de los Pernos de Sujeción de la cuchilla en la Trancha ......... 61
2.5.2 Cálculo y Diseño del sistema mesa y sus elementos ................................. 62 2.5.2.1 Cálculo de las dimensiones de la Mesa Inferior de la sección media 63 2.5.2.2 Cálculo del número de Pernos a utilizar para la unión de chapas ..... 63 2.5.2.3 Cálculo de los Pernos de Sujeción a utilizar para la unión de la sección media………… ............................ …………………………………………………………………….65
2.5.3 Cálculo de Diseño del travesaño y sus elementos .................................... 66 2.5.3.1 Cálculo de la unión Travesaño con la Trancha ................................... 66 2.5.3.2 Determinación del Factor de Seguridad del travesaño ..................... 67 2.5.3.3 Cálculo y Diseño del sistema soporte lateral inferior y sus elementos….. .................................................................................................. 73 2.5.3.4 Determinación del Factor de Seguridad en la soldadura ................... 78 2.5.3.5 Cálculo del número de pernos a utilizar para la unión con la masa inferior……. ..................................................................................................... 79 2.5.3.6 Determinación del Espesor del Cuchilla ............................................ 81
2.5.4 Sistema Regulación del desplazamiento .................................................. 82 2.5.4.1 Determinación de la rosca para el tope ............................................ 82 2.5.4.2 Profundidad de corte ........................................................................ 84
2.6 SISTEMA OLEO HIDRÁULICO ................................................................................ 85
x
2.6.1 Leyes Físicas aplicadas a la hidráulica ...................................................... 85 2.6.1.1 Ecuación de continuidad ................................................................... 85 2.6.1.2 Ecuación de Bernoulli ........................................................................ 85 2.6.1.3 Numero de Reynolds ......................................................................... 85 2.6.1.4 Ley de Poiseville ................................................................................ 85 2.6.1.5 Ecuación general de pérdidas primarias de Danci ‐ Weibach ............ 86
2.6.2 Fuerza del émbolo .................................................................................... 86 2.6.2.1 Cálculo de fuerza de accionamiento ................................................. 86 2.6.2.2 Área de un pistón .............................................................................. 87 2.6.2.3 Vástago .............................................................................................. 87 2.6.2.4 Rendimiento ...................................................................................... 87 2.6.2.5 Eleccion del cilindro doble efecto ..................................................... 87 2.6.2.6 Forma de sujeción ............................................................................. 88 2.6.2.7 Cálculo de fuerza de retroceso .......................................................... 89
2.6.3 Bomba oleo hidráulica ............................................................................. 89 2.6.3.1 Caudal requerido y velocidad desarrollada ....................................... 89 2.6.3.2 Bomba hidrostática (o de desplazamiento positivo) ......................... 90 2.6.3.3 Caudal teórico ................................................................................... 90 2.6.3.4 Caudal real ........................................................................................ 90 2.6.3.5 Rendimiento volumétrico .................................................................. 90 2.6.3.6 Calculo del caudal avance y retroceso ............................................... 91 2.6.3.7 Potencia hidráulica ............................................................................ 91 2.6.3.8 Potencia mecánica ............................................................................ 91 2.6.3.9 Bomba de engranes externos ............................................................ 92
2.6.4 Depósito y sistema hidráulico .................................................................. 94 2.6.5 Tipos de sellos .......................................................................................... 95 2.6.6 Válvulas .................................................................................................... 95 2.6.7 Mangueras hidráulicas de alta presion .................................................... 97 2.6.7.1 Consejos para una correcta utilización de las mangueras hidráulicas…… ................................................................................................. 97 2.6.7.2 Accesorios, acoples y válvulas ........................................................... 98
2.6.8 Aceite para Sistemas Hidráulicos ........................................................... 100 2.6.8.1 Viscosidad........................................................................................ 100 2.6.8.2 Índice de Viscosidad ........................................................................ 100 2.6.8.3 Estabilidad a la oxidación ................................................................ 100 2.6.8.4 Punto de escurrimiento ................................................................... 101 2.6.8.5 Demulsibilidad ................................................................................. 101
xi
2.6.8.6 Prevención contra la herrumbre ..................................................... 101 2.6.8.7 Resistencia a la formación de espuma ............................................ 102 2.6.8.8 Filtración ......................................................................................... 102 2.6.8.9 Selección del aceite hidraulico ........................................................ 102
2.6.9 Parámetros del circuito hidráulico ......................................................... 103 2.7 SISTEMA DE CONTROL ..................................................................................... 107 2.7.1 Subsistema instalación eléctrica ............................................................ 107 2.7.1.1 Características técnicas del motor eléctrico .................................... 107 2.7.1.2 Caída de tensión .............................................................................. 109 2.7.1.3 Impedancia en los alimentadores y ramales ................................... 110
2.7.2 Elementos de Protección ........................................................................ 111 2.7.2.1 Fusible ............................................................................................. 111 2.7.2.2 Termo magnético (Disyuntores) ...................................................... 112
2.7.3 Subsistema de control ............................................................................ 113 2.7.3.1 Elementos de maniobra y control ................................................... 113
2.7.4 Opciones ................................................................................................ 114 2.7.5 Conexión ................................................................................................ 115 2.7.6 Descripción de las salidas ....................................................................... 115 2.7.7 Maniobra eléctrica ................................................................................. 116 2.7.8 Diagrama de movimientos de Cizalla ..................................................... 117 2.7.9 Especificación de elementos eléctricos ................................................... 118
2.8 ESPECIFICACIONES GENERALES DE LA CIZALLADORA ................................................ 119
CAPÍTULO III ........................................................................................................ 134
3 INGENIERÍA DE MANUFACTURA .................................................................. 134
3.1 FABRICACIÓN ................................................................................................. 134 3.1.1 Tiempos de Fabricación .......................................................................... 135 3.1.1.1 Tiempo Total de Fabricación ........................................................... 135 3.1.1.2 Tiempo Principal de Soldadura ........................................................ 136 3.1.1.3 Tiempo Principal de Torneado ........................................................ 136 3.1.1.4 Tiempo Principal de Fresado ........................................................... 137 3.1.1.5 Tiempo Principal de Refrentádo en el Torno ................................... 138 3.1.1.6 Tiempo Principal de Corte por Oxiacetileno .................................... 138 3.1.1.7 Tiempo Principal de Taladrado ........................................................ 138 3.1.1.8 Tiempo Principal de Amolado ......................................................... 139
3.1.2 Sistemas de Seguridad ........................................................................... 139 3.1.3 Medidas de Seguridad y Protección de Máquinas y Herramientas ........ 140
xii
3.1.4 Medidas de Seguridad y Protección de los Operarios ............................ 140 3.1.5 Extintor de Incendios .............................................................................. 141 3.1.6 Modos de trabajo ................................................................................... 142 3.1.6.1 Corte simple .................................................................................... 142 3.1.6.2 Corte cíclico A .................................................................................. 142 3.1.6.3 Corte cíclico B .................................................................................. 142
3.1.7 Mantenimiento ...................................................................................... 143 3.1.7.1 Indicador del nivel y temperatura del aceite ................................... 143 3.1.7.2 Aceite del circuito Hidráulico .......................................................... 144 3.1.7.3 Presión del aceite ............................................................................ 144 3.1.7.4 Final de carrera del tope ................................................................. 144 3.1.7.5 Puntos de engrase ........................................................................... 144
3.1.8 Contraindicaciones ................................................................................. 145 3.1.9 Planilla de montaje, Subsistemas y Sistemas ......................................... 145
4 CAPÍTULO IV ................................................................................................. 150
4.1 COSTOS DE FABRICACIÓN .................................................................................. 150 4.1.1 Costo de materiales ............................................................................... 150 4.1.2 Costo de insumos ................................................................................... 152 4.1.3 Costo de mano de obra .......................................................................... 152 4.1.4 Costo de uso máquinas‐herramientas .................................................... 153
4.2 OTROS COSTOS ............................................................................................... 154 4.2.1 Costos de montaje .................................................................................. 154 4.2.2 Costos adicionales .................................................................................. 155
5 CAPÍTULO V .................................................................................................. 157
5.1 EVALUACIÓN TÉCNICA ...................................................................................... 157 5.2 EVALUACIÓN ECONÓMICA ................................................................................. 159 5.3 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................. 160 5.3.1 Conclusiones .......................................................................................... 160 5.3.2 Recomendaciones .................................................................................. 162 5.3.3 Recomendaciones para el corte ............................................................. 162 5.3.3.1 Corte por la izquierda ...................................................................... 162 5.3.3.2 Escuadrado de la chapa ................................................................... 162 5.3.3.3 Prensa chapas .................................................................................. 163
5.3.4 Trabajos futuros ..................................................................................... 163 5.4 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................. 164
xiii
ÍNDICE DE FIGURAS PÁGINA
FIGURA 1.1 DEMANDA VS OFERTA DE MAQUINARIA METAL MECÁNICA ...................................................... 18 FIGURA 1.2 CUELLO DE CISNE ......................................................................................................................... 19 FIGURA 1.3 TOPE TRASERO ............................................................................................................................. 19 FIGURA 1.4 REJA DE PROTECCIÓN ................................................................................................................... 20 FIGURA 1.5 BRAZO DE APOYO ......................................................................................................................... 20 FIGURA 1.6 TAJADERA Y CORTA FILOS ............................................................................................................ 21 FIGURA 1.7 CIZALLA MANUAL ......................................................................................................................... 22 FIGURA 1.8 CURVA CARACTERÍSTICA ESFUERZA‐ DEFORMACIÓN ................................................................... 23 FIGURA 1.9 ESQUEMA PARA LA MEDICIÓN DEL ESFUERZO CORTANTE ........................................................... 24 FIGURA 1.10 CIZALLADO O CORTE DE UNA LÁMINA METÁLICA ENTRE DOS BORDES CORTANTES .................. 26 FIGURA 1.11 BORDES CIZALLADOS CARACTERÍSTICOS DEL MATERIAL DE TRABAJO ........................................ 27 FIGURA 1.12 OPERACIÓN DE CIZALLADO: (A) VISTA LATERAL DE LA OPERACIÓN. (B) VISTA FRONTAL DE
OPERACIÓN DE CIZALLAD EQUIPADA CON UNA CUCHILLA SUPERIOR SESGADA, EL SÍMBOLO V INDICA LA VELOCIDAD DE CORTE ............................................................................................................................ 27
FIGURA 1.13 EL EFECTO DEL CLARO:(A) ES UN CLARO DEMASIADO PEQUEÑO OCASIONA UNA FRACTURA POCO MENOS QUE OPTIMA Y FUERZAS EXCESIVAS. (B) UN CLARO NORMAR OCASIONA UN CORTE ÓPTIMO. (C) UN CLARO DEMASIADO GRANDE OCASIONA REBABA MUY GRANDE................................. 28
FIGURA 1.14 CLARO ANGULAR ........................................................................................................................ 30 FIGURA 1.15 SOBRE POSICIÓN DE ESFUERZOS ............................................................................................... 30 FIGURA 1.16 CIZALLA MECÁNICA .................................................................................................................... 31 FIGURA 1.17 CIZALLA DE POTENCIA HIDRÁULICA ............................................................................................ 33 FIGURA 2.1 VISTA DELANTERA DE CIZALLAFUENTE: ELABORACIÓN PROPIA ................................................... 36 FIGURA 2.2 VISTA LATERAL IZQUIERDA ........................................................................................................... 37 FIGURA 2.3 VISTA SUPERIOR .......................................................................................................................... 38 FIGURA 2.4 DESPLAZAMIENTO VS. ANGULO DE GIROFUENTE: ELABORACIÓN PROPIA ................................... 39 FIGURA 2.5 VELOCIDADES VS. ANGULO DE GIRO ............................................................................................ 39 FIGURA 2.6 ACELERACIONES VS. ANGULO DE GIRO ........................................................................................ 40 FIGURA 2.7 TRANCHA CON PLACAS PARALELAS .............................................................................................. 40 FIGURA 2.8 ESQUEMA ESTÁTICO DE FUERZAS ................................................................................................ 41 FIGURA 2.9 ESQUEMA ESTÁTICO DE FUERZAS 2FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA ........................................... 42 FIGURA 2.10 DIAGRAMA VECTORIAL DEL SISTEMA DE 4 BARRAS ................................................................... 43 FIGURA 2.11 ÁREA DE LA TRANCHA ................................................................................................................ 50 FIGURA 2.12 CHAPAS QUE COMPONES LA TRANCHA ...................................................................................... 51 FIGURA 2.13 MONTANTE VERTICAL ................................................................................................................ 54 FIGURA 2.14 TRAVESAÑO ............................................................................................................................... 55 FIGURA 2.15 PESOS DE LOS SOPORTES LATERALES ......................................................................................... 55 FIGURA 2.16 MESA DE CIZALLADORA .............................................................................................................. 57 FIGURA 2.17 ESCUADRADO DE LA CORTADORA .............................................................................................. 58 FIGURA 2.18 ZONA DE ALIMENTACIÓN ........................................................................................................... 58 FIGURA 2.19 BARRA DE PROTECCIÓN (IZQUIERDA‐BAJADA, DERECHA‐SUBIDA) ............................................. 59 FIGURA 2.20 MESA CON ELEMENTOS ............................................................................................................. 62 FIGURA 2.21 PERFIL ........................................................................................................................................ 63 FIGURA 2.23 MONTANTE VERTICAL Y TRAVESAÑO ........................................................................................ 66 FIGURA 2.24 VIGA CAJÓN TRAVESAÑO ........................................................................................................... 67
xiv
FIGURA 2.25 CARGA EJERCIDAS A LO LARGO DEL TRAVESAÑO ....................................................................... 70 FIGURA 2.26 MOMENTOS EJERCIDOS A LO LARGO DEL TRAVESAÑO .............................................................. 70 FIGURA 2.27 SOPORTES APLICADOS A LO LARGO DEL SOPORTE ..................................................................... 73 FIGURA 2.28 CARGAS APLICADAS A LO LARGO DEL SOPORTE ......................................................................... 75 FIGURA 2.29 MOMENTOS APLICADOS A LO LARGO DEL SOPORTE .................................................................. 76 FIGURA 2.30 PERFIL L, DISPOSICIÓN DE PERNOSFUENTE: ELABORACIÓN PROPIA ........................................... 79 FIGURA 2.31 CUCHILLA DE CIZALLA ................................................................................................................ 81 FIGURA 2.32 SISTEMA DE REGULACIÓN LONGITUDINAL ................................................................................ 82 FIGURA 2.32 DETALLE DEL TOPE TRASERO Y ESQUEMA DE DISTANCIAS ........................................................ 84 FIGURA 2.33 CILINDRO DOBLE EFECTO ........................................................................................................... 88 FIGURA 2.34 FORMA DE SUJECIÓN AL TRAVESAÑO ........................................................................................ 89 FIGURA 2.35 BOMBA DE ENGRANES EXTERIORES ........................................................................................... 92 FIGURA 2.36 PARTES DE BOMBA DE ENGRANES ………………………………………………….……………………………………….92 FIGURA 2.40 DIAGRAMA DE POTENCIA PARA BOMBAS DE ENGRANES EXTERNOS ......................................... 93 FIGURA 2.41 BOMBA DE ENGRANES BOSCH REXROTH ................................................................................... 93 FIGURA 2.39 ESQUEMATIZACIÓN DE DEPÓSITO HIDRÁULICO ......................................................................... 94 FIGURA 2.40 SELLOS ........................................................................................................................................ 95 FIGURA 2.41 VÁLVULA LIMITADORA DE PRESIÓN DE ACCIÓN MANUAL ......................................................... 95 FIGURA 2.42 SERVO VÁLVULA DIRECCIONAL DE 3 ETAPAS .............................................................................. 96 FIGURA 2.43 MANGUERA HIDRÁULICA DE ALTA PRESIÓN ............................................................................... 97 FIGURA 2.44 MEDICIÓN DE LA MANGUERA ARMADA ..................................................................................... 97 FIGURA 2.45 INSTALACIÓN DE LA MANGUERAFUENTE: BOSCHREXROTHAG.COM/PRODUCTOS .................... 98 FIGURA 2.46 ADAPTADOR MANGUERA, AMBOS EXTREMOS........................................................................... 98 FIGURA 2.47 HEMBRA GIRATORIA CURVA, MACHO ASIENTO O‐RING ............................................................. 99 FIGURA 2.48 MANÓMETRO DE GLICERINA, VÁLVULA ANTI RETORNO ............................................................ 99 FIGURA 2.49 DIAGRAMA DE MOVIMIENTOS ................................................................................................. 103 FIGURA 2.50 SALIDA EN ÉMBOLOS EN SECUENCIAFUENTE: ELABORACIÓN PROPIA ...................................... 104 FIGURA 2.51 ACTIVACIÓN DEL SISTEMA II FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA ................................................. 105 FIGURA 2.52 CIRCUITO DE CONTROL ELÉCTRICO II ........................................................................................ 106 FIGURA 2.53 CIRCUITO ELECTROHIDRÁULICO II FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA ......................................... 106 FIGURA 2.54 CIRCUITO DE CONTROL ELÉCTRICO F ........................................................................................ 107 FIGURA 2.55 MOTOR TRIFÁSICO JAULA DE ARDILLA 7.5 HP .......................................................................... 108 FIGURA 2.56CARTUCHO FUSIBLE 14 X 51 MM, 25 A ..................................................................................... 112 FIGURA 2.57 LOTE LLAVES TÉRMICAS MERLÍN Y DISYUNTORES 25(A) ........................................................... 112 FIGURA 2.58 CONTACTOR ABB B‐30 (25AMP CON BOBINA 380V) ................................................................ 113 FIGURA 2.59 PULSADOR CON ENCLAVAMIENTO (PPPN Y PPPN‐CL) / PULSADOR DE SETA CON
ENCLAVAMIENTO ................................................................................................................................. 114 FIGURA 2.60 PANEL DE CONTROLFUENTE: ELABORACIÓN PROPIA ............................................................... 114 FIGURA 2.61 PEDAL DE CONTACTO ELÉCTRICO ............................................................................................. 115 FIGURA 2.62 MANIOBRA ELÉCTRICA ............................................................................................................. 116 FIGURA 2.63DIAGRAMA DE MOVIMIENTOS GENERAL .................................................................................. 117 FIGURA 3.1 ELEMENTOS DE SEGURIDAD ...................................................................................................... 140 FIGURA 3.2 SIGNIFICADO DE LOS COLORES EN SEGURIDAD INDUSTRIAL ...................................................... 141 FIGURA 3.3 CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE UN EXTINTOR DE INCENDIOS ..................................................... 142 FIGURA 3.4 NIVEL DE ACEITE ......................................................................................................................... 143 FIGURA 3.5 PUNTOS DE ENGRASEFUENTE: TECNOLOGÍA MECÁNICA.COM/MANTEAMIENTO EN CORTE ..... 144 FIGURA 5.1 PRENSA CHAPAS ......................................................................................................................... 163
xv
ÍNDICE DE TABLAS PÁGINA
TABLA 1.1 RESISTENCIA AL CORTE DE ALGUNOS MATERIALES .......................................................... 23 TABLA 1.2 MÓDULO DE CIZALLA ......................................................................................................... 25 TABLA 1.3 VALOR DE LAS TOLERANCIAS PARA LOS TRES GRUPOS DE LÁMINAS METÁLICAS ............ 29 TABLA 1.4 TOLERANCIA AL CORTE ...................................................................................................... 29 TABLA 1.5 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA MÁQUINA CIZALLA MECÁNICA ............................ 32 TABLA 1.6 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ........................................................................ 33 TABLA 1.7 MATRIZ DE PONDERACIÓN ................................................................................................ 34 TABLA 2.1 VALORES DE DESPLAZAMIENTOS, VELOCIDADES Y ACELERACIONES .MOSTRANDO LA
VARIACIÓN DE LOS PARÁMETROS BÁSICOS DE LA CUCHILLA VERTICAL CON LOS ÁNGULOS .... 38 TABLA 2.2 DETERMINACIÓN DE R_4 Y Θ_3 ........................................................................................ 44 TABLA 2.3 DETERMINACIÓN DE Ω2 Y Ω3 .........................................................................................
46 TABLA 2.4 CARACTERÍSTICAS DE ACEROS LAMINADOS ...................................................................... 46 TABLA 2.5 ESPECIFICACIONES DEL CILINDRO ...................................................................................... 88 TABLA 2.6 ESPECIFICACIONES DE BOMBA .......................................................................................... 93 TABLA 2.7 ESPECIFICACIONES DE VÁLVULA LIMITADORA .................................................................. 96 TABLA 2.8 ESPECIFICACIONES DE VÁLVULA DIRECCIONAL ................................................................. 96 TABLA 2.9 CARACTERÍSTICAS FUCHS MH 46 – CEPSA ....................................................................... 102 TABLA 2.10 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL MOTOR MARCA ABB ................................................ 108 TABLA 2.11 CAÍDA DE TENSIÓN A PLENA CARGA.............................................................................. 109 TABLA 2.12 CAÍDA DE TENSIÓN EN EL ARRANQUE ........................................................................... 110 TABLA 2.13 CARACTERÍSTICAS DE LOS CONDUCTORES .................................................................... 111 TABLA 2.14 PARÁMETROS DE CORRIENTE ........................................................................................ 111 TABLA 2.15 COMPONENTES ELÉCTRICOS ESPECIFICADOS PARA PROTECCIÓN ................................ 118 TABLA 2.16 COMPONENTES ELÉCTRICOS ESPECIFICADOS DE CONTROL.......................................... 118 TABLA 2.17 ESPECIFICACIONES GENERALES ..................................................................................... 119 TABLA 4.1 RESUMEN DE LOS COSTOS DE FABRICACIÓN .................................................................. 151 TABLA 4.2 COSTO DE MATERIALES .................................................................................................... 152 TABLA 4.3 COSTO DE INSUMOS ........................................................................................................ 152 TABLA 4.4 COSTOS DE MANO DE OBRA ............................................................................................ 153 TABLA 4.5 COSTO DE USO MÁQUINAS – HERRAMIENTAS ................................................................ 153 TABLA 4.6 COSTOS DE MONTAJE ...................................................................................................... 154 TABLA 4.7 RESUMEN DE LOS COSTOS TOTALES ................................................................................ 155 TABLA 4.8 PRECIO DE LA MÁQUINA .................................................................................................. 155 TABLA 4.9 PRECIO DE VENTA PARA LA MÁQUINA ............................................................................ 156 TABLA 5.1 COMPARACIÓN TÉCNICA DE LA CIZALLADORA ............................................................... 157 TABLA 5.2 PRECIO DE LA MÁQUINA IMPORTADA, PUESTA EN LA CIUDAD DE LA PAZ INCLUYENDO
LAS COMISIONES ADICIONALES ................................................................................................ 159 TABLA 5.3 COMPARACIÓN ECONÓMICA .......................................................................................... 160
Anexos.
16
CAPÍTULO I
1 ASPECTOS GENERALES
1.1 Antecedentes
A través de la historia, el ser humano se ha visto en la necesidad de crear
elementos que le permitan trabajar de forma más cómoda. Esta necesidad lo ha
llevado a desarrollar una serie de herramientas, equipos y maquinaria acorde con
sus requerimientos, siendo el principal objetivo lograr que estos elementos sean
cada vez más perfectos, simples, útiles, poli-funcionales y accesibles.
Todo esto ha demandado realizar una constante búsqueda de nuevos
materiales, modelos y técnicas de trabajo. Búsqueda que se ha traducido en un
desarrollo tecnológico que mantiene un ritmo de crecimiento constante hasta
nuestros días.
La industria de manufactura no ha sido la excepción a este proceso de cambio,
ya que la importancia de este sector en el contexto socioeconómico es evidente para
cualquier ciudadano.
Es necesario utilizar chapas de acero en la fabricación de inmobiliaria
doméstica, hospitales, industria en general, estructuras metálicas, etc. Dónde el
proceso de corte de chapas de acero es fundamental.
Debido a que la industria sigue en constante crecimiento en nuestro medio,
pero todavía no cuenta la suficiente información de maquinaria especializada, es de
interés el poder realizar un diseño y dejar la información necesaria para su posterior
fabricación de una máquina cizalladora hidráulica para chapas de acero. En las
ciudades de La Paz y Santa Cruz cuenta con pocas máquinas similares que fueron
adquiridas por medio de importaciones, sabiendo que contamos con el suficiente
17
capital humano profesional y técnico para la fabricación de dicha máquina. Entonces
el presente proyecto está orientado al diseño de una de estas máquinas.
1.2 Planteamiento del problema
¿Es posible diseñar una máquina cizalladora hidráulica para chapas de acero?
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo General - Diseñar una máquina cizalladora hidráulica para chapas de acero.
1.3.2 Objetivos Específicos
- Determinar la potencia de corte para distintos tipos de chapas de acero al
carbono de (0.5 - 6) mm de espesor. - Lograr una forma alternativa para el corte con referencia al accionamiento. - Ampliar los conocimientos sobre los métodos de corte de chapas de acero
al carbono. - Reducir la fatiga de los obreros, mejorando su calidad de trabajo, al evitar
que los mismos realicen el trabajo pesado. - Utilizar materiales existentes en el mercado local.
1.4 Justificación
En nuestro medio la disponibilidad de contar con una máquina cizalladora es
muy restringida. Generalmente esta máquina tiene que ser importada, lo que
conduce a no tener tecnología desarrollada en el diseño de máquinas herramientas
para un proceso en general o especifico. Debido a que los empresarios eligen la
alternativa de comprar tecnología antes que desarrollarla.
El presente proyecto es una ayuda en el campo del diseño1 y la fabricación de
piezas, con la finalidad de mejorar la producción de elementos de chapa que serán
cortadas que es uno de los procesos más importantes en el campo industrial de la
producción.
1 Diseño: conjunto de técnicas y procedimientos destinados a un fin en común
18
En Bolivia la incursión al campo de corte de chapa de acero, se da gracias a la
necesidades de mejorar la tecnología por medio de las exigencias del consumidor,
dando más opciones de aplicación para la elaboración de mejores productos, de
gran aceptación en la elaboración de piezas simples y complejas de toda tamaño,
que ofrezcan buena calidad, garantía y menor tiempo de fabricación.
En la (Fig. 1.1), se muestra las curvas correspondientes a la oferta y la
demanda de la maquinaria utilizada en metal mecánica, publicado por un periódico
de circulación nacional, en la que podemos observar que la demanda en los últimos
años se ha incrementado.
Figura 1.1 Demanda vs Oferta de maquinaria metal mecánica
Fuente: la razón, crecimiento de las empresas metal mecánica en Bolivia 02-03-2010
Es por eso que nace la inquietud de hacer un aporte a la tecnología acorde a
las condiciones humanas y la disponibilidad de materiales.
Así proporcionar una guía para poder diseñar y fabricar una máquina de gran
precisión, facilidad, durabilidad y calidad.
Como la que se presenta en el presente proyecto.
1.5 Límites y Alcances
Para el diseño de esta máquina se debe establecer que las partes por las que
está construida la máquina pueden ser fabricadas en nuestra industria y también
algunas parte puedes ser importadas, además se consiga realizar el corte de chapas
de acero de medio contenido de carbono de una longitud máxima en metros y un
-4000
-2000
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
2004 2006 2008 2010 2012
19
espesor de corte máximo en milímetros, que determinaran las características de la
máquina.
1.5.1 Límites
Para establecer los límites del presente proyecto se recurre a empresas
reconocidas en el medio internacional en la fabricación de maquinaria especializada
como: Nargesa, Feysama, Warcom, Newton entre otros. Los cuales ofrecen productos
para el corte de distintas longitudes de corte (2, 3, 6,12) m, capacidades de corte desde
(0.5 - 20) mm y accionamientos variados. De los cuales se seleccionó como longitud
de 3 m, también un rango de corte de (0.5 - 6) mm, por ser el producto con más
demanda por el mercado internacional.
-La máquina cizalladora constará de una longitud de corte de 3 m
-La máquina cizalladora cortará un espesor máximo de 6 mm
1.5.2 Alcances
- El cuello de cisne2, o comúnmente conocido como escote, es importante cuando necesitamos cortar chapas de longitud superior (Fig. 1.2).
Figura 1.2 Cuello de Cisne
Fuente: http://www.taringa.net/posts/infocizallaconcuellodecisne
- El tope trasero es una pieza mecanizada de fácil ajuste y gran precisión gracias a su correa reforzada con hierro como en la (Fig. 1.3).
Figura 1.3 Tope trasero
2 Es un tipo especial de estructura, con el propósito de usar la totalidad de la cuchilla de corte
20
Fuente: http://www.taringa.net/posts/infocizallatope
- La reja de protección delantera puede levantarse para facilitar el
posicionamiento de la chapa que queremos cortar, si la reja permanece abierta
la máquina no desciende para cortar. Igual pasa con las rejas traseras, si está
abierta la máquina no enciende, como en la (Fig. 1.4).
Figura 1.4 Reja de protección
Fuente: http://www.taringa.net/posts/infocizallatope3
- Brazos de apoyo, los 3 brazos de apoyo constan de un tope superior para
realizar cortes inclinados o dando la medida por delante. Muy útil en chapas
finas que cuelgan en grandes distancias, son los dispositivos que ayudan con
cortes de la totalidad de superficie de corte (Fig. 1.5).
Figura 1.5 Brazo de apoyo
3 http://www.taringa.net/posts/infocizallabrazodeapoyo
21
Fuente: http://www.taringa.net/posts/infocizallabrazodeapoyo
- Conjunto oleo hidráulico de gran resistencia y durabilidad para los trabajos de
presión al que es sometido continuamente, además es uno de los sistemas que
contará con un sencillo control de operación y con carrera previamente
determinada.
1.6 Marco Referencial
1.6.1 Introducción
La tajadera, el tranchete del yunque y los cortafríos (Fig. 1.6), usados por los
herreros durante siglos, han sido las herramientas universales para cortar en frío y
caliente, chapa, palastro y perfiles diversos. El perforado manual de metales
realizado con punzones, experimenta un avance a partir del siglo XVI, al utilizar las
prensas de balancín para punzonar y troquelar chapa y palastro.
Figura 1.6 tajadera y corta filos
Fuente: http://www.taringa.net/historiadelcorte
22
Para la operación de corte de chapa y palastro delgado, producidos por
laminación, se desarrollan tijeras de palanca accionadas manualmente. Durante el
siglo XIX, debido al desarrollo de la siderurgia se incrementa fuertemente la
capacidad de producción.
Hacia finales del siglo XIX, se desarrollan varias máquinas más potentes para
ser accionadas por transmisión. Máquinas para enderezar palastro. Cizallas para
cortar palastro y plegadoras para chapa y palastro delgado.
Por su flexibilidad y facilidad de traslado a pie de obra, las cizallas y punzonadoras
accionadas a mano siguen siendo imprescindibles (Fig. 1.7).
Figura 1.7 cizalla manual
Fuente: http://www.taringa.net/historiadelcorte
1.7 Definición de Cizallado
Se define el cizallado, como el proceso de corte o separación de metal en
forma de placas o planchas sin formación de astillas. Es una operación similar a la
de cortar papel con tijeras y puede realizarse entre dos hojas cizalladoras rectas o
entre cuchillas circulares rotativas.
Aunque las hojas de la cizalladora adoptan la forma de borde curvado de
punzones y matrices en los casos de recorte y perforado, estas también son
operaciones básicas de cizallado.
23
1.8 Propiedades del acero
El acero4 A36 es una aleación de acero al carbono de propósito general muy
comúnmente usado en los Estados Unidos, aunque existen muchos otros aceros,
superiores en resistencia, cuya demanda está creciendo rápidamente.
La denominación A36 fue establecida por la ASTM (American Society for Testing
and Materials).
El acero A36, tiene una densidad de 7860 kg/m³, (0.28 lb/in³). El acero A36 en
barras, planchas y perfiles estructurales con espesores menores de 8 plg (203,2 mm)
tiene un límite de fluencia mínimo de 250 MPA, (36 ksi), (2548 �� ��� ⁄ ). Y un límite
de rotura mínimo de 410 MPa, (58 ksi), (4180 �� ��� ⁄ ). Las planchas con espesores
mayores de 8 plg, (203,2 mm) tienen un límite de fluencia mínimo de 220 MPA, (32
ksi), (2242 �� ��� ⁄ ). Y el mismo límite de rotura.
1.9 Determinación de parámetros para la fuerza de corte
La siguiente tabla es un instrumento básico para realizar cualquier operación
de corte. A continuación la información que nos suministra y la relación entre
diversos parámetros que aparecen e influyen en corte (Tabla 1.1), los mismos que
varían en función al material y las diferentes aleaciones que se le dan a los
materiales con el fin de diferenciar las características de los diferentes materiales.
Tabla 1.1 Resistencia al Corte de Algunos Materiales
Fuente: http://www.aspectos generales de cizallador.html
4 http://es.wikipedia.org/wiki/Acero_A36
24
Debido a que los metales deben ser conformados en la zona de
comportamiento plástico es necesario superar el límite de fluencia para que la
deformacion sea permanerte. En nuestro caso se supera este límite para que se
pueda realizar un corte como en la (Fig. 1.8), se muestra la zona plastica y la zona
elastica, en la que apartir del punto de fluencia se generan dos curvas; la curva
convencional y la curva real.
Figura 1.8 Curva Característica Esfuerza- Deformación
Fuente: http://www.materialesycaracteristicas.com/teensm.html
En el conformado de metales se debe tener en cuenta ciertas propiedades tales
como un bajo límite de fluencia y una alta ductilidad. Estas propiedades son
influeciadas por la temperatura; cuando la temperatura aumeta, el límite de fluencia
disminuye mientras que la ductilidad aumenta.
1.9.1 Módulo de Cizalla
El módulo de elasticidad transversal, también llamado módulo de cizalladura,
es una constante elástica que caracteriza el cambio de forma que experimenta un
material elástico (lineal e isótropo) cuando se aplican esfuerzos cortantes. Este
módulo recibe una gran variedad de nombres, entre los que cabe destacar los
siguientes: Módulo de rigidez transversal, módulo de corte, Módulo de cortadura,
módulo elástico tangencial, módulo de elasticidad transversal. Para un material
elástico lineal e isótropo, el módulo de elasticidad transversal tiene el mismo valor
para todas las direcciones del espacio como en la (Fig. 1.9).
25
En materiales anisótropos se pueden definir varios módulos de elasticidad
transversal, y en los materiales elásticos no lineales dicho módulo no es una
constante sino que es una función dependiente del grado de deformación.
Figura 1.9 Esquema para la Medición del Esfuerzo Cortante
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/M3%B3dulo_de_cizalladura
Cuando la fuerza F que actúa sobre el cuerpo es paralela a una de las caras
mientras que la otra cara permanece fija, se presenta otro tipo de deformación
denominada de cizallamiento en el que no hay cambio de volumen pero si de forma.
Si originalmente la sección transversal del cuerpo tiene forma rectangular, bajo un
esfuerzo cortante se convierte en un paralelogramo. Definimos el esfuerzo como F/A
la razón entre la fuerza tangencial al área A de la cara sobre la que se aplica. La
deformación por cizalla, se define como la razón x/l, dónde x es la distancia horizontal
que se desplaza5 la cara sobre la que se aplica la fuerza y l la altura del cuerpo.
Tal como vemos en la (Tabla 1.2) El módulo de cizalla G es una propiedad
mecánica de cada material. Siendo pequeños los ángulos de desplazamiento
podemos describir experimentalmente el módulo elástico transversal puede medirse
de varios modos.
� = �� ∗ � (1.1)
Dónde: G = módulo de cizalladura o rigidez (N/m2).
� = ángulo de cizalladura (radianes).
5 Movimiento relativo entre dos superficies
26
F = Fuerzo al que está sometido (N). S = sección (m2).
Relación entre los módulos de Young, Poisson y rigidez.
G = �� ∗ �� � (1.2)
Dónde: G = módulo de rigidez (N/m2). E = módulo de Young (N/m2)
� = Coeficiente de Poisson (� > 0, sin unidades)
Tabla 1.2 Módulo de Cizalla
Fuente:http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/solido/torsion.htm
1.9.2 Operación de Corte
El corte de láminas se realiza por la acción de cizalla entre dos bordes afilados.
La acción de cizalla se describe en los cuatro pasos esquematizados en dónde el
borde superior de corte (el punzón) se mueve hacia abajo sobrepasando el borde
estacionario inferior de corte (el dado), como en la (Fig. 1.10).
27
Figura 1.10 Cizallado o Corte de una Lámina Metálica entre dos Bordes Cortantes
Fuente: http://www.materialesycaracteristicas.com/procesodecorte.html
Detalle de cizallado o corte de una lámina metálica entre dos borde cortantes.
- (1) inmediatamente antes que le punzón entre en contacto con el material
- (2) el punzón comienza a comprimir el material de trabajo causando deformación
plástica6
- (3) el punzón comprime y penetra en el material de trabajo formando una superficie lisa
de corte
- (4) se inicia la fractura entre los dos bordes de corte opuestos que separan la lámina.
- Los símbolos v y F indican la velocidad y fuerza aplicada, respectivamente.
Aquí es dónde empieza la deformación plástica del material de trabajo; justo
abajo del redondeado hay una región relativamente lisa llamada “BRUÑIDO”. Esta
resulta de la penetración del punzón en el material antes de empezar la fractura. La
cuchilla superior de la cizalladora de potencia esta frecuentemente “SESGADA”, o
con el efecto Guillotina como se muestra en la (Fig. 1.12), este efecto o forma de
cuchilla es la encargada de reducir la fuerza requerida de corte en la superficie de
contacto. Finalmente en el fondo del borde esta la “REBABA” un filo causado por la
elongación del metal durante la separación final de las dos piezas (Fig. 1.11).
6 Estado de no-recuperación al estado original
28
Figura 1.11 Bordes cizallados característicos del material de trabajo
Fuente: http://www.materialesycaracteristicas.com/procesodecorte.html
Figura 1.12 Operación de cizallado: (a) vista lateral de la operación. (b) vista frontal de operación de cizallad equipada con una cuchilla superior sesgada, el
símbolo v indica la velocidad de corte
Fuente: http://www.materialesycaracteristicas.com/procesodecorte.html
1.9.3 Análisis de Ingeniería del Corte de Láminas Metálicas
Los parámetros importantes en el corte de láminas metálicas son el claro entre
el punzón y el dado, el espesor del material, el tipo de metal, su resistencia al corte
y la longitud de corte. A continuación examinaremos algunos aspectos relaciónados
29
1.9.4 Claro
En una operación de corte, el claro “c” es la distancia entre el punzón y el
dado. Los claros típicos en la operación de prensado convencional fluctúan entre (4
y 8) % del espesor “t” de la lámina metálica. El efecto de los claros inapropiados se
ilustra en la (Fig. 1.13). Si el claro es demasiado pequeño, las líneas de fractura
tiendes a pasar una sobre otra, causando un doble Bruñido y requieren mayor fuerza
de corte. Si el claro es demasiado grande, los bordes de corte pellizcan el metal y
resulta una Rebaba excesiva. En las operaciones especiales que requieren bordes
muy rectos como el rasurado y el perforado, el claro es solamente el 1% del espesor
del material.
Figura 1.13 El efecto del claro:(a) es un claro demasiado pequeño ocasiona una fractura poco menos que optima y fuerzas excesivas. (b) un claro normar ocasiona
un corte óptimo. (c) un claro demasiado grande ocasiona rebaba muy grande
Fuente: http://www.materialesycaracteristicas.com/procesodecorte.html
Un claro correcto depende del tipo de lámina y de su espesor. El claro
recomendado se puede calcular por la siguiente formula:
� = � ∗ � (1.3)
Dónde: c = claro, (mm)
a = tolerancia
t = espesor de material.
30
La tolerancia se determina de acuerdo con el tipo de metal. Los metales se
clasifican por conveniencia en tres grupos dados en la siguiente con un valor “a”
asociado a cada grupo y se muestra en la (Tabla 1.3).
Tabla 1.3 Valor de las Tolerancias para los tres Grupos de Láminas Metálicas
Fuente: http://www.materialesycaracteristicas.com/procesodecorte.tolerancias
Los valores calculados del claro se pueden aplicar al cizallado, o al punzonado
convencional y a las operaciones de perforado de agujeros para determinar el
tamaño del punzón y el dado adecuado. Es evidente que la abertura del dado y el
punzón se tomaran en cuenta por el tipo de materia a trabajar, su espesor debido a
la geometría y la tolerancia de corte se muestra en la (Tabla 1.4).
Tabla 1.4 Tolerancia al Corte
Fuente: http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/11144/1/Memoria.pdf
Para que las formas o pedazos caigan a través el dado, la abertura del dado
debe tener un claro angular entre 1.5° y 2.5°de cada lado. El claro angular se
muestra en la (Fig. 1.14).
31
Figura 1.14 Claro Angular
Fuente: http://www.materialesycaracteristicas.com/procesodecorte.tolerancias
1.9.5 Esfuerzos combinados
El resultado de la operación de corte mostrado en la (Fig. 1.10), nos da como
resultado la producción de un esfuerzo cortante y un esfuerzo de flexión, que se
producen paralelamente y nos produce un esfuerzo combinado que el que se
muestra en la (Fig. 1.15).
Figura 1.15 sobre posición de esfuerzos
Fuente: http://www.resintencemachine.es/shearing-cutandflexion.html
1.10 Alternativas de Solución
Existen varios tipos de cizalla, entre los cuales se nombran a los que son
exclusivamente para chapas metálicas y se pueden destacar los siguientes:
32
1.10.1 Cizallas Mecánicas
La máquina cizalla mecánica es una Cizalla, resistente, con estructura
unificada , engranaje de transmisión abierta y el empleo de los aparatos más
avanzados (interruptor de pie, interruptor manual), bajo ruido, operación y
mantenimiento sencillos. Estructura simple de acero soldada, operación fácil,
atractiva apariencia, bajo consumo de energía. La máquina cizalla mecánica puede
ser ampliamente utilizada en metalurgia, industria ligera, fabricación de maquinaria,
equipo eléctrico y electrónico, mantenimiento de automóviles, fabricación de
hardware y otras industrias de mecanizado de chapas.
Esta máquina cizalla mecánica es una estructura simple y compacta, tiene
funcionamiento flexible y confiable, de fácil mantenimiento para el procesamiento de
chapas que se muestra en la (Fig. 1.16). Y se muestra también las características
de la maquina en la (Tabla 1.5).
Figura 1.16 Cizalla mecánica
Fuente: http://www.huatelimachine.es/2c-mechanical-shearing.html
Tabla 1.5 Características principales de la Máquina cizalla mecánica
Especificaciones Máximo de espesor de corte (mm)
Ancho máximo de corte (mm)
Angulo de corte (°)
Recorrido (veces/min)
Rango de ajuste del tope trasero (mm)
Potencia del Motor (KW)
33
Q11-3x1200 3 1200 2.25 54 350 2.2
Q11-3x1300 3 1300 2.14 54 350 2.2
Q11-3x1500 3 1500 2 54 350 2.2
Q11-4x2000 4 2000 1.30 56 650 5.5
Q11-4x2500 4 2500 1.30 56 650 5.5
Q11-4x3200 4 3200 1.18 56 650 7.5
Q11-6x2000 6 2000 1.45 56 650 7.5
Q11-6x2500 6 2500 1.45 56 650 7.5
Q11-3.5x1200A 3.5 1200 2.25 56 350 3
Q11-3.5x1300A 3.5 1300 2.25 56 350 3
Q11-3.x1500A 3 1500 2.25 56 350 3
Fuente: http://www.huatelimachine.es/2c-mechanical-shearing.html
1.10.2 Cizalla de Potencia hidráulica de Chapas
Una máquina cizalladora hidráulica es una máquina que puede cortar
diversos materiales empleando un diseño de guillotina. Una máquina de la guillotina
aplica el potencial de una hoja cayendo para el corte de tipos específicos de forma
rápida y precisa. Algunas son simples, máquinas montadas en una mesa. Otras son
voluminosas, instaladas en el suelo para cortar pedazos más grandes de metal u
otro material (Fig. 1.16).
Las Máquinas de corte pueden tener diseño hidráulico. Cizalla de potencia hidráulica
de corte vertical ofrecen calidad de corte, regulación de la longitud de corte, tope
trasero, se fabrica en distintas capacidades. Se muestra también las características
de la maquina en la (Tabla 1.6).
- Con tope trasero mecánico, rueda de mano.
- La hoja rectangular viene con cuatro filos7 de corte para una vida útil
extendida.
- Angulo de corte ajustable para reducir la deformación de la hoja
- Con función de corte en sección
7 Considerada al parte de la cuchilla que ataca a la pieza.
34
Figura 1.17 Cizalla de Potencia hidráulica
Fuente: http://www.mercadomachinery.com/teensm.html
Tabla 1.6 Principales características técnicas
Especificaciones Máximo espesor de corte (mm)
Ancho máximo de corte (mm)
Angulo de corte (°)
Recorrido (Veces/min)
Rango de ajuste del tope trasero (mm)
Altura de la superficie de trabajo (mm)
Potencia del Motor (KW)
QC11Y-6x2500 6 2500 1.30 16-35 20-600 800 7.5
QC11Y-6x3200 6 3200 1.30 14-35 20-600 800 7.5
QC11Y-6x4000 6 4000 1.30 10-30 20-600 800 7.5
QC11Y-6x5000 6 5000 1.30 10-30 20-800 900 11
QC11Y-6x6000 6 6000 1.30 8-25 20-800 1000 11
QC11Y-8x2500 8 2500 2 14-30 20-600 800 11
QC11Y-8x3200 8 3200 2 12-30 20-600 850 11
Fuente: http://www.huatelimachine.es/2a-guillotine-shearing.html
35
1.11 Elección de Alternativa de Solución
La elección de la alternativa de solución, se elige una que brinde un corte
longitudinal continuo y permita la regulación del claro para poder realizar el corte de
distintos espesores, dentro del rango del cizallado.
En el proceso de construcción, muchas veces se debe proporcionar capacidad
de corte, analizando la ventajas y desventajas se selecciona la mejor alternativa de
solución pero teniendo en cuenta varios aspectos. Es por eso que analizando las
alternativas previamente expuestas.
Cizalladora mecánica vs. Cizalladora hidráulica, se pone a consideración una
Matriz de ponderación (Tabla 1.7), porque nos garantiza cumplir con todas las
expectativa y cumplir con los objetivos propuestos al principio del presente capitulo.
Tabla 1.7 Matriz de ponderación
Cizalla Mecánica
Cizalla Hidráulica
Longitud de corte 3 m 5 3 m 5 Espesor de corte 3-6 mm 4 2-8 mm 8 Ancho máximo de corte
3200 mm 5 3200 mm 5
Angulo de corte 1.18° 6 1.30° 9
Recorrido 56 veces/min 7 (14 - 30) veces/min 5
Rango de ajuste 650 mm 7 (20 - 600) mm 5
Altura de trabajo 680 mm 4 800 mm 9
TOTAL 5.4 6.6
Fuente: Elaboración propia
36
CAPÍTULO II
2 INGENIERÍA DEL PROYECTO
2.1 Parámetros de Diseño
Para el diseño de una máquina influyen características que deben satisfacer la
durabilidad y el costo que representa, basándose en el principio de corte, el cual nos
servirá para el cálculo de velocidades, fuerza de corte y valores que nos permitan
determinar parámetros críticos.
Los parámetros importantes en el corte de láminas metálicas son el claro entre
el punzón y el dado, el espesor del material, el tipo de metal, su resistencia y la
longitud de corte.
Para establecer los parámetros del presente proyecto se recurre a empresas
reconocidas en el medio nacional e internacional en la fabricación de maquinaria
especializada como: Nargesa, Feysama, Warcom, Newton entre otros. De los cuales
ofrecen productos para el corte, de distintas longitudes de corte (2, 3, 6,12) m,
capacidades de corte desde (0.5 - 20) mm y accionamientos. De los cuales se
seleccionó como longitud de 3 m, también un rango de corte de (0.5 - 6) mm por ser
el producto con más demanda por el mercado, adicionalmente informar del ángulo
de corte respecto de las abscisas.
Para tal efecto utilizaremos los siguientes parámetros:
- Espesor de material a cortar - (0.5 a 6) mm
- Longitud útil de corte - (10 a 3000) mm
- Ángulo de corte - α: (3) ° Grados Sexagesimales
37
2.2 Sistemas y Subsistemas
2.2.1 Sistemas
En el diseño de la máquina cizalladora contaremos con estos tres sistemas
básicamente. - Sistema de Corte
- Sistema Oleo hidráulico
- Sistema de Control
2.2.2 Subsistemas
Los sistemas mencionados se dividen a la vez en varios subsistemas que
nombraremos a continuación (Fig. 2.1; 2.2; 2.3):
El sistema de corte consta de los siguientes subsistemas:
- Trancha; consta de la cuchilla, perfiles, émbolos primarios, guías de corte, pernos de sujeción
- Mesa; consta de la base, sobre mesa, soporte de dado, tope de posición trasero, brazo, pernos de sujeción
- Soporte lateral inferior; consta de placa de unión, cuchilla, cubierta posterior, pernos de sujeción
Figura 2.1 vista delantera de cizalla
Fuente: Elaboración propia
38
El sistema hidráulico consta de los siguientes subsistemas:
- Bomba oleo hidráulica
- Electroválvulas y válvulas
- Cilindros doble efecto
- Margueras de alta presión
- Válvula de estrangulación, válvulas de alivio
Figura 2.2 vista lateral izquierda
Fuente: Elaboración propia
El sistema de control consta de los siguientes subsistemas:
- Conexión a la red
- Subsistema de potencia o fuerza
- Subsistema motor
- Subsistema de protección
- Fusibles
- Termo magnéticos
- Bastón de control
- Diagrama de movimientos
39
Figura 2.3 vista superior
Fuente: Elaboración propia
2.3 Diagramas de Desplazamiento, Velocidad y Aceleración.
Tabla 2.1 Valores de Desplazamientos, Velocidades y Aceleraciones .Mostrando la variación de los parámetros básicos de la cuchilla vertical con los ángulos
Fuente: elaboración propia
40
Figura 2.4 Desplazamiento vs. Angulo de Giro
Fuente: elaboración propia
Figura 2.5 Velocidades vs. Angulo de giro
Fuente: elaboración propia
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Elev
acio
n
(mm
)
Angulo de Giro ϴ (°)
Diagrama de Desplazamientos
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Elev
acio
n
(mm
)
Angulo de Giro ϴ (°)
Diagramana de Velocidades
41
Figura 2.6 Aceleraciones vs. Angulo de giro
Fuente: elaboración propia
2.4 Sistema de corte
2.4.1 Diseño de Trancha
La trancha es el elemento de la cizalladora que tiene un movimiento de
ascenso y descenso que produce el corte de la chapa de acero, cumpliendo la
función de un corte gradual para reducir la fuerza de corte sosteniendo a la cuchilla
superior (Fig. 2.7).
Figura 2.7 Trancha con placas paralelas
Fuente: elaboración propia
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Elev
acio
n
(mm
)
Angulo de Giro ϴ (°)
Diagrama de Aceleraciones
42
2.4.1.1 Análisis Estático de Sistemas de la Trancha
Figura 2.8 Esquema estático de fuerzas
Fuente: elaboración propia
∑ � = � ; ∑ � = 0 (2.1)
∑ �� = 0 ; �� − �� + �� − �� = 0 (2.2)
∑ �� = 0 ; ���� − ���� + ���� = 0 (2.3)8
Dimensiones por las tablas con catálogos de Anexos
Dónde : ��: reacción de la trancha (��)
��: reacción de la mesa (��)
��: peso de la tracha (��)
��: peso de la montante vertical (��)
��: distancia de la trancha respecto del punto o (m)
��: distancia de la mesa respecto del punto o (m)
��: distancia del travesaño (m)
��: distancia de la trancha respecto del punto (m)
Despejando de la anterios ecuación Rb:
�� = ���� + ������ = �� = 31.3(��)
8 ESTATICA, R.C. Hibeler, Editorial Mc Graw Hill, Tercera Edición.
43
Este valor lo reemplazamos en la ecuación de fuerzas:
�� = �� − �� + �� = �� = 7.11(��)
2.4.1.2 Esquematizacion del Momento de Impacto
Figura 2.9 Esquema estático de fuerzas 2
Fuente: elaboración propia
� � = � ; � � = 0 ∑ �� = 0 ; �� − �� + �� − �� + �� = 0 (2.4)9
∑ �� = 0 ; ���� − ���� + ���� + ���� = 0 (2.5)
Despejando de la ecuación (2.5) en termino �� y lo reemplazamos en la ecuación (2.4) para determinar ��:10
�� = ���� + ���� + ���� + ������ − ��
�� = −31.4 (��)
9 TIMOSHENCO, Resistencia de Materiales, James M. Gere, 5ta. Ed.
10 SHAUM, Resistencia de Materiales, William A. Nash, Editorial Mc Graw Hill, Nueva Edición.
44
Con el valor obtenido de �� determinamos �� en la ecuación, con las dimensiones por las tablas con catálogos de Anexos:
�� = �� − �� + �� − ��
�� = 62.8 (��)
Dónde ��: reacción de la trancha (��)
��: reacción de la mesa (�� )
��: peso de la tracha (��)
��: peso del travesaño (��)
��: distancia de la trancha respecto del punto o (m)
��: distancia de la mesa respecto del punto o (m)
��: distancia del travesaño (m)
��: distancia de la trancha respecto del punto (m)
��: distancia de la relación de la mesa (m)
��: relación de la matriz (��)
2.4.1.3 Análisis Cinemático de la Trancha
Figura 2.10 Diagrama vectorial del sistema de 4 barras
45
Fuente: elaboración propia
Dónde : ��: vector del eslabon1 (fijo)
��: vector del eslabon 2 (leva)
�!: vector del eslabon 3 (biela)
�!: vector del eslabon 4 (distancia de avance)
Aplicando los numeros complejos:
Aplicando Euler:
Tenemos:
"! = �#$%� &'* ,-/ 5*%'* ,-/ 59'< > (2.6)11
�? = �� sin "� − �� sin "� + �! sin "!
"! = 104.4(°) ; �? = 0(�)
11 DISEÑO DE MAQUINARIA, Robert L. Norton, Editorial Mc Graw Hill, Segunda Edición
46
Tabla 2.2 Determinación de R_4 y θ_3
Fuente: elaboración propia con la ayuda de tablas con catálogos de Anexos
2.4.1.4 Determinación de las Ecuaciones de Velocidad
Partiendo de la ecuación y derivando con respecto la tiempo:
�?AB5? = ��AB5� + �� "�AB5� + �! "!AB5! (2.7)12
Se igualan los terminos reales e imaginarios utilizando las equivalencias de
Euler y considerando que "4 es 90° se tiene:
�? ∗ 0 = �� cos "2 + �! "! cos "3
�? ∗ 1 = �� sin "2 + �! "! sin "3
Tambien se sabe que "� = C2 � "! = C3, reemplazando en la ecuación:
12 DISEÑO DE MAQUINARIA, Robert L. Norton, Editorial Mc Graw Hill, Segunda Edición
47
0 = �� cos "2 + �! C3 cos "3 (2.8)13
�? = �� sin "2 + �! C3 sin "3 (2.9)
Ahora se determina C3 sabiendo que �� = �� C2 de 2.9
C3 = − 2�� C2 cos "2�! cos "3
Se sabe que �? = D? entonces de la ecuación 2.10 de obtine:
D? = 2�� C2 sin "2 + �! C3 sin "3
Se tiene como dato, obtenido del catalogo de especificaciones por las empresa
que la velocidad de trabajo para del corte de 0.2 m/s. en funcion de nuestra fuerza
de corte es de 720(kN). Los resultados obtenidos de C2 � C3 se muestran en la
(Tabla 2.3).
13 DISEÑO DE MAQUINARIA, Robert L. Norton, Editorial Mc Graw Hill, Segunda Edición
48
Tabla 2.3 Determinación de ω2 y ω3
Fuente: elaboración propia con ayuda de tablas con catálogos
2.4.1.5 Análisis Dinámico de Corte
Para poder determinar de corte a utilizar se utiliza la siguiente (Tabla 2.4).
Tabla 2.4 Características de Aceros Laminados
Fuente: http://www.aspectos generales de cizallador
49
Es importante estimar la fuerza de corte por rotura porque de esta manera se
termina el tonelaje de la máquina, en este caso para el caso mas critico.14
� = E ∗ � ∗ F (2.10)15
� = 40 �H� ∗ 6I10%! � ∗ 3�
� = 720 (��)
Dónde : F: Fuenza de corte (��)
E: Resistencia al corte (�H�)
�: Espesor maximo de corte (m)
F: Longitud de corte (m)
Sería el caso más crítico donde se analiza el máximo espesor de corte, pero
este valor reducirá con el ángulo de corte, que sería el efecto guillotina.
Se debe tener en cuenta que la rotura es diferente al corte, es por eso que este
valor no se toma en cuenta para los cálculos posteriores.
Si se conoce la resistencia al corte, se puede estimar la fuerza de corte
mediante el uso de la resistencia a la tensión de corte, de la siguiente manera.16
� = JE ∗ � ∗ F (2.11)17
� = 32 �H� ∗ 6I10%!� ∗ 3�
� = 576 (��)
la ecuacion anterior estima la fuerza de corte, suponiendo que el corte entero
se hace al mismo tiempo a todo el largo del borde de corte, en este caso la fuerza
será máxima. Es posible reducir la fuerzas de corte usando un borde de corte
14 Fundamentos de Manufactura Moderna, Materiales, Procesos Y Sistemas Mikell P. Groover
15 Procesos de Manufactura, Bawa, Editorial Mc Graw Hill.
16 Fundamentos de Manufactura Moderna, Materiales, Procesos Y Sistemas Mikell P. Groover
17 Procesos de Manufactura, Bawa, Editorial Mc Graw Hill
50
sesgado en el punzón o en le dado, el ángulo (llamado ángulo de corte) distribuye el
corte en el tiempo y reduce la fuerza que experimenta en cada momento.
La reducción de la fuerza de corte con un ángulo de cizalladura de 3°
sexagesimales es de 40%
�� = 576 (��) ∗ 0.6 (2.12)18
�� = 346(��)
De cualquier manera, la energía total requerida en la operación es la misma,
ya sea concentre en un breve momento o se distribuya sobre un periodo las largo.
2.4.1.6 Momento de Inercia de la trancha y mesa
Para la trancha tenemos, la inercia con respecto a su centro de masa,
Momentos de Inercia obtenidos con la ayuda de tablas con catálogos de Anexos:19
LM = N?O (3 P� + 4Q�) (2.13)
Dónde : LM: momento inercia de la trancha (� ��)
LR: momento inercia del soporte lateral (� ��)
L�: momento inercia de la mesa (� ��)
Utilizando Steiner se tiene:
S� = L� + �� ∗ (PN� ) (2.14)
S� = 212(� ��)
�T = 152(� �)
Dónde : S�: momento de inercia respecto del eje del motor (� ��)
L�: momento de inercia de la mesa respcto CM (� ��)
18 Fundamentos de Manufactura Moderna, Materiales, Procesos Y Sistemas Mikell P. Groover
19 Datos obtenidos con la ayuda de tablas con catálogos de anexos
51
��: masa de trancha (�� )
PN: distancia de inercia de soporte paralelo ((�)
�T: momento angular del motor
La potencia necesaria para vencer el momento de inercia de masa.
�� = �T ∗ U (2.15)20
�� = 3.8 (��)
Dónde : �T: momento angular del motor
U: velocidad de rotacion de la pieza (rpm)
��: potencia necesaria para vencer el momento (��)
Para la leva tenemos, la inercia respecto a su centro:
L� = ∫ W� P� (2.16)
Dónde r se obtiene de la ecuación de la leva, que es:
� = W = F(5X − ��Y $AU �Y5X ) (2.17)21
L� = 75.5(� ��)
L� = � ∗ P�8
L� = 6.76(� ��)
Dónde : �: masa del area ocupada por transmision de fluido (�� )
P: Diámetro del área que ocupa la transmision de fluido(m)
L�: momento de inercia de la masa(� ��)
Pero la inercia de esta área respecto al centro de masa es :
20 DISEÑO DE MAQUINARIA, Robert L. Norton, Editorial Mc Graw Hill, Segunda Edición
21 SHIGLEY, J; Diseño en Ingeniería Mecánica; Editorial Mc Graw Hill, Sexta Edición; 2002
52
LZ� = L� + �ℎ� (2.18)22
LZ� = 24.1(� ��)
Por lo tanto la inercia de la trancha compuesta por:
L\ = L� − LZ�
Dónde : L�: momento de inercia 1 respecto a su CM (� ��)
LZ�: momento de inercia respecto al CM del área 1 (� ��)
L\: momento de inercia de la trancha respecto a su CM(� ��)
Utilizando Steiner se tiene:
S� = L\ + �� ∗ (PN� )
S� = 804(� ��)
�T = 5.76(� �)
Dónde : S�: momento de inercia respecto del eje del motor (� ��)
L\: momento de inercia de la trancha respecto a su CM(� ��) ��: masa de la trancha (��)
PN: distancia de la inercia del soporte paralelo del motor (m)
Se calcula la potencia necesaria para vencer el momento de inercia de masa:
�\ = �T ∗ U
�\ = 7.3(��) �\: potencia para momento de inercias de masa(��)
2.4.1.7 Análisis Dinámico del Sistema de Trancha y montante vertical
Figura 2.11 Área de la trancha
22 SHIGLEY, J; Diseño en Ingeniería Mecánica; Editorial Mc Graw Hill, Sexta Edición; 2002
53
Fuente: elaboración propia
� = D ∗ ] (2.19)
V = A ∗ e (2.20)
�� = 2�� + �� + �! + �? + �` + �a Dónde : b: área (��)
A: espesor (m)
]: densidad del material de la tracha (df�3)
��: peso soporte superior (N)
El peso del montante vertical está compuesto por los siguientes datos obtenidos
con la ayuda de tablas con catálogos de anexos
2.4.1.8 Cálculo de las dimensiones de la Trancha
Figura 2.12 Chapas que compones la trancha
Fuente: elaboracion propia
54
g = ] ∗ A ∗ b
gh = 628 (��)
Dónde : w: Peso total de la trancha 2.5 ∗ 10! (��)
gh: Peso por chapa 588 (kg)
z: Numero de hojas a utilizar
]: Densidad del acero 7.85 ∗ 10! (��/�!)
e: Espesor de las hojas de la chapa a utilizar 0.025 (m)
A: Área de sección de la trancha (��)
k = llm ; k = 3.98 ≈ 4 (2.21)
Por lo tanto se asume que la trancha estará compuesta por 4 hojas de chapas
de acero de las siguientes dimensiones.
Dimensiones por tablas de catálogos de Anexos.23
b: Largo de la chapa 3 (�)
h: Alto de la chapa 1 (�)
e: Espesor de la chapa 0.025 (m)
a: Ancho total de la trancha 0.1 (�)
Para asegurar la resistencia de la trancha debido a momentos flexionantes se determina su deformación máxima.
�NTr = − ` t �u!O` vw (2.22)
���I = 9.8 ∗ 10%a(�)
Dónde : W: Carga distribuida 49 (�� �)
L: Longitud de la trancha 3 (�)
E: Módulo de elasticidad 206(GPa)
23 Datos obtenidos con la ayuda de tablas con catálogos de anexos
55
S Inercia centro de gravedad trancha 2.5 ∗ 10�� (�?)
2.4.1.9 Cálculo del número de Pernos de Sujeción
La fuerza ejercida en las chapas que conforman la trancha es:
�xh = yz{ (2.23)
Dónde : �xh: Fuerza ejercida por la chapa (��)
�x: Fuerza aplicada (��)
z: Número de cortes en la chapas
|: Factor de mayoración 1.5
Se utilizan pernos Grado 8.8, se adopta k} = 10 pernos
~ = yzm{��� ≤ 5 ER� (2.24)
P = � ? yzmY {� ` ��� => P = 9.88 ∗ 10−3� (2.25)
Se elige un diámetro de d=12mm.
Dónde : k} : Número de pernos
b}: Área del perno (��)
E�: Resistencia de fluencia 250(MPa)
Determinación del factor de seguridad de los pernos utilizando la anterior ecuación.
~ = �xhk}b} ≤ 5 ER� ; ~ = 220(�H�) ≤ 5ER�
� = ER�~ > 4 ; � = 1.47
Para el cumplimiento del factor de seguridad se determina el número de pernos
� = 4 = ���� (2.31)
~ = 81(�H�) => ~ = 8 = �xhk}b}
k} = 27.1 �AWU#$
56
Se asume 30 pernos, por lo tanto se obtiene:
~ = 74(�H�)
� = 4.42
Dónde : k} : Número de pernos
b}: Área del perno (��)
�: Factor de seguridad
~: Esfuerzo cortante (�H�)
La fuerza de precarga es: �� = 9 b� E� => �� = 4.1 ∗ 10!(��)
Dónde : b�: Área de esfuerzo de tensión 0.08424 (��) ,
E}: Resistencia de prueba E� 250(�H�)
��: Fuerza de precarga (��)
J = � P�� (2.26)
J = 9.9 ∗ 10!(�� �)
Dónde : J: Torque máximo (�� ��) ,
k: Coeficiente de perno galvanizado
P: Diámetro del perno (�)
2.4.2 Montante vertical
El montante es el elemento de la cizalladora que no tiene un movimiento y
soporta a la trancha, es parte de estructura principal dónde también se posiciona la
caja de subsistema de potencia.
Figura 2.13 Montante vertical
24 Tabla 8-1 J.Shigley
57
Fuente: elaboración propia
2.4.2.1 Momento de Inercia de la Trancha y travesaño
Figura 2.14 Travesaño
Fuente: elaboración propia
58
Figura 2.15 Pesos de los soportes laterales
Fuente: elaboración propia
La inercia dela trancha está compuesta por la inercia de cada una de la áreas
por las que está conformada.
La inercia con respecto al centro de masa es:
Sx� = S�+�� ∗ Px�
Dónde : S�: Momento de inercia del área respecto CM (� ��)
Sx�: Momento de inercia respecto CM de la trancha (� ��)
S�: Momento de inercia de trancha respecto a su CM (� ��)
Utilizando Steiner respecto del eje del motor.
S� = S� + �� ∗ P�
Dónde : S�: Momento de inercia respecto del eje del motor (� ��)
S�: Momento de inercia de trancha respecto a su CM (� ��)
��: masa de la trancha (�� )
P: distancia de la trancha al eje del motor ( �)
�T: Momento angular de la trancha (� �)
Se calcula la potencia necesaria para vencer el momento de inercia de la masa:
�� = �T ∗ U
Dónde : �T: Momento angular de la trancha (� �)
�\: potencia para vencer el momento de inercias de masa(��)
U: velocidad de rotacion de la pieza (rpm)
59
La inercia de la montante superior esta compuesto por la inercia de cada una de la áreas por la que esta conformada. La inercia de lateral respecto a su centro de masa es:
S� = N�� (�� + ℎ�)
Sx� = S� + �� ∗ (P�)�
Dónde : S�: inercia del área respecto a su CM (� ��)
Sx�: inercia del área respecto al CM del soporte lateral(� ��)
��: masa del área (�� )
P�: distancia del área respecto al CM de la montante vertical ( �)
La inercia total del montante está compuesto por las inercias de todo las partes por las que está conformada.
Datos obtenidos con la ayuda de tablas con catálogos de anexos25
SR = 2S� + S}� + S}� + S}! + S}? + S}`
Utilizando Steiner respecto del eje del motor.
S� = SR + �R ∗ P� (2.27)
S� = 146 (� ��) �T = 149 (� �)
Dónde : S�: Momento de inercia respecto del eje del motor (� ��)
SR: Momento de inercia del soporte travesaño (� ��)
�R: masa del travesaño (�� )
P: distancia del travesaño al eje del motor ( �)
�T: Momento angular
25 Datos obtenidos con la ayuda de tablas con catálogos de anexos
60
2.4.3 Diseño de mesa
La mesa es el elemento de la cizalladora que no tiene un movimiento que
produce el corte de la chapa de acero en la parte inferior de la misma, sosteniendo
a la cuchilla inferior.
Figura 2.16 Mesa de cizalladora
Fuente: elaboración propia
Antes de comenzar a trabajar con la cortadora, es necesario realizar una
operación de calibrado o ajuste que asegure que el corte de las chapas se realiza
de forma perpendicular a la escuadra de la zona de alimentación.
61
Figura 2.17 Escuadrado de la cortadora
Fuente: elaboración propia
Tope o escuadra: esta pieza establece un tope, formando un ángulo recto
perfecto con la cuchilla, a modo de escuadra. Antes de comenzar un trabajo
debemos asegurarnos que el corte se realiza exactamente formando 90º con este
tope. Se realiza el corte de la chapa apoyándola a este tope, se mide el ángulo
obtenido en el corte y se corrige el tope si es necesario.
Figura 2.18 Zona de alimentación
Fuente: tecnología mecánica.com/corte
2.4.3.1 Barra de protección La barra de protección debe estar bajada antes de comenzar un trabajo. Cuando la barra está levantada la máquina no realiza los cortes.
62
Figura 2.19 Barra de protección (Izquierda-bajada, derecha-subida)
Fuente: tecnología mecánica.com/corte
2.4.3.2 Determinar de la Potencia Máxima disponible
Se establece que la potencia máxima disponible es la sumatoria de la potencia de arranque para las masas y la potencia necesaria de corte.
HNTr = �� ��� (2.28)
Dónde : �T: Potencia de arranque para las masas (��)
�}: Potencia necesaria para el corte (kW)
�: Rendiminento
� = �� �N (2.29)
� = 67
Dónde : �N: Rendiminento de motor 86
Para la potencia de arranque de las masas se tiene:
�T = �� + �� + �R + �\ + ��
Para la potencia de corte se tiene, determinación del esfuerzo máximo en la chapa
�� = �� ∗ �S
�� = � ∗ � => �� = 4.9I10a(� �)
S = 2� ∗ �!12 => S = 3.6I10! (�4)
63
Por lo tanto el esfuerzo máximo es:
�� = 4.09I10` (H�)
Dónde : ��: Momento flexiónante (� �)
c: Distancia del eje neutro al esfuerzo máximo (m)
l: Momento de inercia (�?) b: ancho de perfil a cortar (m)
t: Espesor de la chapa a cortar (m)
��: Esfuerzo flexiónante máximo (H�)
Se determina la energía de deformación para la chapa
� = ��v ����� + ��!� − 2� ∗ (�����!)� => � = 1.02I106(H�) (2.30)26
Dónde : ���: Esfuerzo flexiónante de tracción (H�) ��!: Esfuerzo flexiónante de compresión (H�)
E: Módulo de elasticidad del acero 206(GPa)
v: Relación de la poisson para acero
U: Energía de deformación
Expresando esta energía como trabajo tenemos:
� = 10.2 ∗ 10!(�� �)
�} = t� => �} = 4.3(��) (2.31)
Dónde : W: Trabajo necesario para cortar la chapa (� �)
t: Tiempo de corte (s)
26 SHIGLEY, J; Diseño en Ingeniería Mecánica; Editorial Mc Graw Hill, Sexta Edición; 2002
64
2.5 Diseño de Elementos
2.5.1 Cálculo y Diseño del Sistema Trancha y sus Elementos
2.5.1.1 Cálculo de los Pernos de Sujeción de la cuchilla en la Trancha
Se utilizara pernos Grado 8.8. Se adopta 10 pernos
~ = �xhk}b} ≤ 5 ER�
P = � 4 �xh� k} 5 ER� => P = 13 ∗ 10! (�)
Asumiendo d=16 mm
Dónde : k} : Número de pernos
�x: Fuerza aplicada (��)
P: Diámetro del perno (�)
Determinación del factor de seguridad de los pernos
~ = 248(�H�)
� = ER�~ > 4 => � = 1.31
Para cumplir el factor de seguridad deseado determinar el número de pernos
� = 4 = ER�~ ~ = 81(�H�) => ~ = 8 = �xh
k}b}
k} = 30 �AWU#$ Por lo tanto se obtiene: ~ = 83(�H�)
Dónde : k} : Número de pernos
b}: Área del perno (��)
E�: Resistencia de fluencia 250(�H�)
�: Factor de seguridad
65
~: Esfuerzo cortante (�H�)
La fuerza de precarga es: �� = 75 b� �� = 6.4 ∗ 10!(��)
Dónde : b�: Área de esfuerzo de tensión 0.1527 (��) ,
E}: Resistencia de prueba E� 250(�H�)
��: Fuerza de precarga (��)
J = � P�� => J = 20.5 ∗ 10!(�� �)
Dónde : J: Torque máximo(�� �)
k: Coeficiente de perno galvanizado 2
P: Diámetro del perno (��)
2.5.2 Cálculo y Diseño del sistema mesa y sus elementos
Figura 2.20 mesa con elementos
27 Tabla 8-1 J.Shigley
66
Fuente: elaboracion propia
2.5.2.1 Cálculo de las dimensiones de la Mesa Inferior de la sección media
b = � ∗ �
b� = 0.64�� = b!
b� = 0.48�� = b?
Para la sección de b`, está formada por hojas de chapa de acero de espesor 25.4 mm, por lo tanto para determinar el número de hojas se tiene:
k = g`gh => k = 5.91 ≈ 6 ℎ#��$ Dónde : gh: Peso de la masa inferior 34.2 ∗ 10!(�� )
g`: Peso de la sección media 5.7 ∗ 10 !(�� )
k: Número de hojas
Adoptamos que la masa inferior de sección de área estará compuesta de 6 hojas de chapas de acero de las siguientes dimensiones.
Dimensiones por tablas de catálogos de Anexos.
b: Largo de la chapa 3 (�)
h: Alto de la chapa 0.9 (�)
e: Espesor de la chapa 0.025 (�)
a: Ancho total de la masa inferior de sección 0.15 (�)
2.5.2.2 Cálculo del número de Pernos a utilizar para la unión de chapas
Figura 2.21 Perfil
67
Fuente: elaboracion propia
Para asegurar la resistencia de la trancha debido a momentos flexionantes se determina su deformación máxima, y pernos de Grado 8.8
�xh = �x + g�
~ = �xhk}b} ≤ 5 ER�
P = � 4 �xh� k} 5 ER� => P = 19 ∗ 10!( �)
Se elige un diámetro de d=20mm.
Dónde : k} : Número de pernos
�xh: Fuerza aplicada (��)
P: Diámetro del perno (�)
Determinación del factor de seguridad de los pernos utilizando la ecuación anterior parte homologa a la inferior
~ = 333(�H�)
� = ER�~ > 4
Para el cumplimiento del factor de seguridad se determina el número de pernos
� = 4 = ER�~ ; ~ = 81 (�H�) = �xhk}b}
k} = 243 �AWU#$ Se asume 25 pernos, por lo tanto se obtiene:
~ = 74 (�H�)
� = 4.3
Dónde : k} : Número de pernos
b}: Área del perno (��)
�: Factor de seguridad
68
E�: Resistencia de fluencia 250(MPa)
~: Esfuerzo cortante (MPa)
La fuerza de precarga es: �� = 75 b� E�
�� = 9.9 ∗ 10! (��)
Dónde : b�: Área de esfuerzo de tensión 0.2 (��)
E}: Resistencia de prueba E� 250(�H�)
��: Fuerza de precarga (��)
J = � P�� J = 39 ∗ 10!(�� ��)
Dónde : J: Torque máximo(�� �)
k: Coeficiente de perno galvanizado 2
P: Diámetro del perno (�)
2.5.2.3 Cálculo de los Pernos de Sujeción a utilizar para la unión de la sección media
�xh = �x + g�
�xhh = �xhk
�xhh = 10.2 ∗ 103 | (��)
�xhh = 15.4 ∗ 103 (��)
Dónde : �xh: Fuerza aplicada (��)
�xhh: Fuerza ejercida por la chapa (��)
z: Número de cortes en la chapas
|: Factor de mayoración 1.5
Se utilizan pernos Grado 8.8, se adopta k} = 10 pernos
~ = �xhhk}b} ≤ 5 ER� , P = � 4 �xhh
� k} 5 ER� => P = 7.8 ∗ 10! (�)
69
Se elige un diámetro de d=10mm.
Dónde : k} : Número de pernos
b}: Área del perno (��)
E�: Resistencia de fluencia 250(�H�)
Determinación del factor de seguridad de los pernos
~ = �xhk}b} ≤ 5 ER�
~ = 199 (�H�) ≤ 5 ER�
� = ER�~ > 4 => � = 1.63
Para el cumplimiento del factor de seguridad se determina el número de pernos
� = 4 = ER�~ ~ = 81(�H�) = �xh
k}b} , k} = 24.52 �AWU#$ Se asume 25 pernos.
2.5.3 Cálculo de Diseño del travesaño y sus elementos
Figura 2.22 montante vertical y travesaño
Fuente: elaboracion propia
70
2.5.3.1 Cálculo de la unión Travesaño con la Trancha
La fuerza ejercida por la móntate es:
�\ = �x + g� �\ = 51.3 ∗ 10! (��)
Dónde : �x: Fuerza de corte (��) g�: Peso de la trancha (��)
�\: Fuerza aplicada (��)
Determinación de la carga cortante primaria directa
�h = �\4 k}
�h = 2.1 ∗ 10!(��)
Determinación de la carga cortante secundaria debido a torsión:
�hh = �� �����*9 �99 �<9 �u9 ��9 � 9 (2.32)
�� = y¡? ∗ ¢ (2.33)
�� = 1.28 ∗ 10a (�� �)
�hh = 2.1 ∗ 10! (��)
La carga resultante cortante es: �� = √�h� + �hh�
�� = 3.05 ∗ 10!(��)
2.5.3.2 Determinación del Factor de Seguridad del travesaño
Figura 2.23 Viga cajón travesaño
71
Fuente: elaboración propia
Determinación de las reacciones
� �r = 0
� − ��h − ��h − ��h − ��h = 0
� = 21 ∗ 10!(��)
� �� = 0
�x − �� − �� − �� + �� = 0
� �Z = 0
�� ∗ (I� + I�) + �� ∗ (I� − I�) + �� ∗ (I� − I�) − �x ∗ (I� − I�) = 0
�� = �x ∗ (I� − I�)−�� ∗ (I� − I�) − �� ∗ (I� + I�)(I� − I�)
�� = 62.8 ∗ 10!(��)
�� = �� + �� + ��−�x
�� = 17.6 ∗ 10!(��)
Dónde : �x: Fuerza de corte 5.45 (MPa)
��: reacción de la trancha (kg)
��: reacción de la mesa (kg)
F: Longitud total 3 (m)
72
��: peso de la tracha 260(kg)
��: peso del travesaño 264 (kg)
��: distancia de la reacion de mesa 154 (kg)
��: distancia del peso de la tracha 2.03 (m)
��: distancia del travesaño 0.62 (m)
��: distancia de la reacción del rodillo 0.18 (m)
Determinación de los diagramas de carga y momentos flectores
Tramo 1: � ��� = 0
D� + �x − �� = 0
D� = −46.8 ∗ 10! (��)
� �� = 0
�� + �� ∗ (I. − �) − �x ∗ (I. − �) = 0
� = F − I� Si x es 0 tenemos: �� = �x ∗ (−F + I�) − ��(−F + I�)
�� = −2.3 ∗ 10a(�� �)
Si x es F + I� tenemos: �� = �x ∗ (I� − I�) − ��(I� − I�)
�� = 22 ∗ 10a(�� �)
Tramo 2 ∑ ��� = 0
D� + �x − �� − �� = 0
D� = 16 ∗ 10!(��)
� �� = 0
�� + �� ∗ (I. − �) − �x ∗ (I. − �) + ��(I − �) = 0
� = F − I�
Si x es F + I� tenemos:
�� = �x ∗ (I� − I�) − ��(I� − I�) + ��(I� − I�)
73
�� = 77 ∗ 10a(�� �)
Tramo 3 ∑ ��! = 0
D! + �x − �� − �� − �� = 0
D! = −17.6 ∗ 10! (��)
� �! = 0
�! + �� ∗ (I. − �) − �x ∗ (I. − �) + ��(I − �) + ��(I − �) = 0
� = F − I�
Si x es F + I� tenemos:
�! = �x ∗ (I� − I�) − ��(I� − I�) − ��(I� − I�) − ��(I� − I�)
�! = −50.3 ∗ 10! (�� �)
Si x es F tenemos:
�? = �x ∗ (I�) − ��(I�) − ��(I�) − ��(I�) + ��(I�)
�? = −50.3 ∗ 10! (�� �)
Figura 2.24 Carga ejercidas a lo largo del travesaño
Fuente: elaboracion propia
-50000
-40000
-30000
-20000
-10000
0
10000
20000
0 500 1000 1500 2000 2500
Carg
a (k
g)
Distancia (mm)
Diagrama de carga
Series1
74
Figura 2.25 Momentos ejercidos a lo largo del travesaño
Fuente: elaboracion propia
Se determina el momento de inercia dónde se obtiene el mayor momento
flexiónate. Cuando la distancia es de 50 mm tenemos una altura de 488 mm
S{ = �¤∗¥<�� + 2 &T∗¤<
�� + � ∗ A ∗ ��> (2.34)
¦ = S{�
¦ = 1.67 ∗ 10!
Se determina el factor se seguridad debido a la mayor carga dinámica en la
viga cajón aplicando la ecuación de Goodman modificada.
§��¨ + §��©ª = �� (2.35)
�� = 22.6 ∗ 10a (�� �)
�« = −2.3 ∗ 10a (�� �)
�T = �� − �«2
�T = 12.4 ∗ 10a
�N = �� + �«2
-5000000
0
5000000
10000000
15000000
20000000
25000000
0 500 1000 1500 2000 2500
mom
ento
s(kg
mm
)
Distancia (mm)
Diagrama de momentos
Series1
75
�N = 10.1 ∗ 10a
�T = �T¦
�T = 75(�H�)
�N = �N¦ , �� = 61(�H�)
Determinación de los factores de modificación para el límite de fatiga. Tomando un acero AISI 1040
E¬� = 113(��$) ; 11(�H�)
E¤ = 86(��$) ; 8.4 ((�H�)
Tomando en cuenta que el límite de fatiga de probeta es:
E¤h = 0.5 E¬� (2.36)
E¤h = 350 (�H�)
Utilizando la ecuación de modificación de acabado superficial para el acero maquilado o laminado en frio se tiene.
�T = � ∗ E¬�� (2.37)
�T = 763
Teniendo: � = 2.67 (�)
� = −2.65 (�)
Para el factor de tamaño se obtiene mediante la siguiente ecuación:
�� = & ®¨¯.a�>%��!! (2.38)
P¤ = 808(� ∗ ℎ)��
P¤ = 0.18 (�)
�� = 697
Dónde : P¤: Diámetro equivalente (m)
�: Ancho del travesaño (m)
ℎ: Altura del travesaño (m)
76
Para el factor de carga debido a que el soporte está sometido a cargas flexiónantes se tiene:
�x = 1
Debido a que no está expuesto a altas temperaturas, por lo tanto se toma un factor de:
�® = 1
Debido a que el soporte tiene una perforación se determina el factor de concentraciones de esfuerzos.
�¤ = 1��
�� = ±(�� − 1) + 1 (2.39)
El acero seleccionado tiene una sensibilidad a la ranura de 5
Utilizando las gráficas E 15-2 de libro J. Shigley se determina �� Pg = 3 ; Pℎ = 75
Dónde : P: Diámetro de la perforación del travesaño (m)
g: Altura del soporte (m)
ℎ: Espesor del soporte (m)
Por tanto obtenemos un �� de 2, reemplazando en la ecuación se obtienen:
�� = 1.5 �¤ = 67
Todos los factores obtenidos se reemplazan en la siguiente ecuación:
E¤ = �T �� �x �® �¤ E¤h (2.40)
E¤ = 12.3 ∗ 10! (�� ��)
Reemplazando y despejando N en la ecuación de Goodman modificada se obtiene:
� = 2.18
2.5.3.3 Cálculo y Diseño del sistema soporte lateral inferior y sus elementos
El sistema se asemeja al siguiente esquema
Figura 2.26 soportes aplicados a lo largo del soporte
77
Fuente: elaboración propia
El sistema es Hiperestático por lo tanto lo resolvemos por superposición,
utilizando la configuración de la tabla de anexos Timoshenko.
Por estática se resuelve el empotramiento.
� �I = 0
� − �� tan ´ = 0
� = 16 ∗ 10! (��)
� �� = 0
D + � − �x − �� − �� − �� = 0
D = 10.5 ∗ 10! (��)
� �Z = 0
� + �x + �� ∗ � + �� ∗ � +. �� ∗ P − � ∗ A = 0
� = −14.6 ∗ 10a
Determinación de los diagramas de carga y momentos flectores
Tramo 1: ∑ �� = 0 ; D� + D − �x = 0
D� = −0.5 ∗ 10! (��)
78
� �� = 0 ; �� − �x + �� ∗ I − D ∗ I = 0 Si x es 0 tenemos: �� = 3.8 ∗ 10a (�� �)
Si x es b tenemos: �� = 3.8 ∗ 10a (�� �)
Tramo 2:
� �� = 0 ; D� + D − �x − �� = 0
D� = 9 ∗ 10! (��)
� �� = 0 ; �� − �x + �� ∗ I − D ∗ I + �� ∗ (I − �) = 0 Si x es c tenemos: �� = 15.3 ∗ 10a(�� �)
Tramo 3: ∑ �� = 0 ; D! + D − �x − �� − �F = 0
D! = 9.2 ∗ 10!(��)
� �! = 0 ; �! − �x + �x ∗ I − D ∗ I + �� ∗ (I − �) + �� ∗ (I − �) = 0 Si x es e tenemos: �! = 9.3 ∗ 10a (�� �)
Tramo 4: ∑ �� = 0 ; D? + D − �x − �� − �� + � = 0
D? = −17.6 ∗ 10a (��)
� �? = 0 �? − �x + �x ∗ I − D ∗ I + �� ∗ (I − �) + �� ∗ (I − �) − �(I − A) = 0
Si x es d tenemos: �? = 14.4 ∗ 10a(�� �)
Se determina el momento de inercia dónde se obtiene el mayor momento
flexiónate. Cuando la distancia es de 300 mm tenemos una altura de 504 mm
S{ = �¤∗¥<�� + 2 &T∗¤<
�� + � ∗ A ∗ ��>
S{ = 4.3 ∗ 10O
¦ = S{� ; ¦ = 1.7 ∗ 10a
79
Figura 2.27 Cargas aplicadas a lo largo del soporte
Fuente: elaboracion propia
Figura 2.28 Momentos aplicados a lo largo del soporte
Fuente: elaboracion propia
-25000
-20000
-15000
-10000
-5000
0
5000
10000
15000
0 500 1000 1500 2000
Carg
a (k
g)
Distancia (mm)
Diagrama de carga
Series1
0
5000000
10000000
15000000
20000000
25000000
0 500 1000 1500 2000
Mom
ento
s (kg
mm
)
Distancia (mm)
Diagrama de momentos
Series1
80
Se determina el factor se seguridad debido a la mayor carga dinámica de Goodman modificada.
�TE¤ + �NE¬� = 1�
�� = 20 ∗ 10a (�� �)
�« = 3.8 ∗ 10a (�� �)
�T = �� − �«2 ; �T = 8.09 ∗ 10a(�� �)
�N = �� + �«2 ; �N = 11.9 ∗ 10a(�� �)
�T = �T¦ ; �T = 46(�H�)
�N = �N¦ ; �N = 68(�H�)
Determinación de los factores de modificación para el límite de fatiga. Tomando un acero AISI 1040 E¬� = 80 (�H�)
E¤ = 65 (�H�)
Tomando en cuenta que el límite de fatiga de probeta es:
E¤h = 504 E¬� E¤h = 432 (�H�)
Utilizando la ecuación de modificación de acabado superficial para el acero maquilado o laminado en frio se tiene.
�T = � ∗ E¬��
�T = 0.76
Teniendo: � = 0.026 (�)
� = −0.026(�)
Para el factor de tamaño se obtiene mediante la siguiente ecuación:
�� = µ P¤7.62¶%��!!
81
P¤ = 808(� ∗ ℎ)��
P¤ = 0.07 (�)
�� = 1.59
Dónde : P¤: Diámetro equivalente (m)
�: Ancho del soporte lateral superior (m)
ℎ: Altura del soporte lateral superior (m)
Para el factor de carga debido a que el soporte está sometido a cargas flexiónantes se tiene:
�x = 1
Debido a que no está expuesto a altas temperaturas:
�® = 1
Debido a que el soporte tiene una perforación se determina el factor de concentraciones de esfuerzos.
�¤ = 1��
�� = ±(�� − 1) + 1
El acero seleccionado tiene una sensibilidad a la ranura de 5
Utilizando las gráficas E 15-2 de libro J. Shigley se determina �� Pg = 8 ; Pℎ = 2
Dónde : P: Diámetro de la perforación del soporte lateral superior (m)
g: Altura del soporte (m)
ℎ: Espesor del soporte (m)
Por tanto obtenemos un �� de 2, reemplazando en la ecuación se obtienen:
�� = 1.5 , �¤ = 67
Todos los factores obtenidos se reemplazan en la siguiente ecuación:
82
E¤ = �T �� �x �® �¤ E¤h E¤ = 12.3 ∗ 10! (�� ��)
Reemplazando y despejando N en la ecuación de Goodman modificada se obtiene:
� = 2.18
2.5.3.4 Determinación del Factor de Seguridad en la soldadura
Debido a la flexión tenemos un esfuerzo máximo en la placa superior e inferior de nuestro soporte lateral inferior, por lo tanto:
Aplicando la ecuación de Goodman modificada
�TE¤ + �NE¬� = 1�R
Dónde para soldadura a tope o filete se tiene:
�T ≤ 0.33 E¬� 4.61 ≤ 26.4
2.5.3.5 Cálculo del número de pernos a utilizar para la unión con la masa inferior
La fuerza ejercida en el soporte lateral es:
�\ = �x + �� + �\ �\ = 85.6 ∗ 10!(��)
Dónde : �x: Fuerza de corte(kg)
��: Peso de la trancha(kg)
�\: Peso de la masa inferior (kg)
�\: Fuesza aplicada (kg)
83
Figura 2.29 Perfil L, disposición de pernos
Fuente: elaboración propia
Determinación de la carga cortante primaria directa
Adoptamos k} = 6 pernos
�h = �\4k}
�h = 3.5 ∗ 10! (��)
Determinación de la carga cortante secundaria debido a torsión:
�hh = �� WNTrW�� + W�� + W!� + W?� + W� + Wa�
�� = �\4 ∗ ¢
�� = 2.14 ∗ 10a(�� �)
�hh = 3.6 ∗ 10!(��)
La carga resultante cortante es: �� = √�h� + �hh�
�� = 5.07 ∗ 10! (��)
Se utiliza pernos Grado 8.8, adoptamos k} = 6 pernos
~ = ��k} b· ≤ 5 ER�
P = � 4 ��� k}5 ER� ; P = 5.81 ∗ 10%!(�)
Elegimos d=10 mm
Dónde : k} : Número de pernos
84
b}: Área del perno (��)
E�: Resistencia de fluencia 250 (�H�)
Determinación del factor de seguridad de los pernos
~ = ��k}b} ≤ 5 ER�
~ = 76 (�H�) ≤ 5 ER�
� = ER�~ > 4 ; � = 4.26
Dónde : k} : Número de pernos
b}: Área del perno (��)
�: Factor de seguridad
~: Esfuerzo cortante (�H�)
La fuerza de precarga es: �� = 75 b� E}
�� = 3.4 ∗ 10!(��)
Dónde : b�: Área de esfuerzo de tensión 0.058 (��) ,
E}: Resistencia de prueba 85 E�(�H�)
��: Fuerza de precarga (��)
J = � P�� J = 4.7 ∗ 10!(�� �)
Dónde : J: Torque máximo (�� �)
k: Coeficiente de perno galvanizado 2
P: Diámetro del perno (�)
2.5.3.6 Determinación del Espesor del Cuchilla
Figura 2.30 Cuchilla de cizalla
85
Fuente: Elaboración propia
Para calcular el espesor de la cuchilla que está sujeto a un momento flector, se asemeja a una viga en voladizo.
Tomando un acero para la cuchilla 51 CrMoV 4 de 227 (kpsi), 22.3 (MPa)
�N = �¸/� S ≤ 22.3(MPa)
S = � ∗ A!12
Despejando el espesor tenemos:
A� = 6�22.2 �
Dónde � = y»¼� ∗ I� ; � = 69.6 ∗ 10a(�� �)
Entonces A = 0.19(�)
86
2.5.4 Sistema Regulación del desplazamiento
2.5.4.1 Determinación de la rosca para el tope
Figura 2.31 Sistema de regulación longitudinal
Fuente: Elaboración propia
Si adoptamos el diámetro de ½ pulg.
P = 0.13 (�)
El paso de la rosca será: H = 2(ℎQ#$/�½Q�)
H = 13012.7 ; H = 0.12(�)
El diámetro medio para la rosca será: PN = P − ·?
PN = 0.12(�)
El diámetro de raíz para la rosca será:
P� = P − H2 ; P� = 0.12(�)
Dónde : H: Paso (�)
d: Diámetro mayor de la rosca (�)
PN: Diámetro medio de la rosca (�)
P�: Diámetro de raíz de la rosca (�)
87
El avance será: F = U ∗ H
Para nuestro caso la rosca será simple por lo tanto n = 2
Dónde : F: Avance (�)
H: Paso (�)
U: Nro. De roscas
El ángulo de avance será: tan ¾ = �Y ®�
Dónde : F: Avance (�)
PN: Diámetro medio para la rosca (m)
¾: Angulo de avance (�)
Entonces el avance es ¾ = 4°<6° (auto bloqueante)
La profundidad es:
ℎ = H2 ; ℎ = 6.3 ∗ 10%!(�)
El esfuerzo por aplastamiento es la rosca es:
� = 4��P(P� − P��)H
Dónde : �: Esfuerzo de aplastamiento (MPa)
�: Fuerza máxima (kg)
P: Diámetro mayor (m)
ℎ: Profundidad (m)
P�. : Diámetro de raíz o menor (m)
H: Paso (�)
� = 47(MPa)
El valor de la tensión máxima es: �T®N� = �� + 3~�
Dónde : �T®N. : Esfuerzo máximo (MPa)
�: Esfuerzo de aplastamiento (MPa)
~: Esfuerzo cortante (MPa)
88
�T®N. = 52.3(MPa)
Adoptando un Bronce fosforado para el material del cilindro roscado. El coeficiente de seguridad a que se está analizando roscas es de n = 3.Por lo tanto el esfuerzo admisible es:
�T®N. = E¬�U
�T®N. = 120(MPa)
Dónde : U: Coeficiente de seguridad
E¬�: Resistencia del Bronce 30(MPa)
2.5.4.2 Profundidad de corte
Regulación de la distancia hasta el tope de “ala” o tope trasero: distancia
desde el extremo de los topes hasta el centro de la matriz o el centro del punzón. Su
funcionamiento sirve para determinar la medida entre el centro del punzón y final de
material o entre cortes (ala de corte), (Fig.2.32).
Figura 2.32 Detalle del tope trasero y esquema de distancias
Fuente: http://1.bp.blogspot.com/_mNXiYJWfQ6M/S8zLLiNs
Es el parámetro más importante para conseguir un corte correcto. Si la
profundidad es excesiva puede producirse el aplastamiento de la chapa por el
punzón y el deterioro de la matriz y punzón, si es deficiente no se obtendrá el ángulo
deseado. Puede regularse, (Fig.2.34). Se precisa un ajuste fino de este parámetro
mediante el mando manual situado en el lateral derecho de la cizalladora.
89
2.6 Sistema Oleo hidráulico
2.6.1 Leyes Físicas aplicadas a la hidráulica
2.6.1.1 Ecuación de continuidad
Es la expresión matemática del hecho que el ritmo neto de flujo de masa hacia
el interior, a través de cualquier superficie cerrada, es igual al ritmo al que aumenta
la masa dentro de la superficie.
b� ∗ DAQ � = b� ∗ DAQ � = ��A. 2.6.1.2 Ecuación de Bernoulli
En un sistema con caudal constante, la energía que se transforma de una
forma a otra cada vez que se modifica el área de sección transversal de la tubería.
Es decir, la suma de la energía cinética, potencial y de presión, en distintos puntos
del sistema deber ser constante.
�¿¤�À = (H� − H�) ∗ ∆D
H�] + �� + DAQ ��2� = H�] + �� + DAQ ��2�
2.6.1.3 Numero de Reynolds
Cuando la velocidad de un fluido que circula por una tubería excede cierto
valor crítico, la naturaleza de fluido se vuelve muy complicada. Existe una
combinación de 4 factores (densidad, velocidad, diámetro y viscosidad), que
determina si el flujo de un fluido a través de un tubería es laminar o turbulento.
�A = | ∗ � ∗ Âà = � ∗ Â�
2.6.1.4 Ley de Poiseville
La velocidad de un fluido viscoso que circula por un tubo no es la misma en
todos los puntos de una sección transversal. La capa externa se adhiere a las
paredes del tubo, y su velocidad es nula. Siempre que el movimiento no sean tan
rápido y el flujo sea laminar, la velocidad será máxima en el centro del tubo y
disminuirá hasta anularse en la paredes del tubo.
90
�¿¤�T = (H� − H�) ∗ � ∗ W�
DAQ = (H� − H�) ∗ ��4 ∗ à ∗ F
2.6.1.5 Ecuación general de pérdidas primarias de Danci - Weibach
Para tuberías de diámetro constante:
ÄW� = Å ∗ FÂ ∗ DAQ�2�
La teoría predice y la experiencia confirma que para Re<2300 siempre es válida,
mientras que si Re>2300 solo es válida si el flujo sigue siendo laminar.
Å = 64�A
2.6.2 Fuerza del émbolo
La fuerza ejercida por un elemento de trabajo depende principalmente de la
presión del aire, del diámetro del cilindro y del rozamiento de las juntas. La fuerza
teórica del émbolo se calcula con la siguiente fórmula:
�� = H ∗ b
Dónde: ��: Fuerza teórica del vástago en (Kgf).
P: Presión relativa en (Kgf/cm2)
2.6.2.1 Cálculo de fuerza de accionamiento
Para que el cálculo de la fuerza fuera exacto se deberá tener en cuenta los
rozamientos de la aplicación y un factor de carga de 1.4 (permitiendo de este modo
que el cilindro no trabaje al 100% de su capacidad).
� WA�Q = � �A#W�� ∗ WAUP�AU�# ∗ ����# PA ��W��
�� = �� ∗ � ∗ �x
Se toma en cuenta los cálculos realizados en el punto 2.4.1.5 Análisis dinámico de
corte, Pág. 47, se tiene una fuerza de corte de:
91
�� = 346(��)
�� = �� ∗ � ∗ �x = 346I10! ∗ 0.9 ∗ 1.4
ÆÇ = ÈÉÊ (ËÌ)
2.6.2.2 Área de un pistón
El Área de un pistón de calcula con la siguiente formula.
b = � ∗ Â�4
2.6.2.3 Vástago
Obtenido de acero F-114 rectificado y cromado con una tolerancia de acabado
de f-7 y un espesor de cromo de 2.5 micras. Bajo demanda se puede suministrar en
acero inoxidable, con más capas de cromo, etc.
2.6.2.4 Rendimiento
El valor real de funcionamiento es menor debido a las fuerzas de rozamiento,
lo que es variable según la lubricación, presión de trabajo, forma de guarniciones.
Esta disminución del cilindro, estimado en un 90%.
�� = � ∗ � = 10 ∗ �4 ∗ � ∗ P� ∗ � ; � = 0.9
2.6.2.5 Eleccion del cilindro doble efecto
Reemplazado con la fuerza hallada en el punto anterior, y tomando el área
del cilindro con la ayuda del catálogo se tiene:
b = Y∗Í9? = Y∗(�ZZ NN)9
? = 31.4I10!(���) = 0.031(��) H = �Wb = 436 I10!(�) 0.031(��)
H = 14.06 I10a (H�)
Realizando la correspondiente conversión de unidades, se tiene: 142 (Bar), con lo
cual podemos hallar en valor más cercano en el catálogo que es 70(Bar), por se
92
utilizara 2 cilindros doble efecto que suman 140(Bar) y nos dan un margen de
seguridad (Fig.2.33).
Fuente: BoschRexrothAG.com/productos
Tabla 2.5 Especificaciones del cilindro
Marca Modelo Presión de servicio (Bar)
Pistón (mm) Vástago (mm)
Velocidad de carrera (m/s)
Bosh Rexroth AG
AZP-CD-70
70 200 140 0.5
Fuente: elaboración propia
2.6.2.6 Forma de sujeción
Los cilindros recientemente seleccionados se sujetaran al travesaño de forma SE y
el vástago en la trancha, como se muestra en la (Fig. 2.34).
Figura 2.33 Cilindro doble efecto
93
Figura 2.34 forma de sujeción al travesaño
Fuente: BoschRexrothAG.com/productos
2.6.2.7 Cálculo de fuerza de retroceso
La fuerza de retroceso en los mismos cilindros doble efecto se cálcula de la
siguiente forma, tomando en cuenta que la presión de trabajo del cilindro es de
70Bar, que equivale a 6.86 (MPa)
��¤� = H ∗ �4 ∗ (Â� − P�) ∗ � ∗ ��
��¤� = 6.86 I10a(H�) ∗ �4 ∗ (0.20� − 0.14�) �� ∗ 0.9 ∗ 1.4
��¤� = 138 (��)
Fuerza que es tranquilamente supera, para retornar el cilindro a su posición inicial.
2.6.3 Bomba oleo hidráulica
Su función consiste en transformar la energía mecánica en energía hidráulica,
impulsando el fluido hidráulico en el sistema.
Las bombas se clasifican generalmente por su presión máxima de
funcionamiento y por su caudal de salida (l/min) a una velocidad de rotación
determinada. El desplazamiento generado es igual al volumen de la cámara de
bombeo multiplicado por el número de cámaras que pasan por el orificio de salida
durante una revolución de la bomba (cm3/rev.)
2.6.3.1 Caudal requerido y velocidad desarrollada
Î�½P�Q (Ï) = DAQ#�P�P(D) ∗ bWA�(b) => Ï = D ∗ b
94
Ï�¤T\ = D ∗ b = D ∗ � ∗ Â�4 = 0.2 &NR > ∗ � ∗ (0.2�)�
4
Ï�¤T\ = 6.28 I10%! (�!/$)
2.6.3.2 Bomba hidrostática (o de desplazamiento positivo)
Suministran una cantidad determinada de fluido en cada carrera, revolución o
ciclo, en el presente proyecto se utilizara la bomba hidrostática de engranes externos
por que las bombas de engranaje tienen una eficiencia volumétrica aproximada de
85 a 96%.Su desplazamiento exceptuando las perdidas por fugas es independiente
de la presión de salida, lo que las hace muy adecuadas para transmisión de potencia.
2.6.3.3 Caudal teórico
El caudal que la bomba debería entregar, si no tuviese fugas internas a
determinada velocidad de giro. Para poder compararlo con el caudal real se debe
expresar a la misma velocidad de giro.
Ï�¤À��xÀ = PA$�Q�k��AU�# &N<�¤M> ∗ DPA �W#1000
Ï�¤À��xÀ = � ∗ (0.2 �)�4 ∗ 0.15 � ∗ 1400 (WA�/$)1000
Ï�¤À��xÀ = 6.59 I10%! (�!/$) 2.6.3.4 Caudal real
Es el caudal realmente otorgado por una bomba funcionando a determinado
número de rpm con un fluido y presión también determinados.
Ï�¤T\ < Ï�¤À��xÀ
6.28 I10%! < 6.59 I10%! 2.6.3.5 Rendimiento volumétrico
�AUP�AU�# �#Q½�A�W�# = Î�½P�Q WA�QÎ�½P�Q �A#W�# ∗ 100
95
�AUP�AU�# �#Q½�A�W�# = 6.28 I10%!6.59 I10%! ∗ 100
�AUP�AU�# �#Q½�A�W�# = 95.3 %
2.6.3.6 Calculo del caudal avance y retroceso
Para el avance del vástago tenemos la siguiente ecuación.
Dónde: Q : caudal en (L/min)
D: diámetro del pistón en (cm)
d: diámetro del vástago en (cm)
v: velocidad del vástago en (m/s)
Avance ÏT = 1.5 ∗ � ∗ Â� ∗ �
ÏT = 1.5 ∗ � ∗ (20 ��)� ∗ &0.2 �$ > = 37 (L/min)
Retroceso Ï� = 1.5 ∗ � ∗ (Â� − P�) ∗ �
ÏT = 1.5 ∗ � ∗ [(20 ��)� − (14��)�] ∗ &0.2 �$ > = 19 (L/min)
2.6.3.7 Potencia hidráulica
H#�AU�� (�) = HWA$#U (H�) ∗ Î�½P�Q (�!/$)
H#�AU�� (�) = 14.1 I10!(H�) ∗ 6.28 I10%!(�!/$)
H#�AU�� = 6 381(�)
H#�AU�� = 6.4 (��)
2.6.3.8 Potencia mecánica
Es la potencia necesaria para hacer funcionar la bomba en determinadas
condiciones de caudal, presión y con el fluido hidráulico determinado.
Teniendo en cuenta que las fugas volumétricas de la bomba consumen
potencia y la fricción en los elementos mecánicos de la bomba también lo hacen.
HN¤x > H¥�®�
96
2.6.3.9 Bomba de engranes externos
La bomba de engranes externos con presiones de trabajo de hasta (3600 psi),
(250 Bar), (24.8 MPa) Cuando giran los engranajes de la bomba, se genera succión
en el orificio de entrada de la bomba (Fig. 2.35).
Figura 2.35 bomba de engranes exteriores
Fuente: http://www.aspectos generales de bombas.html
La estanqueizacion interna de las cámaras de presión tiene lugar con fuerzas
dependiendo de la presión de impulsión. De esto resulta un rendimiento óptimo, en
la parte posterior los ejes de cojinetes móviles se someterán a la región de servicio
y se presionara contra las ruedas dentadas con efecto estanqueizante (Fig. 2.36).
Figura 2.36 partes de bomba de engranes
Fuente: http://www.aspectos generales de bombas.html
97
Figura 2.37 Diagrama de potencia para bombas de engranes externos
Fuente: http://www.aspectos generales de bombas.html
Figura 2.38 bomba de engranes Bosch Rexroth
Fuente: BoschRexrothAG.com/productos
Tabla 2.6 especificaciones de bomba
Marca modelo Presión de servicio (Bar)
Potencia (kW)
Cilindrada(cm3)
Masa (kg)
Bosh Rexroth AG
AZP-F-TN-8
280 6.01 8 2.9
Fuente: elaboración propia
98
Teniendo en cuenta que la fuerza de corte es de 5.47 (MPa) y recurriendo al
catálogo Bosch Rexroth AG. Se selecciona la bomba a engranajes con dentado
exterior Tipo AZP, Tamaño constructivo F-TN-5
2.6.4 Depósito y sistema hidráulico
Es un recipiente destinado a almacenar y recircular el aceite del circuito.
Cumpliendo las siguientes funciones: compensando posibles fugas leves, regulador
térmico, filtrando el aceite contra impurezas, des-emulsiona y des-airea el aceite
(Fig. 2.39).
Figura 2.39 esquematización de depósito hidráulico
Fuente: Elaboración propia
Para el diseño o selección de un depósito como mínimo debe contener todo
el fluido del circuito y mantener un nivel que favorezca la circulación del fluido, la
refrigeración y su decantación. Se recomienda separar al máximo tuberías de
aspiración y descarga, para evitar la cavitación de la bomba; por lo general se
construyen el soporte de bomba, motor y otros componentes.
99
2.6.5 Tipos de sellos
Hay tres términos que se utilizan frecuentemente para describir los sellos del
cilindro: Los sellos dinámicos son los que se utilizan entre las superficies en las
cuales se produce movimiento. Los sellos estáticos se utilizan entre las superficies
dónde no hay movimiento. Los sellos de sobre medida se utilizan en los cilindros que
están rectificados (Fig. 2.40).
Figura 2.40 Sellos
`
Fuente: http://www.aspectos generales de bombas.html
2.6.6 Válvulas
Las válvulas son las que gobiernan los circuitos hidráulicos y básicamente son
de dos tipos: válvulas distribuidoras o direccionales que se encargan de distribuir el
aceite y válvulas reguladoras que se encargan de regular la presión y el caudal (Fig.
2.41).
Figura 2.41 Válvula limitadora de presión de acción manual
100
Fuente: BoschRexrothAG.com/productos
Tabla 2.7 Especificaciones de válvula limitadora
Marca Modelo Tamaño nominal
Versión Presión de servicio(Bar)
Caudal (l/min)
Bosh Rexroth AG
DBD-6 6 G 400 50
Fuente: elaboración propia
Figura 2.42 Servo válvula direccional de 3 etapas
Fuente: BoschRexrothAG.com/productos
Tabla 2.8 Especificaciones de válvula direccional
Marca modelo Presión de servicio(Bar)
Caudal (L/min)
Histéresis máxima
Bosh Rexroth AG
4WSE3EE-16
315 100 2%
Fuente: elaboración propia
101
2.6.7 Mangueras hidráulicas de alta presion
Se utiliza para el transporte de aceites minerales, hidráulicos, emulsiones de
agua y aceite. Resiste temperaturas entre -40° y +100° C máximo y en lapsos cortos
de hasta 125° C, (Fig. 2.43).
Figura 2.43 Manguera hidráulica de alta presión
Fuente: BoschRexrothAG.com/productos
Se selecciona la manguera de ½ pulg. Porque cumple con las condiciones establecidas por la bomba, cumple con la exigencia de su uso, en función a la presión de trabajo y en relación al caudal del fluido circulante además por ser una de las más comerciales dentro del mercado.
2.6.7.1 Consejos para una correcta utilización de las mangueras hidráulicas
Medición de la manguera armada, La longitud de la manguera debe ser medida como indica la (Fig. 2.44).
Figura 2.44 Medición de la manguera armada
Fuente: BoschRexrothAG.com/productos
102
Instalación de la manguera, Para obtener el máximo rendimiento y una larga duración de la manguera debe montarse del modo correcto. A continuación se muestran los casos más comunes (Fig. 2.45).
Figura 2.45 Instalación de la manguera
Fuente: BoschRexrothAG.com/productos
2.6.7.2 Accesorios, acoples y válvulas
Se nombraran los accesorios que se utilizar dentro del presente proyecto.
Figura 2.46 adaptador manguera, ambos extremos
Fuente: BoschRexrothAG.com/productos
103
Figura 2.47 hembra giratoria curva, macho asiento o-ring
Fuente: BoschRexrothAG.com/productos
Figura 2.48 Manómetro de glicerina, válvula anti retorno
Fuente: BoschRexrothAG.com/productos
104
2.6.8 Aceite para Sistemas Hidráulicos
Los sistemas hidráulicos se utilizan en innumerables aplicaciones industriales, sea como transmisores de fuerza o como elementos de control. La correcta elección del aceite a usar en un sistema hidráulico es muy importante para el buen funcionamiento del mismo, pues se obtendrá una más rápida aplicación de la carga, facilidad del control de la velocidad de aplicación de dicha carga y permitirá un rápido incremento o cambio de dirección de la fuerza.
Se enumerará a continuación las propiedades más importantes requeridas en un aceite hidráulico y la influencia que cada una de ellas tiene en la performance de estos sistemas.
2.6.8.1 Viscosidad
Es de suma importancia que el aceite posea la viscosidad apropiada a la temperatura de trabajo. Es conocido el hecho de que la viscosidad varía con la temperatura, determinando que un aceite sea menos viscoso cuando se lo calienta, espesándose cuando es enfriado. En primer lugar estos fluidos deben lubricar elementos móviles que usualmente están diseñados con tolerancias estrictas, por lo que el lubricante deberá poseer la viscosidad adecuada para este propósito. Además, el aceite necesita tener la suficiente viscosidad como para producir un cierre hermético.
2.6.8.2 Índice de Viscosidad
Asociado con la viscosidad está el índice de viscosidad (I.V.) que nos indica la mayor o menor variación de la viscosidad del aceite con los cambios de temperatura. A mayor I.V. menor variación de la viscosidad, con cambio de la temperatura. Por lo tanto, en todo sistema hidráulico con amplias variaciones de temperatura, se debe recurrir a aceites de alto I.V., de manera de mantener un rango de viscosidad óptimo a todas las temperaturas de operación.
2.6.8.3 Estabilidad a la oxidación
Comparable en importancia a la viscosidad, es la estabilidad a la oxidación del aceite. Esta propiedad da un índice de la resistencia del aceite a las deteriorizaciones químicas que se producen cuando se encuentra en presencia de aire, manifestándose generalmente en la formación de lodos perjudiciales.
A este respecto, algunos aceites tienen mayor resistencia al deterioro que otros, esta cualidad depende de la selección de la base lubricante, de los procesos de refinanciación y de la adición adecuada de inhibidores de oxidación.
105
Los daños causados por la oxidación pueden interferir seriamente en la performance de un sistema hidráulico, pues los productos generados pueden llegar a trabar el accionamiento normal de las válvulas y a taponar las líneas y filtros, siendo su reparación una operación engorrosa y costosa.
2.6.8.4 Punto de escurrimiento
Cuando la temperatura ambiente o la temperatura inicial es baja, se debe tener la seguridad de que el aceite fluirá y alimentará adecuadamente la succión de la bomba. El punto de escurrimiento de un aceite es la más baja temperatura a la cual escurre el mismo.
Prácticamente todos los aceites de petróleo tienen componentes parafínicos que son deseables desde el punto de vista del lubricante, pues aumentan el I.V. del aceite y su resistencia a la oxidación; sin embargo, a bajas temperaturas estos componentes tienden a cristalizarse, formando una malla que impide la circulación del aceite.
2.6.8.5 Demulsibilidad
El agua que pudiera estar presente en estos sistemas es producida por la condensación de la humedad ambiente. Si el aceite posee buenas características de demulsibilidad, éste resistirá la formación de emulsión con el agua, separándose rápidamente de la misma para permitir su drenado desde el fondo del depósito.
Debido al efecto corrosivo del agua sobre los metales, una buena demulsibilidad es una propiedad necesaria en los aceites para sistemas hidráulicos, permitiendo prolongar la vida útil del equipo.
2.6.8.6 Prevención contra la herrumbre
Es de desear que en todo momento no exista agua dentro del sistema hidráulico, pues aún bajo las condiciones más favorables, siempre existe la posibilidad de oxidación. El óxido formado puede producir incrustaciones en tuberías, provocando el taponamiento de las mismas o el dañado de las válvulas, además del rayado de las superficies en contacto.
Asimismo los vástagos de los émbolos están expuestos algunas veces directamente al aire y cualquier picado de sus superficies pulidas probablemente produzcan la rotura del empaquetado, con la consecuente pérdida de aceite. Por estas razones los fluidos hidráulicos deben contener inhibidores de herrumbre, de manera de otorgarle una protección adicional contra los efectos perjudiciales del agua.
106
2.6.8.7 Resistencia a la formación de espuma
En los fluidos hidráulicos, la espuma es el resultado de un batido excesivo del mismo en presencia de aire que se ha filtrado en el sistema.
Otra causa que puede ocasionar la formación de espuma, es una disposición incorrecta de la línea de retorno, como sería la descarga al depósito por encima del nivel de aceite. La espuma así formada puede interferir en el reciclado del aceite interrumpiendo el flujo uniforme a los mecanismos de operación hidráulicos, con la consiguiente pérdida de fuerza y efecto lubricante.
2.6.8.8 Filtración
Otro requisito a tener en cuenta en todo sistema hidráulico es proceder a una filtración adecuada, pues la contaminación del fluido con materiales abrasivos extraños, es la causa principal de fallas en las bombas.
2.6.8.9 Selección del aceite hidraulico
Dentro de la Hidráulica Industrial de tipo convencional la Serie HIDRÁULICO HM, bajo el concepto "Improved antiwear properties", satisface las exigencias de los Sistemas Hidrostáticos más modernos, que incorporan bombas de última generación de paletas y de pistones, que operan a muy alta presión y variación de temperaturas.
Es por estas razones de diseño que se selecciona: FUCHS MH 46 – CEPSA
Tabla 2.9 Características FUCHS MH 46 – CEPSA
Fuente:http://www.cepsa.com/stfls/CepsaCom/Lubricantes/ficheros/fichero s/pdf
107
2.6.9 Parámetros del circuito hidráulico
1. Se revisa los elementos del circuito electrohidráulico (en este caso dos cilindros de doble efecto gobernados por correspondientes válvulas 4/3 y reguladoras de caudal).
2. Se debe tener una idea general de la máquina o dispositivo a controlar, realizando un croquis de situación.
3. Los movimientos que deben realizar los cilindros, indicando temporizaciones del ciclo de trabajo se visualizar con diagrama de espacio-fase (Fig. 2.49).
Figura 2.49 Diagrama de movimientos
Fuente: elaboración propia
Diseñando el circuito electrohidráulico y su correspondiente sistema para
una cizalla. Se debe colocar una pieza la cual se sujeta por efecto de un cilindro A
y se doblara con efecto del cilindro B. El accionamiento del circuito es por el pulsador
(Star) y para iniciar la función deben estar los cilindros en su posición inicial (finales
de carrera A0 y B0 pulsados), (Fig. 2.50).
Se sabe que el accionamiento es por un pulsador y que cada cilindro
lleva finales de carrera que detectan si los cilindros están contraídos o extendidos,
y ahora se determina la cantidad de relés que se deben utilizar. Por medio de los
pasos que se dan en el diagrama espacio-fase tenemos que la señal entre 1
y 2 es una acción o sea que se activó con un relé, entre 2 y 3 se acciona otro relé
por la llegada del final de carrera A1, 3 y 4 ocurre la misma acción que en 2 y 3 solo
que la señal que recibida es del final de carrera B1 y entre 4 y 5 el último
108
relé que es accionado por el final de carrera B0 y para concluir el final de carrera
A0 sería una señal de que indica el fin del ciclo.
Figura 2.50 Salida en émbolos en secuencia
Fuente: elaboración propia
Este será el primer paso del circuito de circuito de control que se auto-retiene
por medio de su contacto asociado en la línea 2. (PASO 2 B+) En este paso se
realizará la activación de la bobina (Y3) para que se dé la salida del cilindro (B),
acción que la realiza el relee (K2) al recibir la señal de preparación (K1) y del final
de carrera (A1). Se debe prever un contacto normalmente cerrado que en el futuro
sirva para tumbar la autor retención de los relees (Fig. 2.51).
109
Figura 2.51 Activación del sistema ii
Fuente: elaboración propia
Nota: todo circuito que siga después del primer paso se deben preparar para
que cuando hayan señales del mismo final de carrera no se vuelvan a activar
indeseablemente.
Seguimos teniendo en cuenta que tanto el primer y el segundo relee
no se han desactivado. (PASO 3 B-) El diagrama de espacio-fase nos dice que
el cilindro B al finalizar la salida del mismo tiene que retornar de inmediato, puesto
que está gobernado por una válvula bi estable, está no puede activar los
solenoides (Y3 y Y4) de ambos lados de la válvula porque no conmutaría. Una vez
el cilindro (B) llega al final de su recorrido (Fig. 2.52).
110
Figura 2.52 Circuito de control eléctrico ii
Fuente: elaboración propia
Al regresar completamente el cilindro (A) y tocar al final de carrera A0, desactiva la línea de paso final (K4) y el circuito queda en su estado inicial, listo para comenzar un nuevo ciclo (Fig. 2.53).
Figura 2.53 Circuito electrohidráulico ii
Fuente: elaboración propia
111
Figura 2.54 Circuito de control eléctrico f
Fuente: elaboración propia
2.7 Sistema de Control
2.7.1 Subsistema instalación eléctrica
Los circuitos que permiten la conexión del motor se denominan circuito de
fuerza motriz o potencia. Los circuitos de fuerza están compuestos por varios
componentes eléctricos como ser: protección de los conductores eléctricos,
sistemas de control y protección de carga.
2.7.1.1 Características técnicas del motor eléctrico
Las características técnicas de funcionamiento de carga son proporcionadas
por los fabricantes y están descritas en la placa de cada motor, las características
del motor elegido se observan en la siguiente (Fig. 2.55). Se utilizada un motor de
corriente alterna trifásico, de acuerdo a los requerimientos del diseño evaluando la
potencia, velocidad y el par torsor del sistema la bomba.
112
Figura 2.55 motor trifásico jaula de ardilla 7.5 hp
Fuente: http://www.electron.frba.utn.edu.ar/archivos/Motores.pdf
Tabla 2.10 Características técnicas del motor marca ABB
Marca del motor
Designación
Potencia (kW)
Factor de potencia cosΦ
Corriente nominal In (A)
Velocidad (r/min)
ABB M2QA 7,5 0.85 12.5 3515
Fuente: elaboración propia
Con estos datos se obtiene la corriente nominal28 que demanda el motor, en
operación con una tensión de línea 400/230V AC, utilizando la línea trifásica con
siguiente ecuación.
S� = H!Ö√3 ∗ �� ∗ �#$× ∗ �
28 J.G. TEJERINA; Instalaciones Eléctricas ,1ra.Ed. Pg.36.
113
Dónde: S� = Corriente de línea (A)
H!Ö= Potencia del motor (W)
��= Tensión de línea (V)
�#$× = Factor de potencia
� = Rendimiento
Realizando el cálculo de la corriente que demanda el motor mediante la
anterior ecuación tenemos S� = 12.2 (b), la corriente nominal del motor según la
placa es de 11(A), pero se tomara el cálculo por seguridad.
2.7.1.2 Caída de tensión
Según la norma (NB-777)29, Norma Boliviana para la instalaciones
electromecánicas aguas debajo de la red, se establece que la caída del sistema no
debe exceder el 3% y la caída total de la línea no debe superar el 5%, (Tabla. 2.11).
Tenemos
ΔD = S ∗ (W �#$× + I $AU×) ∗ F
ΔD % = ΔD�¿ ∗ 100
Dónde: ΔD = Caída de tensión (V)
ΔD %= Caída de tensión porcentual
�¿= Tensión nominal (V)
F = Longitud (m)
W, I = Resistencia y Reactancia (mΩ)
Tabla 2.11 Caída de tensión a plena carga
Longitud L (m)
Sección tranv.S(mm2)
Corriente calculada (A)
∆ V ∆ V%
Tablero 10 3.31 21.2 0.97 0.44 Motor 5 2.8 12.5 0.41 0.19
29 Norma Boliviana para la instalaciones electromecánicas
114
Para el cálculo de la caída de tensión en el instante de arranque para
el tablero y los conductores ramales, se considera:
ST��T¿Ù¬¤ = 5 ∗ S}\¤¿T xT�fT
∆D�%T��T¿Ù¬¤ % = 5 ∗ ∆D�%
Entonces la caída de tensión en el momento de arranque para los ramales no
supere el 5%, (Tabla. 2.12).
Tabla 2.12 Caída de tensión en el arranque
∆ ÚÛÜÝÞß àßÇáß % ∆ ÚßÇÇßÞâãÝ % Tablero 0.44 3.08 Motor 0.19 1.33
Fuente: Elaboración propia
2.7.1.3 Impedancia en los alimentadores y ramales
La resistencia, reactancia e impedancia de los conductores eléctricos se las
puede calcular con las siguientes relaciónes
� = | ∗ F� ∗ E ∗ 10! (�Ω)
� = �h ∗ F� (�Ω)
¦ = � + � ∗ � (�Ω)
Dónde: N: Número de conductores por fase=3
�h: Reactancia por unidad de longitud 0.1(�Ω/m)
S: Sección transversal (���)
R: Resistencia (�Ω)
X: Reactancia(�Ω)
Z: Impedancia (�Ω)
|: Resistividad del cobre 1/56 (���/m)
115
De acuerdo a las ecuaciones anteriores la impedancia para los alimentadores
será la siguiente (Tabla. 2.13).
Tabla 2.13 Características de los conductores
Circuito Sección tranv. S(mm2)
Longitud L (m)
Impedancia (må)
Tablero 3.31 21 53.9 + j 0.96 Motor 2.08 11 204 + j 0.48
Fuente: Elaboración propia
2.7.2 Elementos de Protección
Es necesario especificar los parámetros de los mecanismos usados, para
evitar malos funcionamientos o paradas no deseadas. Para seleccionar los
elementos que se utilizaran en los circuitos se toma en cuenta la corriente nominal
consumida por la máquina. La corriente del tablero eléctrico es de 20(A), para un
motor eléctrico trifásico con jaula de ardilla durante el arranque se considera que la
corriente æßÇÇßÞâãÝ es 5 veces la corriente nominal30, æÌ durante el tiempo de
arranque çßÇÇßÞâãÝ pero por un corto tiempo, el parámetro de dimensionamiento para
evitar malos funcionamientos se observa la siguiente (Tabla 2.14).
Tabla 2.14 Parámetros de corriente
Elemento eléctrico Parámetro Fusible S¿ÀN�¿T\ �À�T\ = 20.3 (b) Contactores Interruptores
Fuente: elaboración propia
2.7.2.1 Fusible
En electricidad, se denomina fusible a un dispositivo, constituido por un
soporte adecuado, un filamento o lámina de un metal o aleación de bajo punto de
fusión que se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para
que se funda, por Efecto Joule, cuando la intensidad de corriente supere, por un
30 J.G. TEJERINA; Instalaciones Eléctricas ,1ra.Ed. Pg.36.
116
cortocircuito o un exceso de carga, un determinado valor que pudiera hacer peligrar
la integridad de los conductores de la instalación con el consiguiente riesgo de
incendio o destrucción de otros elementos.. Se usara fusible31 tipo AM DE 25(A), que
se observe en la siguiente (Fig. 2.56).
Figura 2.56Cartucho fusib le 14 x 51 mm, 25 A
Fuente:http://electricidad-viatger.blogspot.com/2008/05/fusibles.html
2.7.2.2 Termo magnético (Disyuntores)
Los Termo magnéticos son los aparatos más utilizados para proteger los
motores contra las sobrecargas débiles y prolongadas. Se pueden utilizar en
corriente alterna o continua. Este dispositivo de protección garantiza:
-Optimizar la durabilidad de los motores, impidiendo que funcionen en
condiciones de calentamiento
-La continuidad de explotación de las máquinas o las instalaciones evitando
paradas imprevistas.
-Volver a arrancar después de un disparo con la mayor rapidez y las mejores
condiciones de seguridad posibles para los equipos y las personas, (Fig. 2.57) la
corriente de este elemento será 25(A).
31 CATALOGO DE PRODUCTOS DE MEDIA TENSION ABB; ABB Bolivia, 3ra.Ed.
117
Figura 2.57 Lote Llaves Térmicas Merlín Y Disyuntores 25(A)
Fuente: http:// MLA-436630866-lote-llaves-termicas-merlin-gerin-moeller-y-disyuntores-_JM
2.7.3 Subsistema de control
El circuito de control está formado por el sensor, contactor, interruptor y botoneras.
2.7.3.1 Elementos de maniobra y control
2.7.3.1.1 Contactor
Interrumpe o permite el paso de la corriente a través de ellos al activar su
bobina. Se usara contactores con una tensión de trabajo y de bobina de 220V AC
para corrientes de servicio de 12 A y 25 A, (Fig. 2.58).
Figura 2.58 Contactor Abb B-30 (25amp Con Bobina 380v)
Fuente: http:// /MLA-442416148-contactor-abb-b-30-25amp-con-bobina-380v-_JM
118
2.7.3.1.2 Pulsadores
Son elementos de accionamiento que sirven para cerrar o abrir un circuito,
activados manualmente. Se utilizan pulsadores planos tipo seta, selector de 2
posiciones (On/Off) que se ven en la (Fig. 2.59).
Figura 2.59 Pulsador con enclavamiento (PPPN y PPPN-CL) / Pulsador de seta con enclavamiento
Fuente: http://www.epromsa.com/pulsadores_%C3%9822mm_340
2.7.3.1.3 Detector inductivo
Son sensores de proximidad excitados por un material eléctrico o magnético
(perno metálico), se utilizara un sensor inductivo de 3 hilos tipo PNP de 12V DC
2.7.4 Opciones - Interrupción de corte
o Si = 1, abortar al levantar el pedal
o Si = 0, interrumpir / recuperar corte con pedal
o Separación de cuchilla en cizalla pendular.
Figura 2.60 Panel de control
Fuente: Elaboración propia
119
2.7.5 Conexión
Estos pueden ser conectados directamente a la tensión de la red entre 400V
AC± 10 % a frecuencia de red de 50Hz. Usarlo siempre en posición vertical de forma
que el teclado quede al alcance de la mano del operario.
El funcionamiento se realiza con una electroválvula con las siguientes características:
- Acción simultanea sobre pisador y cizalla con retroceso opcional de tope
- Liberar el pedal y retornar.
Teniendo en cuanta que las forma de accionamiento de la cizalladora son dos; una por el panel de control con Star, y la segunda con el bastón presionando el pedal, (Fig.2.61).
Figura 2.61 Pedal de contacto eléctrico
Fuente: Elaboración propia
2.7.6 Descripción de las salidas
Si alguna de las salidas va a ser desconectar a algún dispositivo de carácter
muy inductivo se debe instalar un diodo 1N4000 en anti paralelo.
120
2.7.7 Maniobra eléctrica
Figura 2.62 maniobra eléctrica
Fuente: Elaboración propia
En la máquina con una sola electroválvula, utilizar la salida S10 (relé R2) como señal de pilotaje, forzar PAR65.6 = 1, PAR65.4 =1 y PAR31 =0.
Se puede imponer una temporización entre el inicio del corte, S10, y el retroceso del eje X con PAR30 = 1 a 5 seg.
La electroválvula que activa la bajada de la cizalla está condicionada por una cadena de seguridad. Se permite en corte solo con S27 y el pedal accionado.
Se libera en la fase de retorno de la cizalla. En la máquina con inclinación de cuchilla programable, la bajada de la cizalla fuerza de movimiento encoder Y. (unir S29 y E34 para liberar el eje Y).
121
2.7.8 Diagrama de movimientos de Cizalla
Sin retroceso del eje X, al activar pisadores
Con retroceso del eje X
Fuente: Elaboración propia
. El control de los inversores electrónicos o electroválvulas, muy utilizados en cizalladoras, se logra a base de circuitos simples con relés.
Figura 2.63diagrama de movimientos general
122
2.7.9 Especificación de elementos eléctricos
Los elementos y componentes requeridos para los circuitos del control y
potencia eléctrica que satisfaces los requerimientos expuestos en la siguiente
(tabla 2.15).
Tabla 2.15 Componentes eléctricos especificados para protección
Ítem Características técnicas Código marca Cant 1 Fusible tripolar aM-25 ABB 1 2 Interruptor termo magnético tripolar 3x25 AMP FAZ-3-B25 Moller 1 3 Pulsador tipo seta de paro de
emergencia, rojo A22-RPV/K01 Moller 1
4 Contactor tripolar 220 V (35 A) DIL 0M Moller 1
Fuente: Elaboración propia
Tabla 2.16 componentes eléctricos especificados de control
Ítem Características técnicas código Marca Cant. 1 Sensor inductivo de proximidad Autonic PR12-4DP Autonic 1 2 Contactor tripolar 220 V (20 A) DIL-EM-10 Moller 2 3 Selector de 2 posiciones fijas N.A. A22RWK1/10 Moller 1
4 Pulsador plano-color verde (Star) A22RD-/K10 Moller 1
5 Pulsador plano-color negro (Reset) A22RD-/K01 Moller 1
Fuente: Elaboración propia
123
2.8 Especificaciones generales de la cizalladora
Tabla 2.17 Especificaciones generales
Longitud de corte M 3
Capacidad de corte
Acero(N/m2) Mm 0.5 - 6
Inox (N/m2) Mm 0.5 - 4
Angulo de inclinación grados 3
Separación de cuchillas Min/mm 0.05
Max/mm 0.75
Altura de la mesa M 0.88
Ancho de la mesa M 0.50
Longitud de la mesa M 3
Fuerza corte kN 346
Presión de corte Bar 140
Potencia motor kW 4.5
Potencia bomba Kw 6
Velocidad de corte m/s 0.2
Tiempo de corte Ascenso S 2
Descenso S 2
Carrera de corte (PMS, PMI, Luz) Cm 15
Cortes por minuto Ciclos/min 15
Capacidad deposito aceite Lt 35
Numero de brazos unidades 4
Longitud M 3.3
Ancho M 1.8
Altura M 1.6
Peso aproximado Kg 4900
Fuente: Elaboración propia
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134
CAPÍTULO III
3 INGENIERÍA DE MANUFACTURA
3.1 Fabricación
El proceso de fabricación se en marca en un procedimiento, el cual debe
contener toda la información necesaria para el seguimiento completo de la
fabricación en sí. Este procedimiento es mostrado en las denominadas Hojas de
procesos y costos, las cuales se encuentran en el anexo.
Las hojas de proceso contienen la siguiente información:
1 - Información referida a datos generales
a) Institución o empresa responsable.
b) Proyecto desarrollado.
c) Responsable del proyecto.
d) Encargado supervisor.
e) Número de hoja.
2 - Información referida a datos técnicos:
a) Sistema.
b) Elemento o subsistema a ser fabricado.
c) Número de plano.
d) Material de fabricación.
e) Peso.
f) Dimensiones o características del elemento o subsistema.
135
3 - Información referida a tiempos y procesos de fabricación
a) Secuencia del proceso.
b) Proceso empleado.
c) Máquina, herramienta o equipo utilizado.
d) Tiempo de preparación.
e) Tiempo de ejecución.
f) Tiempo total por proceso.
g) Tiempo acumulado por pieza.
h) Mano de obra.
Finalmente, la información referida a tiempos y procesos de fabricación debe seguir los siguientes parámetros.
3.1.1 Tiempos de Fabricación
Considera los siguientes tiempos.
3.1.1.1 Tiempo Total de Fabricación Puede ser determinado por:32
Dónde Tiempo total de trabajo
Tiempo de fabricación
Tiempo de montaje
El tiempo de fabricación está dado por:
32 Roger Villegas, Diseño de una Trozadora de Scrap de PVC, Proyecto de Grado, p. 136
136
Dónde: :Tiempo de preparación
Tiempo de ejecución
El tiempo de preparación es aquel empleado en la preparación antes del
trabajo. Este dato mayormente parte de la experiencia.
El tiempo de ejecución es aquel empleado en el mecanizado de la pieza y
puede ser definido como:
Dónde: :Tiempo manual o accesorio a la ejecución
Tiempo de maquinado principal
El tiempo manual o accesorio a la ejecución es aquel que se emplea en las
mediciones, verificaciones, colocación de piezas, centrados, etc.
El tiempo de máquinado principal es aquel empleado por las máquinas
herramientas en realizar los correspondientes procesos, cuyo cálculo es realizado
mediante fórmulas determinadas, ábacos y estimaciones dependiendo del tipo de
proceso de fabricación.
3.1.1.2 Tiempo Principal de Soldadura Este tiempo parte netamente de la experiencia, no contándose con valores
fijos33, ya que depende de la habilidad del operador; sin embargo para su cálculo
consideraremos un factor de 120mm cordón/min, luego se define:
Dónde: t : Tiempo principal de soldadura [horas ]
L : Longitud de cordón de soldadura [mm ]
33 Varían en función al operario y los diferentes materiales
137
3.1.1.3 Tiempo Principal de Torneado Este tiempo contempla un promedio general de las operaciones de cilindrado,
refrentádo y roscado, cuya ecuación queda definida por:34
Dónde: T : Tiempo de duración por pasada [min]
L : Longitud de corte [mm]
S : Avance por revolución
N : Rotación del husillo del torno [rpm]
Para un trabajo de desbaste se tiene el siguiente avance recomendado:
Para un trabajo de afinado se tiene:
La rotación del husillo del torno es determinada por:
Dónde:
n : Número de revoluciones por minuto de la pieza o de la herramienta
V : Velocidad periférica de corte (propio del material) [m/min]
D : Diámetro de la pieza [mm]
3.1.1.4 Tiempo Principal de Fresado Se define por:
Dónde: t : Tiempo de fresado [horas]
L : Trayectoria de trabajo de la máquina de fresar [ mm]
V : Velocidad de avance [mm/min]
34 A. L. Casillas, Máquinas – Cálculos de taller, 34ª Ed. (1988). Edición Hispanoamericana, Madrid, España, p. 592
138
En este caso la velocidad de avance para chaveteras en los ejes se la tomará
igual a:
Con éste dato se obtiene:
3.1.1.5 Tiempo Principal de Refrentádo en el Torno Es determinado mediante:
Dónde: t : Tiempo principal de refrentado [horas]
D : Diámetro del eje [mm]
f : Avance de la cuchilla [mm/rev]
n : Número de revoluciones por minuto [rpm]
Tomaremos el avance de la cuchilla como, y el número de revoluciones igual
a 50; entonces:
3.1.1.6 Tiempo Principal de Corte por Oxiacetileno La utilización de oxiacetileno es apta para planchas de acero, mayores a los
3 milímetros de espesor; así la velocidad de corte varía según el espesor de la
plancha a cortarse, el tipo de boquilla que se emplea y la presión del oxígeno.
Para determinar este factor se utilizara una velocidad de corte aproximada de
38m/hora, entonces:
Dónde: t : Tiempo principal de corte por oxiacetileno [horas ]
139
L : Longitud de corte [mm]
3.1.1.7 Tiempo Principal de Taladrado Es determinado mediante:
Dónde: t: Tiempo principal de taladrado [horas]
L : Longitud a taladrar (L=l 3D ) [mm]
l : Espesor de plancha a taladrar [mm]
D : Diámetro de broca / orificio [mm]
s: Avance [mm/rev]
v: Velocidad periférica [m/min]
Es recomendable utilizar para el proceso de taladrado del acero de
construcción, los valores de velocidad periférica igual a 24 m/min, y tomar un valor
de avance de 15 mm/rev.
Luego:
3.1.1.8 Tiempo Principal de Amolado Con el amolado se obtiene superficies mejor acabadas y se reduce los
cordones de la costura soldad, para ello se calcula los tiempos con el factor de
velocidad igual a 200 cm/min, entonces se define:
Dónde: t : Tiempo principal en el proceso de amolado [horas]
L : Longitud de amolado (desbaste) [mm]
140
3.1.2 Sistemas de Seguridad Los accidentes suelen ser debidos a la acumulación de diversas causas que
por sí solas no tendrían mayores consecuencias. Por un lado el operario puede
manipular de manera incorrecta las cargas o cortar más espesor del permitido por la
cizalla.
Sin embargo las causas anteriores no tendrían que causar ningún desperfecto
en la cizalla si los mecanismos de seguridad descritos en los apartados siguientes
funcionaran correctamente.
3.1.3 Medidas de Seguridad y Protección de Máquinas y Herramientas
En términos generales, las principales medidas de seguridad a observar para la
protección de las máquinas y herramientas consisten en:
-Pintar en colores llamativos las partes móviles de las máquinas. Como colores
normalizados se utilizan el amarillo o el blanco, junto al negro, pintados en franjas
oblicuas alternas sobre los extremos del elemento móvil a destacar.
3.1.4 Medidas de Seguridad y Protección de los Operarios
-La ropa de trabajo debe ser ajustada, utilizando calzado de seguridad. Usar
guantes de piel para cualquier tarea de manipulación de la chapa. En el caso de
operar con grandes formatos de chapa, también se recomienda el uso de mandiles
de cuero (Fig. 3.1).
Figura 3.1 elementos de seguridad
Fuente: http://2.bp.blogspot.com/_ErC9kA6NWFA/SgnBgOZmeq
141
-Las prensas, las cizallas, las plegadoras y, en definitiva, todas las máquinas
utilizadas en los procesos de corte y conformado de la chapa sólo deben ser
manejadas por personal especializado. Por lo tanto, no se debe permitir jamás el uso
de estas máquinas por parte de personal no autorizado. Aun así, todo especialista o
usuario está obligado a conocer los riesgos y peligros derivados del uso de dichas
máquinas, así como sus limitaciones, consultando, si fuera preciso, su libro de
instrucciones, (Fig. 3.2).
Figura 3.2 significado de los colores en seguridad industrial
Fuente: http://www.google.com.bo/imgres?q=seguridad+industrial+se%
-La ingesta de medicamentos, alcohol, drogas o la combinación o toma
indiscriminada de estas sustancias puede producir euforia, confusión, somnolencia
o alteraciones de la visión, entre otros efectos, reduciendo drásticamente la
capacidad de concentración y de reacción del operario.
3.1.5 Extintor de Incendios
El extintor de incendios, es el equipo de primeros auxilios contra incendios,
están destinados a ser usados contra fuegos pequeños e incipientes. Es un artefacto
que sirve para apágar fuegos. Consiste en un recipiente metálico (bombona o cilindro
de acero) que contiene un Agente extinguidor de incendios a presión, de modo que
al abrir una válvula el agente sale por una manguera que se debe dirigir a la base
del fuego. Generalmente tienen un dispositivo para prevención de activado
accidental, el cual debe ser deshabilitado antes de emplear el artefacto.
142
El gas impulsor suele ser nitrógeno ó CO2, aunque a veces se emplea aire
comprimido. El único agente extintor que no requiere gas impulsor es el CO2. Los
polvos secos requieren un gas impulsor exento de humedad, como el nitrógeno o el
CO2 seco, (Fig. 3.3).
Figura 3.3 características básicas de un Extintor de incendios
Fuente: normativas de seguridad industrial
3.1.6 Modos de trabajo
3.1.6.1 Corte simple - Se fija en el panel la opción de corte simple.
- Se coloca la chapa.
- Se fijan los segundos de corte.
- Se acciona la máquina con el mando de pie, ésta realizará un único corte durante
los segundos que se hayan fijado.
3.1.6.2 Corte cíclico A - Se fija en el panel la opción de corte cíclico.
- Se coloca la chapa.
- Se fijan los segundos de corte.
- Se acciona la máquina con el mando de pie.
- La máquina realiza cortes hasta que el operario la detenga con el botón de paro.
143
3.1.6.3 Corte cíclico B - Se fija en el panel la opción de corte cíclico.
- Se activa el contador de cortes.
- Se coloca la chapa.
- Se fijan los segundos de corte.
- Se fija el número de ciclos o cortes a realizar.
- Se acciona la máquina con el mando de pie.
- La máquina realiza cortes hasta que el contador de cortes alcance el número
fijado.
3.1.7 Mantenimiento Para mantener la máquina en condiciones de seguridad y asegurar una vida
útil prolongada se recomienda realizar las siguientes tareas de mantenimiento.
3.1.7.1 Indicador del nivel y temperatura del aceite Se encuentra en la parte posterior, el nivel de aceite debe mantenerse
aproximadamente a la mitad del nivel, (Fig. 3.4).
Figura 3.4 Nivel de aceite
Fuente: tecnología mecánica.com/manteamiento en corte
144
3.1.7.2 Aceite del circuito Hidráulico La máquina de fábrica tiene aceite hidráulico de alto rendimiento y con
propiedades anti desgaste, anticorrosivo, resistencia a la oxidación y filtrabilidad.
TIPO: “MOVIL DTE H 46. Equivalencia en otras marcas: FUCHS MH46 – CEPSA
NOTA: cambio del aceite hidráulico cada 500 horas de trabajo o 3 años.
3.1.7.3 Presión del aceite El manómetro (parte posterior) indica la presión que se alcanza durante un
trabajo. Se recomienda hacer una prueba al inicio del trabajo para comprobar que
no se alcanza una presión excesiva, una vez en este punto se debe cerrar y seguir
con el trabajo. De este modo se evita que el manómetro esté continuamente
funcionando sin necesidad alguna.
El manómetro debe tener glicerina en su interior, siendo normal que se
forme una burbuja en l parte superior.
3.1.7.4 Final de carrera del tope En la parte posterior de la máquina se puede observar el sensor “finadle
carrera” que evita que el tope, que limita la profundidad del corte, sobrepase cierto
límite de seguridad. Se recomienda comprobar periódicamente que no se haya
producido ningún daño en este sensor y que funcione correctamente.
3.1.7.5 Puntos de engrase Se recomienda el engrase con mezcla de grasa y aceite las siguientes
partes de la mecánica de la máquina, (Fig. 3.5). NOTA: se deberá engrasar cada 200 horas de trabajo o cada 2 meses
Figura 3.5 Puntos de engrase
Fuente: tecnología mecánica.com/manteamiento en corte
145
3.1.8 Contraindicaciones - Cortar planchas que hayan sido cortadas con plasma u oxicorte, ya que
estas planchas han sido endurecidas por el calor recibido para su corte,
asimismo los bordes con rebabas muy pronunciadas que puedan deteriorar
el borde de la cuchilla.
- El corte de más de 6mm de espesor, en chapa de 45 kg/mm2 de resistencia o
su equivalencia en otros materiales.
- Otros usos para los que no ha sido diseñada.
- No tocar la zona móvil cuando la máquina está en movimiento.
- No entrar detrás de la máquina durante el trabajo.
-No se permite una carga excesiva de nitrógeno en los cilindros.
3.1.9 Planilla de montaje, Subsistemas y Sistemas Este procedimiento mayormente es evaluado de forma experimental, no
contándose con una precisión en el tiempo que se requiere para dicha tarea, ya que
depende de la experiencia y habilidad de los operarios designados al trabajo.
También influye de manera sustancial el equipamiento del taller dónde se procede a
ensamblar y montar las piezas.
Las estimaciones de todos los tiempos y secuencias de montaje para cada
conjunto del proyecto, se encuentran en las denominadas planillas de montaje,
adjuntas a continuación.
146
PLANILLA DE MONTAJE Proyecto: Diseño de una máquina cizalladora hidráulica para chapas de acero
Sistema: Sistema corte Subsistema: trancha Diagrama de referencia para el montaje Nro: 1
Lista de piezas Nº de Pieza
Descripción
Cant.
Observaciones
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11
Rodamientos SKF soporte de cilindros Placas de acero Placa de sujeción 1 Seguro tipo placa tornillos Gancho Placa de sujeción 2 Pernos de sujeción Tuerca de sujeción Seguro tipo pasador
2 2 4 1 1 2 1 1 4 4 1
Secuencia de montaje 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Realizar la limpieza de los elementos a medida que los mismos se van ensamblando. Insertar los soporte de cilindros (2) en la placa de acero (2) por ambos lados Insertar el eje (3) en el conjunto de rodamientos (2). Colocar la placa de sujeción (4) en el extremo derecho del eje (3). Colocar el seguro tipo placa (5) conjuntamente con los tornillos (6) en la ranura del eje. Acoplar el eje de la traviesa del gancho (7) en la placa de sujeción (4). Acoplar la placa de sujeción (8) en el conjunto. Colocar y apretar los pernos (9) y las tuercas (10) de sujeción al conjunto. Insertar el seguro tipo pasador (11) en el orificio del eje (3).
Herramientas e insumos Nº Descripción 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Aceite y grasa para lubricación Amoladora Arco eléctrico Juego de limas planas y redondas Juego de llaves Martillo de acero y de goma o teflón Taladro manual Trozos de tela para realizar la limpieza Vernier, Regla, escuadra y nivel
Mano de obra Tiempo estimado Técnico mecánico (TMec) Ayudante de mecánica en general (AMec) Pintor (Ptor)
60 min 60 min 30 min
147
PLANILLA DE MONTAJE Proyecto: Diseño de una máquina cizalladora hidráulica para chapas de acero
Sistema: Sistema corte Subsistema: montante y travesaño Diagrama de referencia para el montaje Nro: 2
Lista de piezas Nº de Pieza
Descripción
Cant.
Observaciones
1 2 3 4 5 6 7 8
Montante Soporte de montante
Soporte de topes traseros Travesaño superior
Travesaño inferior seguro tipo placa Base de mesa Pernos de sujeción
2 4
2
1 1 2 1
Secuencia de montaje 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13
Realizar la limpieza de los elementos a medida que los mismos se van ensamblando. Insertar los Soporte de montante (2) en la Montante (1) por ambos lados de la misma. Insertar el Travesaño inferior (5) en las montantes (1) Colocar el conjunto en la base de mesa (7) elementos correspondientes
Colocar un seguro tipo placa(6) más los Pernos de sujeción(8) en la ranura Insertar un Travesaño inferior(5) Realizar la secuencia 2,3,4,5 y 6 para la segunda montante(1).
Insertar un Travesaño superior(4) Insertar el eje (5) en el conjunto (7)(8). Colocar el anillo de retención (6) Colocar el conjunto bastidor de la mesa(1) Colocar un seguro tipo placa más Pernos de sujeción en la ranura. Repetir las secuencias 8, 9, 10, 11 y 12 para las restantes piezas.
Herramientas e insumos Nº Descripción 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Aceite y grasa para lubricación Amoladora Arco eléctrico Juego de limas planas y redondas Juego de destornilladores plano y estrella Martillo de acero y de goma o teflón Taladro manual Trozos de tela para realizar la limpieza Vernier, Regla, escuadra y nivel
Mano de obra Tiempo estimado Técnico mecánico (TMec) Ayudante de mecánica en general (AMec) Pintor (Ptor)
90 min 90 min 30 min
148
PLANILLA DE MONTAJE Proyecto: Diseño de una máquina cizalladora hidráulica para chapas de acero
Sistema: Sistema corte Subsistema: topes, montantes finales Diagrama(s) de referencia para el montaje Nro(s): 3,4
Lista de piezas Nº de Pieza
Descripción
Cant.
Observaciones
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16 17
Travesaño Superior Eje de unión Columna Eje de las poleas fijas montante Soporte de apoyo Bulón de unión Soporte - Columna Soporte
Tambor de apoyo
Barras de articulación
Brazos con Articulación Soporte Brazo superior Brazo superior Brazo inferior Polea de envío Seguro Placa de unión Cilindro hidráulico
1 1 1 1 1 4 1 1 1 1 2 1 1 1 2 1
Secuencia de montaje 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Realizar la limpieza de los elementos a medida que los mismos se van ensamblando. Insertar el eje de unión Columna en el orificio correspondiente de la Travesaño superior. Insertar la Placa de unión conjuntamente con las horquillas correspondientes. Ensamblar el soporte (5) con los bulones (6) en la columna superior. Ensamblar Barras de articulación la columna superior con Soporte Brazo superior Colocar los Cilindro hidráulico en los soportes de la columna superior Ensamblar los elementos (12)(13)(14)(15)(16) y montar el conjunto sobre la columna inf. Ensamblar la columna (1)(2) con los elementos (9)(17)(18). Verificar el montaje global y los seguros correspondientes.
Herramientas e insumos Nº Descripción 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Aceite y grasa para lubricación Amoladora Arco eléctrico Juego de limas planas y redondas Juego de llaves Martillo de acero y de goma o teflón Taladro manual Trozos de tela para realizar la limpieza Vernier, Regla, escuadra y nivel
Mano de obra Tiempo estimado Técnico mecánico (TMec) Ayudante de mecánica en general (AMec) Pintor (Ptor)
480 min 480 min 240 min
149
PLANILLA DE MONTAJE Proyecto: Diseño de una máquina cizalladora hidráulica para chapas de acero
Sistema: Sistema oleo hidráulico, control Subsistema: oleo hidráulico, control Diagrama(s) de referencia para el montaje Nro(s): 5,6,7,8
Lista de piezas Nº de Pieza
Descripción
Cant.
Observaciones
1 2 3 4 5 6 7 8
Trancha Bomba oleo hidráulica Motor eléctrico Cilindros hidráulicos Caja de control Reja de protección Panel de control (botonera) Pedal de contacto eléctrico
1 2 1 1 1 1 1 1
Secuencia de montaje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Realizar la limpieza de los elementos a medida que los mismos se van ensamblando. Montar el Motor eléctrico (2) en la plataforma. Acoplar el eje del Motor eléctrico (3) en la Bomba oleo hidráulica (2). Adecuar el verificando excentricidad del eje y su alojamiento.
Ensamblar las mangueras hidráulicas sobre el soporte respectivo en Insertar el conjunto trancha (1) en todo el sistema. Verificar las uniones y posiciones de elementos. Instalar la caja de control (5)en la montante respectiva Montar en panel de control (7) y la reja de protección (6) en la trancha (1) Instalar el pedal de contacto eléctrico (8) al sistema eléctrico
Herramientas e insumos Nº Descripción 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Aceite y grasa para lubricación Amoladora Arco eléctrico Juego de limas planas y redondas Juego de llaves Martillo de acero y de goma o teflón Taladro manual Trozos de tela para realizar la limpieza Vernier, Regla, escuadra y nivel
Mano de obra Tiempo estimado Técnico mecánico (TMec) Ayudante de mecánica en general (AMec) Pintor (Ptor)
480 min 480 min 240 min
150
4 CAPÍTULO IV
COSTOS
4.1 Costos de fabricación
El costo viene a representar la suma total de gastos que se requieren para
obtener de una materia prima el producto terminado. Este costo lo representan
aquellos gastos efectuados en el material, la mano de obra y los medios que se
emplean para la fabricación de la máquina.
El detalle de los procesos de fabricación y los costos que representan, es
efectuado en las denominadas hojas de procesos y costos.
Dado que estos costos tomaron en cuenta el peso neto del elemento, se
establece un factor de incremento del 10% al precio total, el cual considera las
pérdidas de material generadas en la manufactura de una pieza, partiendo del
peso bruto de la misma, (Tabla 4.1 ).
4.1.1 Costo de materiales
Estos costos van referidos a la compra de materia prima para la construcción
de los elementos que conforman la máquina. Los mismos incluyen el manejo
y almacenamiento correspondiente.
Aquellos costos de materiales en bruto que forman parte en la fabricación
de las diferentes piezas, son obtenidas en su mayoría del mercado informal,
tabulándose los mismos en la, (Tabla 4.2).
151
Tabla 4.1 Resumen de los costos de fabricación
Nº Pieza Cantidad Costo [$us] Costo total[$us]
1 Chapa que componen la masa de la trancha 4 58,04 174,12 2 Perfil L para unión con soporte lateral 4 23,64 123,64 3 Plancha que compone la mesa 1 123,14 123,14 4 Pernos masa de la trancha cabeza hexagonal M12 30 0,41 13,41 5 Pernos unión cabeza hexagonal M12 30 0,47 6,94 6 Pernos unión cabeza hexagonal M10 10 0,24 7,48 7 Pernos unión cabeza hexagonal M16 40 0,08 6,16 8 Tuercas hexagonales masa trancha M12 40 0,87 6,87 9 Tuercas hexagonales unión M16 40 0,05 6,05 10 Tuercas hexagonales masa perfil M12 40 0,2 5,2 11 Arandelas planas trancha 12N 30 0,11 7,44 12 Arandelas de presión masa de la trancha 12R 30 0,98 7,92 13 Arandelas de presión perfil 16R 40 0,84 6,68 14 Tuercas hexagonales masa perfil M12 30 0,77 6,77 15 Pernos masa de la trancha cabeza hexagonal M12 30 0,99 6,99 16 Pernos unión cabeza hexagonal M12 30 0,13 6,13 17 Pernos unión cabeza hexagonal M16 40 0,95 7,95 18 bomba oleo hidráulica Bosh Rexroth AG 1 562,36 562,36 19 Válvula electrohidráulica 2-4 1 51,09 51,09 20 Válvula electrohidráulica 5-6 1 68,01 68,01 21 Conductores de diferentes calibres 1 41,33 41,33 22 Mangueras oleo hidráulicas 8 26,43 326,43 23 Aceite hidráulico 1 38,5 38,5 24 Soporte de cilindros doble efecto 4 12,74 50,96 25 Cilindro doble efecto para prensar 1 174,89 174,89 26 Cilindro doble efecto para corte 2 193,76 407,52 27 Relé 1 98,49 98,49 28 Logo, micro logix 1100 1 63,55 63,55 29 Fuente de tensión para sistema de control 1 72,74 72,74 30 Final de carrera en cilindro de presión 2 12,61 24,22 31 Final de carrera en cilindros de corte 1 25,06 25,06 32 Chapa, espesor 25.4 mm 4 42,83 151,32 33 Chapa, espesor 20 mm 2 38,77 125,54 34 Eje de seguimiento de ángulo de corte 2 43 86 35 Pintura de tipo horno 1 35,72 35,72 36 Rejilla de protección 1 35,54 35,54 37 Barra de soporte trasero 1 46,82 46,82 38 Tope de dimensión de corte 2 48,28 92.45 39 Pedal de contacto eléctrico 1 47,99 47,99 40 Depósito de fluido hidráulico 1 68,65 68,65 41 Barra de presión de chapa 1 26,85 26,85 42 Cuchilla de corte de doble filo punzón 1 200,61 200,61 43 Cuchilla de corte de doble filo base 1 200,45 200,45 44 Panel de control 1 34,17 34,17 45 Caja de control de componentes hidráulicos 1 42,91 42,91 46 Soporte laterales superiores 2 28,07 56,14 47 Brazos de soporte delantero 4 25,46 125,46 48 Placas de sujeción 1 34,87 34,87 49 Soporte de varias válvulas 1 43,65 43,65 50 Topes traseros de regulación 2 8,91 17,82 51 Asientos de cojinetes especificados 1 16,74 16,74
Total 4298,8 Costo total incrementado en 10% debido a pérdidas de material 4727.8
Fuente: Elaboración propia
152
Tabla 4.2 Costo de materiales
Nº
Material
Características
Unidad
Precio Unitario
[$us] 1 Plancha e=2mm Hoja 74,61 2 Plancha e=6mm Hoja 93,27 3 Plancha e=10mm Hoja 147,87 4 Plancha e=15mm Hoja 296,12 5 Plancha e=20mm Hoja 355,3 6 Plancha e=25.4mm Hoja 564,01 7 Fundición gris kg 1,84 8 Eje d=22,2mm kg 2,83 9 Eje d=25,4mm kg 2,83
10 Eje d=50,8mm kg 2,83 11 Perfil tubular Sección circular kg 1,68 12 Perfil tubular Sección cuadrada kg 1,68 13 Perfil Costanera kg 1,68
Fuente: Elaboración propia
4.1.2 Costo de insumos
Los insumos necesarios y a la vez suministrados en la fabricación, se
detallan en, (Tabla 4.3).
Tabla 4.3 Costo de insumos
Nº
Material
Caracteristica
Unidad
Precio unitario [$us]
1 Aceite lt 3,39 2 Carburo de calcio kg 2,12 3 Disco abrasivo d=9" piezas 4,81 4 Disco de corte d=9" piezas 3,96 5 Electrodo AWS E 6013 kg 2,54 6 Electrodo AWS E 7018 kg 2,75 7 Escobillas metálicas piezas 1,41 8 Gasolina lt 0,52 9 Hojas de sierra piezas 1 10 Lijas Nros 100 - 500 piezas 0,28 11 Oxígeno m3 2,2 12 Pintura anticorrosiva lt 4,95
Fuente: Elaboración propia
4.1.3 Costo de mano de obra
Para una aproximación al valor verdadero y actualizado de los costos de mano
de obra, se solicitó dicha información a la empresa “MÁQUINARIA INDUSTRIAL
153
– Construcciones electromecánicas35”, obteniéndose los datos mostrados en,
(Tabla 4.4).
Tabla 4.4 Costos de mano de obra
Fuente: Empresa MÁQUINARIA INDUSTRIAL
4.1.4 Costo de uso máquinas-herramientas
La cotización para el uso y alquiler de máquinas-herramientas, también fue
realizada en la empresa “MÁQUINARIA INDUSTRIAL”. Los mismos figuran en
(Tabla 4.5), incluyendo costos de alquiler del local, saneamiento básico y energía
eléctrica.
Tabla 4.5 Costo de uso máquinas – herramientas
Nº Máquina, instrumento,
herramienta Costo
[$us/hr]
1 Amoladora 1,56 2 Cilindradora 3 3 Cizalla de corte 3 4 Compresora y soplete 1,6 5 Dobladora 3 6 Equipo de arco eléctrico 2,5 7 Equipo de oxicorte 2,5 8 Esmeril de acabado 1,6 9 Herramienta de lijado y limado 0,7 10 Herramientas de medida 0,3 11 Herramientas de trazado 0,3 12 Máquina Fresadora 7 13 Prensa hidráulica 3 14 Prensa Mecánica 0,5 15 Sierra Mecánica 0,5 16 Taladro de pedestal 1 17 Taladro Manual 0,8 18 Torno 5
Fuente: Empresa MÁQUINARIA INDUSTRIAL
35 MAQUINARIA INDUSTRIAL – Construcciones Electromecánicas Nro. 3015, Zona Bajo Llojeta, La Paz - Bolivia
154
4.2 Otros costos
Estos costos van referidos principalmente a los elementos especificados que
se compran directamente del mercado local y también del mercado internacional,
además de los costos de montaje y aquellos que intervienen adicionalmente, como
son el costo del proyecto, sueldo del ingeniero supervisor del proyecto, etc.
4.2.1 Costos de montaje
Este costo está en función del salario que perciben todas las personas
involucradas en el montaje, además de sumarse el uso de máquinas- herramientas
e insumos utilizados, (Tabla 4.6).
Tabla 4.6 Costos de montaje
Fuente: Elaboración propia
Tiempo estimado de montaje según especialista [min]
Sistema TMec AMec Ptor Sistema trancha 60 60 30
Sistema mesa 90 90 30
Sistema soporte lateral 480 480 240
Sistema estructural 480 480 240
Sistema hidráulico 480 480 240
Sistema control 360 360 200
Cizalla 960 960 480
Tiempo total según especialista [min] 2910 2910 1460
Costo de mano de obra según especialista [$us/hora] 2,6 1,5 2,6
Costo de montaje por especialista [$us] 126,1 72,75 63,27
Costo total de mano de obra por montaje [$us] 262,12
Costo aproximado adicional en mano de obra [$us] 500 Costo estimado por insumos [$us] 400
155
4.2.2 Costos adicionales
Sueldo del ingeniero supervisor del proyecto, Dado que el tiempo en la
ejecución del proyecto, puede variar debido a los diferentes imprevistos que se
pueden suscitar, se establece un sueldo para el ingeniero supervisor, que acompaña
la ejecución del proyecto en su totalidad, tomando en cuenta un estimado de 4
meses para la fabricación de la máquina.
Luego, en la ( Tabla 4.7), se presenta el resumen de los costos
totales acorde a los valores determinados en las tablas anteriores.
Tabla 4.7 Resumen de los costos totales
Costo Neto 6727
Fuente: Elaboración propia
A continuación, en la ( Tabla 4.8), se determina el precio de la
máquina, con las consideraciones respectivas.
Tabla 4.8 Precio de la máquina
Nº Detalle Total [$us]
1 Costo Neto 6727
2 Margen de utilidad (35% sobre el costo neto) 2354
3 Costos por imprevistos (10% sobre el costo neto) 672
Fuente: Elaboración propia Precio 9753
Finalmente se establece el precio de venta para la máquina, considerando los
Nº
Detalle
Total [$us]
1 Costo de fabricación, materiales e insumos 4727
2 Costo de componentes especificados 800
3 Costo de montaje 700
4 Costos adicionales 500
156
impuestos de ley (13% I.V.A. y 3% I.T.) sobre el precio, resumidos en la siguiente,
(Tabla 4.9).
Tabla 4.9 Precio de venta para la máquina
Nº
Detalle
Total [$us]
1 Precio 9753
2 I.V.A. (13% sobre el precio) 1267
3 I.T. (3% sobre el precio) 292
Precio de venta total [$us] 11 303
Fuente: Elaboración propia
157
5 CAPÍTULO V
EVALUACIÓN
5.1 Evaluación técnica
El presente proyecto busca la posibilidad de fabricar una Cizalladora para el
reemplazamiento a los corte tradicionales, puesto que las máquinas actualmente
utilizadas con llevan limitaciones que manteniendo la eficiencia y seguridad, según
lo analizado anteriormente.
La Cizalladora fue diseñada para satisfacer los objetivos trazados al inicio
del presente proyecto, además de considerar la inexistencia de la máquina en el
mercado Nacional. Para una evaluación inicial, se realiza la comparación de la
cizalladora diseñada con las máquinas actualmente utilizadas, (Tabla 5.1).
Tabla 5.1 Comparación técnica de la cizalladora
Fuente: Elaboración propia
158
Es claro notar las diferentes ventajas que implica la cizalladora diseñada,
comparada con las máquinas usadas actualmente en el medio para el
emplazamiento de cargas.
Si bien una de las características que limita a la cizalladora diseñada,
espesor de corte , se debe tomar en cuenta, según el análisis realizado en el punto
concerniente a la justificación del proyecto, que la máquina es apta para cubrir la
mayor demanda en cuanto a corte de chapa, establecidas las más usadas en el
trabajo comúnmente realizado. También es claro notar la facilidad, seguridad
y eficiencia, a la hora de usar una de estas cizalladoras en el campo de la
mecánica, enfocando la necesidad en la implementación de este tipo de máquinas
en el medio, acorde a todas las ventajas técnicas que ésta ocasionaría en beneficio
de la ejecución de proyectos.
Para una segunda evaluación, muestra la comparación técnica de la
cizalladora diseñada, con una de similares características, fabricada con el
respectivo montaje y posteriormente con los límites de corte y la facilidad de
operación.
Es claro notar que la cizalladora diseñada, podrá realizar un trabajo con las
mismas prestaciones que una fabricada en el exterior. Ambas reúnen similares
características a la hora de ser tomadas en cuenta para el trabajo en metal
mecánica.
Las diferencias más notorias son: por un lado, es el espesor de corte y la
longitud de corte, adicionales para la Cizalladora del fabricante Español, pero
disminuyendo el espesor y utilizando el cuello de cisne se puede usar la totalidad
de la cuchilla, las velocidades establecidas para la cizalladora diseñada son
variables en función al espesor de corte, mientras aquellas pertenecientes a la
cizalladora de procedencia española, permiten una selección de velocidades de 2 a
3 opciones. Sin embargo, el diseño efectuado en el presente proyecto, mantiene las
condiciones máximas en cuanto a capacidad, dimensiones y velocidades de
emplazamiento, que los fabricantes internacionales adoptan a la hora de
calcular, diseñar y fabricar una máquina de este tipo.
159
5.2 Evaluación económica
Para esta evaluación, se presenta en la (Tabla 5.2), la comparación, entre el
precio de venta de la cizalladora diseñada, y el precio de la cizalladora fabricada en
España por la empresa Nargesa Crane S.A., tomándose en cuenta los siguientes
aspectos para esta última:
- El precio de venta fue solicitado al representante ubicado en Chile “Unión S.A.”, mismo que presta servicios de arriendo, venta y otros, referentes a cizalladoras con similares características.
- El precio de venta enviado por el representante de Nargesa, incluye los
costos según los términos comerciales, hasta la ubicación de la empresa en
cuestión (Santiago – Chile)
Con los valores proporcionados, y la consulta respectiva a una agencia
despachante de aduana, dónde se obtiene el costo total de la máquina a importar,
puesta en la ciudad de La Paz, con la des-aduanización correspondiente, teniendo
en cuenta las abreviaciones del documento son dólares americanos (USD) y la
moneda nacional (BOB)
Tabla 5.2 Precio de la máquina importada, puesta en la ciudad de La Paz incluyendo las comisiones adicionales
Fuente: Elaboración propia
160
Fuente: Elaboración propia
Según la (Tabla 5.3) anterior, es claro notar la diferencia en cuanto al precio,
de una cizalladora fabricada en el exterior, respecto a la cizalladora diseñada
en el presente proyecto, tomando en cuenta que ambas reúnen las mismas
características técnicas según el análisis
5.3 Conclusiones y recomendaciones
5.3.1 Conclusiones
De acuerdo a todos los resultados obtenidos en el presente proyecto, se logró
cumplir el objetivo principal, que está enfocado en el diseño de una cizalladora,
principalmente, máquina diseñada con los elementos necesarios, para efectuar el
corte. Su estructura, y dimensiones, permite el corte de toda la chapa, a través de
la plataforma con cuello de cisne, permitiendo a la máquina, ser capaz de cortar la
totalidad de la superficie de la cuchilla y logrando saber las fuerzas necesarias para
distintos espesores y un trabajo más simple para el operario a lo largo de una trabajo
en metal mecánica, estableciendo una mejora en el tiempo.
-Tras cumplir satisfactoriamente el objetivo principal, se denotan las siguientes
conclusiones para los objetivos específicos, mismos que se encuentran ligados al
beneficio del uso de la máquina.
-Debido a las dimensiones de la máquina, y los elementos establecidos
para su operación, la cizalladora garantiza la más alta rentabilidad en
cualquier proyecto que se vaya a realizar, siendo adecuada bajo cualquier tipo de
condiciones por sus prestaciones y por su capacidad de ganarse la confianza de
cualquier operador, permitiendo realizar el emplazamiento de cargas con facilidad,
Tabla 5.3 Comparación económica entre la cizalladora diseñada y la fabricada en España
161
seguridad y eficiencia.
- Durante el transporte se hacen patentes las ventajas de su compacto diseño,
cuando la misma se encuentra plegada. Debido a su tamaño, la cizalladora
puede ser transportada por la vía pública ya que sus dimensiones son adecuadas.
- La máquina ofrece una alta rentabilidad por su desarrollado equipamiento
hidráulico, y los mecanismos que permiten lograr un rápido montaje y desmontaje,
optimizándose el tiempo de puesta en servicio. El montaje se caracteriza por ser
especialmente ligero, rápido, seguro y porque puede ser llevado a cabo por un solo
operador sin ningún problema.
Por lo expuesto anteriormente, se establece que la máquina cumple con todos
los objetivos iniciales del proyecto, los cuales fueron desarrollados de forma
satisfactoria, en el ámbito de lograr un diseño con parámetros de carga mayores a
los especificados, esto con la finalidad de garantizar el buen funcionamiento
de la máquina y hacerla más confiable. Así también se pudo evaluar que la
fabricación de esta máquina, representa un costo mucho menor al establecido
por empresas internacionales, abocadas al diseño y construcción de este tipo de
cizalladoras.
Por último, señalar que la tendencia actual en el mundo de las cizalladoras es,
por un lado reducir los costes automatizando el proceso de fabricación y por otro
reducir el tiempo de montaje así como las personas necesarias para el mismo,
logrando construir de forma eficaz, con sencillez, velocidad, seguridad y
economía.
162
5.3.2 Recomendaciones
Las recomendaciones se fundamentan en torno a la aplicación de esta
máquina, tomando en cuenta el respectivo estudio técnico y económico,
evidenciando las ventajas de sus prestaciones, comparadas con aquellas
pertenecientes a las máquinas utilizadas actualmente en el país. Por tanto es
recomendable el uso de este sistema de corte para las exigencias actuales.
Todos los tiempos de construcción fueron realizados considerando una
persona para cada especialidad (técnico mecánico, técnico soldador, pintor,
ayudantes); pero si fuera el caso de construirla en un tiempo menor, puede
efectuarse contando con un equipo de mayor personal técnico.
Al tratarse de una máquina cuya posible falla en algún sistema significaría
tiempos muertos, es necesario tomar muy en cuenta el mantenimiento de
la misma constantemente, realizando inspecciones continuas de fugas de aceite,
desgastes en rodamientos, ruidos extraños, etc. Todos estos deben ser efectuados
rigurosamente acorde a las recomendaciones que los fabricantes proponen,
además de considerarse lo estipulado. Así también se debe realizar la capacitación
del personal técnico en los campos de operación y mantenimiento de la máquina.
De esta forma se asegurará un funcionamiento continuo y libre de fallas.
Dentro de las recomendaciones técnicas, se debe tomar en cuenta el tiempo
de prueba y ajuste de la máquina, antes de que esta sea puesta en operación por
primera vez, e integrarse al trabajo de corte.
5.3.3 Recomendaciones para el corte
5.3.3.1 Corte por la izquierda La cuchilla de corte comienza a bajar por la parte izquierda de la máquina. Para cortar.
5.3.3.2 Escuadrado de la chapa La chapa cortar debe quedar perfectamente alineada con la escuadra de la zona de alimentación, de esta forma nos aseguramos un corte perpendicular.
Cualquier pieza, ésta debe colocarse en el límite izquierdo de la zona de alimentación.
163
5.3.3.3 Prensa chapas En piezas pequeñas, debemos asegurarnos que siempre queden bajo un prensa chapas.
Figura 5.1 Prensa chapas
Fuente: tecnología mecánica.com/corte
5.3.4 Trabajos futuros
La máquina fue diseñada considerando todos los aspectos para su puesta en
funcionamiento, pero en busca de mejorar aquellos sistemas que lo conforman, el
presente proyecto puede servir de base para la ejecución de futuros, que
contemplen lo siguiente:
- Implementación o mejora del sistema de control, proyectando un sistema
automatizado y de fácil manipulación, para equipos de elevación y transporte de
este tipo.
- Aplicación de nuevos materiales en la fabricación de este tipo de máquinas,
significando una disminución en el peso global de la máquina y las solicitaciones
que este representa, logrando el diseño de una máquina más compacta y de mayor
versatilidad.
5.4 Bibliografía
164
Diseño de máquinas – Norton, Robert L., PRENTICE HALL, México, 1999 1ª
Ed.
Diseño en ingeniería mecánica – Shigley, Joseph E.; Mischke, Charles R.,
McGraw-Hill Interamericana editores S.A., 2002 6ª Ed.
Aparatos de corte, TOMO 1, principios y elementos constructivos –
Hellmut Ernst, Editorial BLUME, Barcelona
Cizalladoras – Emilio Larrodé, Antonio Miravete, Editorial Reverté, España, 2001
Diseño de estructuras de acero, método LRFD – McCormac Jack C.
Alfaomega, 2002 2ª Ed.
Monografías de la construcción, Operador de cizalladoras torre – Luis Jiménes
López, Ediciones Ceac S.A., 2005 1ª Ed.
AISC, Manual of steel construction – Allowable Stress Design, 9th Ed.
Diseño de elementos de máquinas – Mott Robert L., Pearson Education,
México, 2006 4ª Ed.
Oleo hidráulica – Antonio Serrano Nicolás, McGraw-Hill Interamericana de
España, 2002 1ª Ed.
Hoj
a de
Pro
ceso
s y
Cos
tos
Proy
ecto
:
Sist
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men
to:
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Cor
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tos
Tala
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5,0
30,0
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06
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618
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5,0
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1,
148
2,70
8 3,
86
5 A
mol
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ador
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17
150
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1,
56
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4 0,
442
0,61
6
Lija
r y li
mar
asp
erez
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Her
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2,0
15,0
17
167
AM
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0,58
0,
70
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4 0,
198
0,36
7
Verif
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dim
ensi
ones
H
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ntas
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med
ida
1,0
5,0
6 17
3 A
Mec
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58
0,30
0,
058
0,03
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09
In
sum
os
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osto
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sum
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Cos
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Can
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C
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Por
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1
Dis
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3,96
1
3,96
C
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Man
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65
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WS
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54
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C
osto
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Mat
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les
38,1
4 38
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as
0,28
5
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Cos
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áqui
nas
Her
ram
ient
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4,59
4,
59
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sum
os
6,63
6,
63
Otr
os C
osto
s 5,
20
5,20
C
osto
de
Fabr
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Cos
to In
sum
os
$us
6,63
Cos
to to
tal
$us
57,2
0 $u
s 57
,20
Not
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odos
los
cost
os s
e pr
esen
tan
en d
ólar
es A
mer
ican
os y
los
tiem
pos
en m
inut
os.
Stress Analysis Report Analyzed File: Elementos Finitos Cizalla.iam
Autodesk Inventor Version: 2014 (Build 180170000, 170)
Creation Date: 06/12/2013, 15:40
Simulation Author: bizarob
For: Efrain Chura Acero
Project Info (iProperties) Project
Summary
Author Efrain Chura Acero
Status
Design Status WorkInProgress
Physical
Mass 3327,02 kg
Area 22746900 mm^2
Volume 423823000 mm^3
Center of Gravity x=-1155,62 mm y=2066,52 mm z=-1540,59 mm
Note: Physical values could be different from Physical values used by FEA reported below.
Simulation:1 General objective and settings:
Design Objective Single Point
Simulation Type Static Analysis
Last Modification Date 06/12/2013, 15:36
Detect and Eliminate Rigid Body Modes No
Separate Stresses Across Contact Surfaces No
Motion Loads Analysis No
Mesh settings:
Avg. Element Size (fraction of model diameter) 0.1
Min. Element Size (fraction of avg. size) 0.2
Grading Factor 1.5
Max. Turn Angle 60 deg
Create Curved Mesh Elements No
Use part based measure for Assembly mesh Yes
Part Number Elementos Finitos Cizalla
Designer Efrain Chura Acero
Cost 0,00 €
Date Created 24/10/2013
Material(s)
Name Steel
General
Mass Density 7,85 g/cm^3
Yield Strength 207 MPa
Ultimate Tensile Strength 345 MPa
Stress
Young's Modulus 210 GPa
Poisson's Ratio 0,3 ul
Shear Modulus 80,7692 GPa
Part Name(s)
Perfil de sujecion Mesa de trabajo Soporte de cuchilla inferior Cuchilla inferior DIN EN ISO 10642 M10 x 50 DIN EN ISO 10642 M10 x 50 DIN EN ISO 10642 M10 x 50 DIN EN ISO 10642 M10 x 50 DIN EN ISO 10642 M10 x 50 DIN EN ISO 10642 M10 x 50 DIN EN ISO 10642 M10 x 50 DIN EN ISO 10642 M10 x 50 DIN EN ISO 10642 M10 x 50 Mesa de trabajo Mesa de trabajo Mesa de trabajo Soporte planchas Soporte planchas Soporte planchas Soporte planchas Plancha para corte solida Cuchilla Soporte de cuchilla trancha 2
Name Steel, Mild
General
Mass Density 7,86 g/cm^3
Yield Strength 207 MPa
Ultimate Tensile Strength 345 MPa
Stress
Young's Modulus 220 GPa
Poisson's Ratio 0,275 ul
Shear Modulus 86,2745 GPa
Part Name(s)
DIN 7984 M14 x 60 DIN 7984 M14 x 60 DIN 7984 M14 x 60 DIN 7984 M14 x 60 DIN 7984 M14 x 60 DIN 7984 M14 x 60 DIN 7984 M14 x 60 DIN 7984 M14 x 60 DIN 7984 M14 x 60 DIN 6912 M6 x 25 DIN 6912 M6 x 25
DIN 6912 M6 x 25 DIN 6912 M6 x 25 Broached Socket Head Cap Screw - Metric M8x1,25 x 65 Broached Socket Head Cap Screw - Metric M8x1,25 x 65 Broached Socket Head Cap Screw - Metric M8x1,25 x 65 Broached Socket Head Cap Screw - Metric M8x1,25 x 65 Broached Socket Head Cap Screw - Metric M8x1,25 x 65 Guia trancha Guia trancha Guia trancha Guia trancha
Operating conditions
Gravity
Load Type Gravity
Magnitude 9810.000 mm/s^2
Vector X -0.090 mm/s^2
Vector Y -9810.000 mm/s^2
Vector Z -0.000 mm/s^2
Selected Face(s)
Force:2
Load Type Force
Magnitude 30000.000 N
Vector X -0.276 N
Vector Y -30000.000 N
Vector Z -0.000 N
Selected Face(s)
Fixed Constraint:1
Constraint Type Fixed Constraint
Selected Face(s)
Fixed Constraint:2
Constraint Type Fixed Constraint
Selected Face(s)
Results
Reaction Force and Moment on Constraints
Constraint Name Reaction Force Reaction Moment
Magnitude Component (X,Y,Z) Magnitude Component (X,Y,Z)
Fixed Constraint:1 32024,6 N
0 N
10837,5 N m
-4294,33 N m
31398,1 N -2909,27 N m
-6303,23 N -9515,62 N m
Fixed Constraint:2 31868,3 N
0 N
1929,04 N m
-1865,89 N m
31239,6 N 359,189 N m
6298,96 N 332,643 N m
Result Summary
Name Minimum Maximum
Volume 423823000 mm^3
Mass 3327,01 kg
Von Mises Stress 0,0000000184799 MPa 8,03546 MPa
1st Principal Stress -2,94158 MPa 4,42171 MPa
3rd Principal Stress -10,998 MPa 0,742845 MPa
Displacement 0 mm 0,0672243 mm
Safety Factor 15 ul 15 ul
Figures
Von Mises Stress
1st Principal Stress
3rd Principal Stress
Displacement
Safety Factor
1 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Cubierta Lateral
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-1
1:20
R2046
2003
1812
1941
1115
R86
594
463
271
771
107°
29
84 12079
20
931
73
80
2 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Vertical mesa
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-2
1:25
3400
770
20
3 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
EN 10058 - 120 x 40 - 3400
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-3
1 :25
3400
120
40
390
2620
390
4 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Rampa de caida
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-4
Cantidad: 1
1 : 30
1148
3400
149
120°
999
Desarrollo plancha
Ángulo de pliegue
5 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
EN 10060 - 38 - 200
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-5
Cantidad: 1
1:2
200
n38
6 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
DIN 59 410 - 100x100x4-3400
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-6
1:20
3400
100
84
e=4
7 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Cubiertas posteriores
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-7
Desarrollo plancha
1:25
3400
499
90°
90°
90°
90°
272539
525 27
Ángulos de pliegue
8 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
EN 10060 - 38 - 300
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-8
1:2
300
n38
9 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Soprte de grupo hidraulico
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-9
1:5
837
100
15
20
8
3
66
31
10 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Synchronous Belt
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-10
1:15
R52
R50
2000
19
11 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Tornillo
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-11
1:8
1000
150
5080
0
n43
12 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Synchronous Pulley1
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-12
1:1
25
R22
4
10
50
AF ( 1 : 5 )
13 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
DIN 59 410 - 120x60x4-2800
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-13
AF
1:20
2800
120
60
4
14 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Cubierta Lateral 2
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-14
1:20
1941
1812
55
1360
1131
633
R69
847
100
706
72
399
107°
372
425 710 290
25
40
40150
1
690
820
20
1040
AG ( 1 : 5 )
15 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
DIN 59 410 - 90x50x4-3400
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-15
AG1:20
3400
50
90
4
90
16 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Caja de control 2
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-16
1:10
504
632
504
2622
7
171
296
7929
6
17 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Trancha
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-17
1:25
975
13212° 12
°
794
50
2510
100
162
30
184
388 388
290
18 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Cuchilla
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-18
1:20
3233
15
94
5116
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
3
AJ ( 1 : 2 )
19 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Soporte de cuchilla
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-19
AJ
1:20
3340
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
156
n10 THRU
DIN 974 - n13 X 8
30
50
822
AK ( 1 : 1 )
20 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Cuchilla inferior
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-20
AK
1:20
3233
94
1516
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
316
394
n0 THRU
DIN 74 - n1 X 82°
15
131°
13
14n
10n
AL ( 1 : 5 )
AM ( 1 : 5 )
21 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Soporte de cuchilla inferior
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-21
AL
AM
AP
3340
400
400
400
400
400
400
400
400
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
163
n10 THRU
DIN 974 - n22 X 10
M10x1.5 - 6H
10 22
10
10
20
50
30
1:20
22 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Mesa de trabajo
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-22
905
173
905
173
905
170
200201
143
1050
1050
1050
107
6040
040
040
040
040
040
040
040
014
0
M10x1.5 - 6HM8x1.25 - 6H
M8x1.25 - 6H
20
800
3400
398
15
70
230
1:20
23 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Mesa de trabajo
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-23
934
558
6033
860
99
38
20
65
32
1:10
AR ( 1 : 2 )
24 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Soporte planchas
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-24
AR
1400
63
38
37 16 10
8
63
21
4050
0
n8 THRU
DIN 974 - n18 X 12
1:10
AT ( 0,08 : 1 )
25 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Cubierta Frontal media
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-25
AT
370 135°
220
3568
3346
150
160
30
10
440
10
20
n30 n
30
152
71
7550
60
190
1:25
26 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Cubierta mesa
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-26
1:25
163°
Ángulo de pliegue
Desarrollo plancha
3400
759
400
360
27 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
EN 10058 - 80 x 20 - 500
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-27
500
80
20
1:5
28 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
EN 10058 - 80 x 20 - 450
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-28
1:5
450
80
n10
20
7575
40
29 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Cubierta Frontal Superior
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-29
1:25
3400
1050
3320 4040
100
20
450
300
40
30 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Baston
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-30
940
650
191
R100
240
81 23°
79
n450
8
10
78
294
162
37
40
25
70
59
106
1:10
AU ( 1 : 5 )
31 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Conjunto Pisores
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-31
AU
1:25
220
3395
60
20
70
2012
020
30
40
45
70
114 288 288 288 288 288 288 288 288 288 288 288 113
32 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Control
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-32
320
352
163 1631314
714
713
187
R6291
R8
n109
200
1:5
33 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Caja de circuitos
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-33
800
640
145
55
320
283 32
370
98
1:10
34 A4
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Conjunto Hidraulico
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-34
1 037
576
512
n312 578
892 943
1:15
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
A A
B B
C C
D D
A3
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Ensamble Cizalla
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-
1:10
A
2628
4160
2150
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
A A
B B
C C
D D
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
A A
B B
C C
D D
A3
Estado Cambios Fecha Nombre
Dibujado
Revisado
Aprobado
Fecha Nombre25/06/13
UMSAFACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
Ing. Edgar Tapia
Efraín Chura Acero
Ing. Edgar Tapia
Escala:
Ensamble Cizalla
MÁQUINA CIZALLADORA HIDRÁULICA PARACHAPAS DE ACERO
MCH-01-
LISTA DE PARTESPART NUMBERQTYITEM
Cubierta Lateral11Vertical mesa12EN 10058 - 120 x 40 - 34006800,000
mm3
Rampa de caida14EN 10060 - 38 - 200400,000
mm5
DIN 59 410 - 100x100x4-34003400,000 mm
6
Cubiertas posteriores17EN 10060 - 38 - 300600,000
mm8
Soprte de grupo hidraulico29Synchronous Belt210Synchronous Pulley1212DIN 59 410 - 120x60x4-180360,000
mm13
Cubierta Lateral 2114DIN 59 410 - 90x50x4-34006800,000
mm15
Caja de control 2116Trancha117Cuchilla118Soporte de cuchilla119Cuchilla inferior120Soporte de cuchilla inferior121Mesa de trabajo423Soporte planchas424Cubierta Frontal media125Cubierta mesa126EN 10058 - 80 x 20 - 5002000,000
mm27
EN 10058 - 80 x 20 - 450900,000 mm
28
vastago_MIR128Cubierta Frontal Superior129Baston130Sujecion de Pisores131Control132Caja de circuitos133Conjunto Hidraulico134
1:14
B
1
14
2 3 4 76
31
29
28
27
26
25
24
2322
21
2019 18
17
16
15
13
11
12
9
10
8
5
30
32
3334