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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD CULHUACAN “DISEÑO DE UNA MAQUINA FABRICADORA DE CONOS FILTRADORES DE PINTURA” T E S I S QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO MECÁNICO P R E S E N T A ARTURO CASTILLO ÁLVAREZ ADRIÁN RIVERA RÍOS MÉXICO D.F. OCTUBRE, 2007.

Conos Filtradores

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Page 1: Conos Filtradores

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD CULHUACAN

“DISEÑO DE UNA MAQUINA FABRICADORA DE CONOS FILTRADORES DE PINTURA”

T E S I S QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO MECÁNICO

P R E S E N T A

ARTURO CASTILLO ÁLVAREZ

ADRIÁN RIVERA RÍOS

MÉXICO D.F. OCTUBRE, 2007.

Page 2: Conos Filtradores

INIDICE

Planteamiento de la necesidad____________________________________________________ 1

Objetivo______________________________________________________________________ 1

CAPITULO I.- Generalidades______________________________________________________ 1

Descripción del Problema__________________________________________________ 1

CAPITULO II.- Proceso de diseño__________________________________________________ 7

Conceptos teóricos_______________________________________________________ 7

Diseño Mecánico__________________________________________________ 7

Proceso de diseño de Ingenieria______________________________________ 7

Perfiles de aluminio________________________________________________ 8

Rodamientos_____________________________________________________ 10

Esfuerzo normal por flexión__________________________________________ 11

Actuadores neumáticos_____________________________________________ 14

Resonancia mecánica______________________________________________ 19

Concepción teórica_______________________________________________________ 19

Lluvia de ideas____________________________________________________ 19

Diseño tridimensional de los dispositivos y mecanismos para la

maquina_________________________________________________________ 23

Medidas generales de la maquina_____________________________________ 28

Descripción del proceso del

equipo__________________________________________________________ 29

Análisis de esfuerzo_______________________________________________ 30

Resultados Finales________________________________________________ 32

CAPITULO III.- Proceso de manufactura y ensamble__________________________________ 33

Proceso de manufactura__________________________________________________ 33

Secuencia de proceso y de ensamble________________________________________ 36

Análisis económico y estudio de

factibilidad_____________________________________________________________ 41

Estudio de Factibilidad_____________________________________________ 42

Conclusiones_________________________________________________________________ 43

Bibliografía___________________________________________________________________ 45

Anexos______________________________________________________________________ 46

Page 3: Conos Filtradores

A dios, por todas las experiencias de vida, sentir su apoyo y calor en los momentos que mas lo necesite y brindarme la oportunidad de haber terminado

mi carrera.

A mi madre, por el gran apoyo y cariño que me dio en su vida, y que ha servido como fuerte empuje y motivación en la finalización de mi carrera y por

toda mi vida.

A mi padre, por el apoyo brindado en los momentos difíciles y que fue un factor importante para poder lograr lo que aquí es uno de mis importantes

logras de vida.

A mis hermanos, por darme una muestra muy particular cada uno de lo que es el ÉXITO, dándome unas fuertes bases para seguir adelante y forjarme una

identidad propia y única, muchas gracias.

A toda mi familia, por todos esos consejos y apoyos que me han dado a lo largo de todos estos años.

Quisiera agradecer y hacer un reconocimiento a Luz Maria Flores

Cadena y al M en C Modesto Sánchez Silva por el apoyo fundamental en nuestro servicio social. A la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica - Unidad Culhuacan, desde nuestros mentores y formadores los profesores como a mis compañeros que a lo largo de estos años de carrera que me han brindado una basta serie de recuerdos y anécdotas que recordare de por vida. Quisiera hacer mención especial al Ing. Fortunato Merlos Rueda por ser parte fundamental en la terminación de esta tesis y de nuestro servicio social.

Quiero agradecer el apoyo moral, sentimental y académico a mis compañeros Adrián Rivera Ríos, Antonio Duran Gutiérrez y Francisco Monroy Campeche en los momentos más difíciles en mi estancia en la carrera, sin ellos la historia pudo ser muy diferente a la que tengo el día de hoy. Como también agradecer a José Luís Mata Soria, Adrián Rivera Ríos y Antonio Duran Gutiérrez por el apoyo y participación en la terminación de esta tesis, gracias por mostrar un compañerismo fuerte y unido que espero no termine jamás. Y por ultimo, quiero agradecer con toda el alma a Diana Patricia Pérez

Valderrama por su apoyo fundamental para salir adelante en la vida, en la carrera y en la familia como así haber estado en el lugar y momento adecuado cuando mas la necesitaba; y a mis amigos fieles que han estado siempre ahí en las buenas y en las malas, Edén, Carlos, Pavel, Francisco, muchas gracias a todos ustedes. “Tu amor y cariño nos mantendrá en esta vida de los vivos como siempre

fue tu deseo, hasta el día de nuestro próximo encuentro” Arturo Castillo Álvarez

Page 4: Conos Filtradores

A mis padres que con su amor, esfuerzo, paciencia, comprensión y cariño he logrado el objetivo más grande que me he propuesto, que son el ejemplo mas

claro de perseverancia lucha, esfuerzo y que en los momentos más difíciles han estado a mi lado y son la fuerza necesaria para seguir adelante.

A mis hermanos que con su apoyo incondicional, moral, académico y su cariño me han brindado la confianza para seguir con mis objetivos.

A mi prometida por que con cada momento que paso con ella es la más bonita motivación e inspiración que puede tener un ser humano para seguir

adelante y tener éxito en los planes, proyectos y logros alcanzados y por alcanzar.

A Brian y a mis sobrinos por ser los niños que me han dado ternura, cariño y que he compartido momentos divertidos junto a ellos.

Quiero hacer un agradecimiento en especial a Luz Maria Flores Cadena por la oportunidad de estar dentro del proyecto de PRIFE-PEI y que gracias a esto me fue posible adquirir más conocimiento y experiencia. Quiero también agradecer a mis compañeros y amigos de profesión Arturo Castillo Álvarez, Antonio Duran Gutiérrez, Francisco Monroy Campeche y José Luís Mata Soria por los momentos agradables, de angustia que pasamos durante el tiempo de nuestra formación académica y de los muchos consejos que me han brindado y lo mas importante por el equipo de trabajo que formamos. Por ultimo quiero agradecer a la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica por darme las armas del conocimiento que me serán útiles para toda mi vida. Quisiera hacer mención especial al Ing. Fortunato Merlos Rueda por vincularnos con las diferentes empresas, por su apoyo y por ser parte fundamental en la terminación de esta tesis y de nuestro servicio social. Adrián Rivera Ríos.

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PLANTEAMIENTO DE LA NECESIDAD

La empresa “Publicidad Masadi” fabrica actualmente el producto denominado “Colador de Pintura” o “Cono” teniendo una capacidad de fabricación actual de 375 piezas por hora con 8 operarias y requiere una capacidad de producción mayor a 2, 000 piezas por hora.

OBJETIVO

Diseñar y proponer una maquina que permita resolver el problema de la fabricación de coladores de pintura, con la cual tendría una capacidad de 3, 000 piezas por hora operado por 2 personas.

CAPITULO I.- Generalidades Descripción del problema

La importancia de este proyecto recae en la necesidad que un empresario tiene que conseguir una máquina para fabricar conos coladores de pintura. Los coladores de pintura (ver figura 1) se usan como filtros para todo tipo de pintura (laca, sintética, barnices, látex, etc.), uno de entre tantos usos es; para los talleristas dedicados a la pintura automotor para filtrar las pistolas pulverizadores de pintura, etc.

Fig. 1 Generalmente el material del cual esta hecho es de cartulina o hilado elastamo, Entre las medidas que se maneja se encuentra el de diámetro de 2.5” y 2.25 de lo alto.

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Descripción del cono

Línea de doblado

Tela Pestañas

Fig. 1. A Vista frontal del colador sin doblez

Contorno de Suajado ext. Rotulo Serigrafiado Hueco para Filtrado de pintura

Fig. 1. B Vista posterior del colador sin doblez Pestañas Empalmadas Y pegadas Doblez Terminado

Fig. 1. C Vista frontal del colador con doblez pieza terminada

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El empresario Sr. Benjamín J. Arroyo Ortega y su empresa “Publicidad Masadi” quién se dedica a la fabricación de artículos con publicidad y hasta el momento ocupa 8 personas trabajando 8 horas diarias tan solo para fabricar los conos coladores de pintura. Su producción hasta el momento es de 3000 coladores por jornada de 8 horas diarias. Al contactarlo por medio de la asociación de empresarios se le propuso la fabricación de una máquina que le produciría 3000 coladores por hora y tan solo ocuparía dos personas permitiéndole ocupar la demás gente en la elaboración de otros artículos con publicidad. Cabe destacar que el empresario ya había mandado a fabricar la máquina anterior mente con un Ing. Industrial mismo que aunque fabricó la máquina esta no cumplía con las necesidades del empresario puesto que solo producía 375 coladores por hora y solo pegaba y doblaba el cono. A continuación hacemos una breve descripción de esta máquina, la cual consistía en:

Fig. 1.0 En la Fig. 1.0, pueden ver el modulo encargado para cortar los trozos de tela que van en el cono (corte de tela); en este modulo se debe tener la medida de la tela en ancho y simplemente se va cortando a la medida, para posteriormente ser recogido por empleados y pegarlo manualmente al cono. Todo ese proceso tarda bastante debido a la directa intervención humana.

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Elemento de corte

Trozo de tela

Fig. 1.1 Como podemos observar en la Fig. 1.1 la adaptación de este módulo tan solo para corte de tela es completamente incongruente con las necesidades del proceso, ya que las necesidades del proceso son cortado y pegado al cono de la tela y se tiene nada mas cortado (con la medida exacta de la tela en ancho) y se ocupa personal para recogerlo y pegarlo al cono.

Fig. 1.2 Maquina dobla y pega conos (375 x Hr.)

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Fig. 1.3 Movimiento del dispositivo de pegado para habilitar el de succión

Fig. 1.4 Dispositivo de succión

Fig. 1.5 Dispositivo de pegado

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En estas fotos de la máquina fabricada por el ingeniero industrial, podemos observar que:

• El movimiento de los mecanismos es muy lento, ya que se lleva por pasos, es decir, primero llega el cono sin doblar y con la tela pegada; se succiona (ver Fig. 1.4) y se manda a la parte donde se dobla el cono (ver Fig. 1.2), y luego se pega para formar el cono (ver Fig. 1.5) y posteriormente cae el cono.

• Usa dos actuadores tan solo para mover el dispositivo de pegado (ver Fig. 1.3)

• Para ocupar el mecanismo de succión tiene que moverse el dispositivo de pegado, lo cual promueve más tiempo de proceso.

• La máquina solo pega y dobla el cono, previo hay que pegar la tela.

• Ocupa 10 segundos en efectuar toda la operación por lo tanto en una hora solo pega 375 conos que son los que produce actualmente el empresario.

Pasos para solucionar el problema en cuestión:

• Lluvia de ideas y aceptación de la mejor idea

• Diseño tridimensional de los dispositivos y mecanismos para la máquina

• Armado tridimensional de la máquina

• Cotización de piezas y dispositivos para la máquina (real)

• Elaboración de la cotización general de la máquina

• Elaboración de costo beneficio para el empresario

• Presentación del diseño y costo de la máquina al empresario Por lo tanto:

La solución integral es: Diseño, fabricación y puesta en marcha de un “Equipo Automático para Filtros de Pintura” tendría una capacidad de 3, 000 piezas por hora operado por 2 personas.

En esta tabla comparativa, se puede observar la comparativa entre el diseño hecho por el ingeniero industrial y por nuestro grupo de trabajo. Diseño Anterior Diseño propuesto Suaje de cono No Si Corte de tela No Si Pegado de tela No Si

Pegado y doblez de cono

Si Si

3000 pzas * hora No Si Como se puede observar las ventajas ofrecidas son varias y el proyecto es muy viable.

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CAPITULO II.- Proceso de diseño Conceptos teóricos

DISEÑO MECANICO

Diseñar es formular un plan para satisfacer una demanda humana; por lo que esta necesidad particular a satisfacer puede estar bien definida, por lo general, desde el principio. En todo diseño hay un propósito determinado: la obtención de un resultado final en función de una necesidad social, al que se llega mediante una acción determinada o por la creación de algo que tiene realidad física.

El Diseño Mecánico es el diseño de objetos y sistemas de naturaleza mecánica: máquinas, aparatos, estructuras, dispositivos e instrumentos. Para su consecución, el diseñador o ingeniero hace uso de las ciencias puras: Matemática, Física, Química -cuando se trabaja los tratamientos térmicos termoquímicos de los distintos materiales a considerar en el mismo-, la ciencia de los materiales y la ciencia de la mecánica aplicada, entre la que se encuentra la Resistencia de Materiales, entre otras.

El diseño en la ingeniería mecánica incluye el Diseño Mecánico, con el Dibujo Técnico como lenguaje gráfico, pero en un estado de mayor amplitud, que abarca todas las disciplinas de la Ingeniería Mecánica, la Física, Matemática y las Ciencias Técnicas y de los Fluidos, entre otras. En el mismo se emplean técnicas alcanzadas con estudio, experiencia y práctica, en las que se aplican la utilización eficaz de los materiales y las fuerzas de la naturaleza, con una optimización de los recursos materiales y financieros para llevar a cabo, en función de resolver un problema social planteado. Por lo que el diseño en la ingeniería mecánica se apoya en el Diseño Mecánico.

El proceso de diseño inicia con la identificación de la necesidad, para luego plantear el problema concreto, también se realiza de manera iterativa el análisis y síntesis hasta concluir con el diseño final. PROCESO DE DISEÑO DE INGENIERIA

El producto del proceso de diseño en ingenieria es una unión sinérgica de diferentes elementos, donde el desempeño de la integración de las partes supera el de cada una de las partes individuales. Los elementos fundamentales del proceso de diseño en ingenieria son: El establecimiento de objetivos y especificaciones, síntesis, análisis, construcción, pruebas y evaluación. Además se deben tener en cuenta las diferentes restricciones reales como son los factores económicos, seguridad, estéticos, éticos, impacto social con la identificación de necesidades y finaliza con la aceptación de las pruebas de calificación del prototipo.

• Definición de necesidades

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El proceso de diseño comienza con una identificación de las necesidades que deben ser satisfechas por una solución dada.

• Conceptualización Es importante reconocer que un problema específico debe ser correctamente formulado si se desea alcanzar una solución específica, por lo tanto se plantean preguntas y se responden como por ejemplo: ¿El problema definido difiere del problema inicialmente concebido o presentado y en que forma? ¿Cuáles objetivos tienen mas relevancia? etc. Después que se ha identificado el problema se debe llevar a cabo una lluvia de ideas en la cual se obtienen varias soluciones al problema.

• Análisis de Viabilidad En función de la manera de cómo resolver el problema, el siguiente paso es decidir la manera de que si ese proyecto resuelve al 100% el problema planteado.

• Toma de decisiones Va seguido del análisis de viabilidad y se llega a un veredicto en función del análisis de viabilidad a todas las soluciones encontradas.

• Diseño preliminar En forma de croquis, se relata de manera general la solución planteada

• Diseño detallado Se realiza la ingenieria de la propuesta a resolver el problema planteado, es decir, se realizan los planos para fabricación y los análisis de esfuerzos.

• Planificación de la producción y fabricación de utillajes Se busca la mejor manera para su fabricación, costos de producción para que no se pueda reducir el costo de producción.

• Producción Si el diseño creado se puede fabricar de manera compleja y se busca la mejor opción. PERFILES DE ALUMINIO

Generalidades técnicas Los perfiles de aluminio extruído son elementos procesados que se pueden integrar para formar puertas, ventanas, estructuras en fachadas integrales, fachadas rápidas, tabiquería, sistemas especiales de carrocerías, publicidad, entre otros. Estos permiten al proyectista y diseñador combinar la libertad del diseño con la funcionalidad mediante un sistema único. Los perfiles de aluminio han revolucionado la arquitectura moderna. Pueden ser utilizados en múltiples formas, tanto en interiores como en exteriores y bajo condiciones climáticas diferentes, donde el aspecto y la durabilidad juegan un

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papel importante. Fundición El proceso se inicia con la fundición, mediante la cual los lingotes de aluminio puro se funden con otros minerales, generalmente silicio, magnesio, manganeso, cobre o hierro en pequeñas cantidades obteniendo así una mezcla semilíquida que se solidifica luego en barras cilíndricas llamados billets. Los que a continuación pasarán por el proceso de extrusión. Extrusión La extrusión es el proceso por el cual se fabrica el perfil propiamente dicho. Los billets son calentados a altas temperaturas, en ese estado plástico pueden adoptar la forma de la matriz en la cual serán colocados en su paso por la extrusora Seguidamente, el perfil extruído es tomado por un estirador que lo endereza y lo mantiene en su medida para su posterior cortado, siendo luego sometido a un tratamiento térmico por el cual el perfil adquiere su rigidez, pudiendo ser utilizado inmediatamente después de su salida del horno de envejecimiento o ser tratado con otros procesos de acabado como el anodizado, lacado o electrostático.

Colores El color en los perfiles de aluminio extruído se obtiene al momento de realizar los procesos de anodizado, lacado o pintado electrostático. En el primer caso mediante la coloración de la película de oxidación por incorporación de una sustancia pigmentada y/o por transformación de ciertos constituyentes de la aleación en el curso de la anodización. En el segundo y tercer caso mediante la aplicación de una capa de pintura protectora. Esta característica especial permite al usuario escoger el color de los perfiles de aluminio a utilizar en el montaje de los elementos proyectados en una gama casi ilimitada de colores, Incrementando así, las posibilidades de integrar las estructuras de aluminio y cristal como un elemento liviano y transparente dentro de un contexto urbano que preserva la ecología.

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Dimensiones Existen una infinidad de tipos de perfiles de aluminio extruído que permiten una variada combinación entre éstos para lograr un óptimo diseño. Podemos mencionar como los más utilizados a los perfiles en "U" de alas iguales, en "U" de alas desiguales y base angosta, ángulos de las iguales, tubos rectangulares, tubos cuadrados, tees, y los codificados según su fabricación, los que presentan medidas estándares determinadas por los fabricantes y que obedecen a normas internacionales adaptadas según experiencias nacionales de uso y avance tecnológico. La presentación de éstos se define por barras de 6.00 m. de longitud, lo que permite adoptar una correcta modulación de los elementos a diseñar, evitando desperdicios que aumenten los costos de este tipo de carpintería metálica. Las dimensiones en anchos, espesores y alturas suelen ser diferentes entre un tipo de perfil y otro. Sin embargo, éstos han sido cuidadosamente diseñados para proporcionar una unión perfecta entre ellos, debiendo seleccionar las alternativas correctas de entre las múltiples combinaciones existentes, para lograr un ensamblaje rápido y perfecto de las piezas.

RODAMIENTOS

Un rodamiento, también denominado rulemán, cojinete o balero (en México), es un elemento mecánico que reduce la fricción entre un eje y las piezas conectadas a éste, sirviéndole de apoyo y facilitando su desplazamiento.

De acuerdo al tipo de contacto que exista entre las piezas, el rodamiento puede ser deslizante o lineal y rotativo.

El elemento rotativo que puede emplearse en la fabricación pueden ser: bolas, rodillos o agujas.

Los rodamientos de movimiento rotativo, según el sentido del esfuerzo que soporta, los hay axiales, radiales y axiales-radiales.

Un rodamiento radial es el que soporta esfuerzos radiales, en la dirección que pasa por el centro de su eje, como por ejemplo una rueda, es axial si soporta esfuerzos en la dirección de su eje, ejemplo en quicio, y axial-radial si los puede soportar en los dos.

Rodamientos rígidos de bolas Son usados en una gran variedad de aplicaciones. Son fáciles de diseñar, no separables, capaces de operar en altas e incluso muy altas velocidades y requieren poca atención o mantenimiento en servicio. Estas características, unidas a su ventaja de precio, hacen a estos rodamientos los más populares de todos los rodamientos.

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ESFUERZO NORMAL POR FLEXIÓN

El estudio interno de un elemento comprende: -Fuerzas Internas -Esfuerzos -Deformación -Energía Elástica Interna Carga Axial

En el caso:

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Esfuerzo Normal Por Flexión ( ) -Precisamos que: * Estudiando Vigas de sección simétrica al eje Y

Se desarrolla esfuerzos normales debidos al flexionamiento o curvamiento del elemento. Se concluye que estos esfuerzos se distribuyen en la sección en dos tipos: Esfuerzo de compresión Esfuerzo de tracción Ambos ubicados en bloques definidos en la sección y con una intensidad linealmente variable. Fenómeno de la Flexión Imaginemos el bloque de la Viga ABCD como un conjunto de fibras. Las fibras son rectas paralelas sus longitudes son iguales AB = CD

Después de la Aplicación de la Carga

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La viga se curva por tanto las secciones S1 y S

2 antes perpendiculares a la viga

y paralelas

Características de Flexión: -La longitud de las fibras es diferente -Unas fibras se acortan y otras se alargan. -Las fibras desarrollan esfuerzos axiales « Se comprueba que los esfuerzos normales varían linealmente a partir de la superficie neutra, esto es: las fibras más alejadas a la superficie neutra desarrollan mayor esfuerzo normal, por tanto el diagrama de esfuerzos proyectado en la sección tiene una conformación triangular.

M=Cd=Td

La S. N. se ubica a una altura igual al centro de gravedad. Para una fibra cualquiera que se ubica en el eje neutro a una distancia «Y» El valor del esfuerzo que desarrolla se calcula con la siguiente expresión

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Momento de Inercia centroidal de la sección respecto al E. N.

ACTUADORES NEUMATICOS

Elementos neumáticos de trabajo

Lo energía del aire comprimido se transforma por medio de cilindros en un movimiento lineal de vaivén, y mediante motores neumáticos, en movimiento de giro.

Elementos neumáticos de movimiento rectilíneo

(Cilindros neumáticos)

A menudo, la generación de un movimiento rectilíneo con elementos mecánicos combinados con accionamientos eléctricos supone un gasto considerable

1 Cilindros de simple efecto

Estos cilindros tienen una sola conexión de aire comprimido. No pueden realizar trabajos más que en un sentido. Se necesita aire sólo para un

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movimiento de traslación. El vástago retorna por el efecto de un muelle incorporado o de una fuerza externa.

El resorte incorporado se calcula de modo que haga regresar el émbolo a su posición inicial a una velocidad suficientemente grande.

En los cilindros de simple efecto con muelle incorporado, la longitud de éste limita la carrera. Por eso, estos cilindros no sobrepasan una carrera de unos 100 mm.

Se utilizan principalmente para sujetar, expulsar, apretar, levantar, alimentar, etc.

Generalmente están hechos de material inoxidable.

Cilindro de émbolo

La estanqueidad se logra con un material flexible (perbunano), que recubre el pistón metálico o de material plástico. Durante el movimiento del émbolo, los labios de junta se deslizan sobre la pared interna del cilindro.

En la segunda ejecución aquí mostrada, el muelle realiza la carrera de trabajo; el aire comprimido hace retornar el vástago a su posición inicial.

· Aplicación: frenos de camiones y trenes. · Ventaja: frenado instantáneo en cuanto falla la energía.

Cilindros de membrana

Una membrana de goma, plástico o metal reemplaza aquí al émbolo. El vástago está fijado en el centro de la membrana. No hay piezas estáticas que se deslicen, se produce un rozamiento únicamente por la dilatación del material.

Aplicación: Se emplean en la construcción de dispositivos y herramientas, así como para estampar, remachar y fijar en prensas.

Cilindros de membrana arrollable

La construcción de estos cilindros es similar a la de los anteriores. También se emplea una membrana que, cuando está sometida a la presión del aire, se desarrolla a lo largo de la pared interior del cilindro y hace salir el vástago Las carreras son mucho más importantes que en los cilindros de membrana (aprox. 50-80 mm). El rozamiento es mucho menor.

Cilindros de doble efecto

La fuerza ejercida por el aire comprimido anima al émbolo, en cilindros de doble efecto, a realizar un movimiento de traslación en los dos sentidos. Se dispone de una fuerza útil tanto en la ida como en el retorno

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Los cilindros de doble efecto se emplean especialmente en los casos en que el émbolo tiene que realizar una misión también al retornar a su posición inicial. En principio, la carrera de los cilindros no está limitada, pero hay que tener en cuenta el pandeo y doblado que puede sufrir el vástago salido. También en este caso, sirven de empaquetadura los labios y émbolos de las membranas.

Cilindros de doble vástago

Este tipo de cilindros tiene un vástago corrido hacia ambos lados. La guía del vástago es mejor, porque dispone de dos cojinetes y la distancia entre éstos permanece constante. Por eso, este cilindro puede absorber también cargas pequeñas laterales. Los elementos señalizadores pueden disponerse en el lado libre M vástago. La fuerza es igual en los dos sentidos (los superficies del émbolo son iguales).

Actuadores Neumáticos

El trabajo de estudio de la automatización de una máquina no acaba con el esquema del automatismo a realizar, sino con la adecuada elección del receptor a utilizar y la perfecta unión entre éste y la máquina a la cual sirve.

En un sistema neumático los receptores son los llamados actuadores neumáticos o elementos de trabajo, cuya función es la de transformar la energía neumática del aire comprimido en trabajo mecánico.

Los actuadores neumáticos se clasifican en dos grande grupos:

• Cilindros

• Motores

Aunque el concepto de motor se emplea para designar a una máquina que transforma energía en trabajo mecánico, en neumática solo se habla de un motor si es generado un movimiento de rotación, aunque es también frecuente llamar a los cilindros motores lineales.

Cilindros Neumáticos

Los cilindros neumáticos son, por regla general, los elementos que realizan el trabajo. Su función es la de transformar la energía neumática en trabajo mecánico de movimiento rectilíneo, que consta de carrera de avance y carrera de retroceso. Generalmente, el cilindro neumático está constituido por un tubo circular cerrado en los extremos mediante dos tapas, entre las cuales de desliza un émbolo que separa dos cámaras. Al émbolo va unido a un vástago que saliendo a través de ambas tapas, permite utilizar la fuerza desarrollada por el cilindro en virtud de la presión del fluido al actuar sobre las superficies del émbolo.

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Existen diferentes tipos de cilindros neumáticos. Según la forma en la que se realiza el retroceso del vastago, los cilindros se dividen en dos grupos:

• Cilindros de simple efecto

• Cilindros de doble efecto

Cilindros de Simple Efecto

El cilindro de doble efecto solo puede realizar trabajo en un único sentido, es decir, el desplazamiento del émbolo por la presión del aire comprimido tiene lugar en un solo sentido, pues el retorno a su posición inicial se realiza por medio de un muelle recuperador que lleva el cilindro incorporado o bien mediante la acción de fuerzas exteriores.

En la práctica existen varios tipos. Los más empleados son los cilindros de émbolo. El movimiento de trabajo es efectuado por el aire a presión que obliga a desplazarse al émbolo comprimiendo el muelle.

Según la disposición del muelle, los cilindros de simple efecto pueden aplicarse para trabajar a compresión (vástago desplazado en reposo y muelle en cámara posterior).

Mediante el resorte recuperador incorporado, queda limitada la carrera de los cilindros de simple efecto; por regla general la longitud de la carrera no supera los 100 mm. Por razones prácticas, son los del diámetro pequeño y la única ventaja de estos cilindros es su reducido consumo de aire, por lo que suelen aplicarse como elementos auxiliares en las automatizaciones.

Cilindros de doble Efecto

Al decir doble efecto se quiere significar que tanto el movimiento de salida como el de entrada son debidos al aire comprimido, es decir, el aire comprimido ejerce su acción en las dos cámaras del cilindro, de esta forma puede realizar trabajo en los sentidos del movimiento.

El campo de aplicación de los cilindros de doble efecto es mucho más extenso que el de los cilindros de simple efecto; incluso si no es necesario ejercer una fuerza en los sentidos, el cilindro de doble efecto es preferible al cilindro de simple efecto con muelle de retorno incorporado.

El cilindro de doble efecto se construye siempre en forma de cilindro de émbolo y posee dos tomas para el aire comprimido situadas a ambos lados del émbolo. Al aplicar el aire a presión en la cámara posterior y comunicar la cámara anterior con la atmósfera a través de una válvula, el cilindro realiza la carrera de avance.

La carrera de retroceso se efectúa introduciendo aire a presión en la cámara anterior y comunicando la cámara posterior con la atmósfera, igualmente a través de una válvula para la evacuación del aire contenido en esa cámara de cilindro. Para una presión determinada en el circuito, el movimiento de

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retroceso en un cilindro de doble efecto desarrolla menos fuerza que el movimiento de avance, ya que la superficie del émbolo se va ahora reducida por la sección transversal del vástago. Los cilindros de doble efecto pueden ser:

• Sin amortiguación • Con amortiguación

En la práctica el uso de uno u otro depende de la carga y velocidad de desplazamiento. Por ejemplo, cuando la carga viene detenida por dos topes externos y pueden aplicarse a los cilindros de amortiguación.

Sin embargo, cuando la carga no viene detenida por tales topes se debe recurrir a la utilización de los cilindros con amortiguador.

Los cilindros de doble efecto presentan las siguientes ventajas sobre los cilindros de simple efecto:

- Posibilidad de realizar trabajo en los dos sentidos

- No se pierde fuerza para dejar de comprimir al muelle

- No se aprovecha toda la longitud del cuerpo del cilindro como carrera útil.

Los fabricantes de cilindros adoptan varios criterios sobre las dimensiones de los mismos, ya que, según las implicaciones geográficas o las licencias de fabricación que poseen, adoptan unas u otras normativas.

Fuerza del Cilindro

La transmisión de potencia mediante aire comprimido se basa en el principio de pascal: toda presión ejercida sobre un fluido se transmite íntegramente en todas direcciones.

Por tanto la fuerza ejercida por un émbolo es igual a producto de la presión por la superficie.

CONSUMO DE AIRE

Otra característica importante es la cantidad de aire a presión necesario para el funcionamiento de un cilindro. La energía de aire comprimido que alimenta los cilindros se consume transformándose en trabajo y una vez utilizado se expulsa a la atmósfera por el escape durante la carrera de retroceso. Se entiende por consumo en cada ciclo de trabajo.

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RESONANCIA MECANICA

La resonancia es un fenómeno que se produce cuando un cuerpo capaz de vibrar es sometido a la acción de una fuerza periódica, cuyo periodo de vibración coincide con el periodo de vibración característico de dicho cuerpo. En estas circunstancias el cuerpo vibra, aumentando de forma progresiva la amplitud del movimiento tras cada una de las actuaciones sucesivas de la fuerza. Este efecto puede ser destructivo en algunos materiales rígidos como el vaso que se rompe cuando una soprano canta y alcanza y sostiene la frecuencia de resonancia del mismo. Por la misma razón, no se permite el paso por puentes de tropas marcando el paso, ya que pueden entrar en resonancia y derrumbarse. Una forma de poner de manifiesto este fenómeno consiste en tomar dos diapasones capaces de emitir un sonido de la misma frecuencia y colocados próximos el uno del otro, cuando hacemos vibrar uno, el otro emite, de manera espontánea, el mismo sonido, debido a que las ondas sonoras generadas por el primero presionan a través del aire al segundo. La frecuencia natural de resonancia de un sólido rígido se determina según las leyes de la dinámica de los pequeños movimientos. Según esta, dado un sólido rígido, es posible determinar la posición de equilibrio estable de éste, aplicando para ello el criterio de Sylvester a la función potencial (que comprende los potenciales gravitatorios, elásticos,...). Una vez determinada la posición de equilibrio estable, a la matriz del hessiano empleado para ello en el criterio de Sylvester se le llamará matriz de rigidez[K], y, si se define la matriz de masas [M] como aquella que tiene por elementos el doble de los coeficientes de los cuadrados de las coordenadas generalizadas que aparecen en la energía cinética del sistema en el equilibrio, y aji=aij como los coeficientes de los elementos de la energía cinética que comparten dos coordenadas generalizadas, entonces el determinante de [K]-w^2*[M] igualado a cero nos permite despejar las frecuencias naturales del sistema.

Concepción teórica

LLUVIA DE IDEAS

Se observo la maquina hecha por el ingeniero industrial, analizándola y viendo los errores, se iba dando puntos de vista de las distintas formas para atacar cada problema que se presentaba en la maquina (los mencionados anteriormente). Empezando por la adquisición de la materia prima; (el cartoncillo, la tela y el pegamento) ya que para la realización de la maquina no se contó con información adecuada ya que el fabricante de estos conos contaba con materia prima de diferentes proveedores, por lo que se realizaron pruebas (ensayo y error) de los diferentes materiales (cartoncillo, tela y pegamento) para tener de base alguna de ellas y realizar el diseño mas optimo de acuerdo a la materia prima seleccionada. -En el caso del cartoncillo, el fabricante de los conos de filtrado compra pliegos de cartoncillo y posteriormente toma una figura cortada con las medidas exactas como patrón para trazar sobre el pliego el contorno del cono (proceso que se le lleva mucho tiempo) para posteriormente realizar el rotulado. Se

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propuso que en lugar de tener que comprar pliegos de cartoncillo se adquiriera un rollo de cartoncillo previamente rotulado para poder colocar el cartoncillo en los rodillos del suajado y el corte de estos sería continúo ya que de esta manera se producen la cantidad de conos que se requieren por hora. El rodillo tendrá un ancho de 11 pulgadas y un diámetro de 80 cm. -Para la tela de filtrado se contaba con dos diferentes tipos de telas las cuales fueron: una tela gruesa de mallado regular y otra delgada con mallado fino, en el caso de la tela delgada tenia el defecto de deshilacharse al momento de cortarla y también su textura no permitía su manipulación para colocarla correctamente en el cartoncillo suajado, se dificultaba el control en da dimensión del ancho de la tela al momento de generar el corte y se dificultaba la aplicación de la capa de pegamento en la tela. Para el caso de la tela gruesa se tuvieron bastantes ventajas en el control del corte para la dimensión del ancho de la tela y no se presento algún problema con el deshilachado y en la aplicación del pegamento no se presentaron inconvenientes. Todos estas ventajas y desventajas de las telas se presentaron al dueño de la maquina con el fin de partir con la materia prima adecuada para realizar el diseño optimo del corte y aplicación del pegamento. RELACIÓN DE MEDIDAS REQUERIDAS PARA LOS ROLLOS DE

CARTULINA Y LOS ROLLOS DE TELA, NECESARIOS PARA LA

OPERACIÓN DE LA MÁQUINA.

Todas las medidas están en centímetros (cm.) ROLLOS DE CARTULINA

ALTO 27.94 ANCHO 81.28 ROLLOS DE TELA ALTO 10 ANCHO 40

3.81

2.54

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-En el caso del pegamento se busco a través de diferentes proveedores el pegamento que proporcionara mejores características ya que en el momento de aplicación de pegamento, en la tela o en el cierre del cono, no se tardara en secarse y ni fuera tan rápido el secado del pegamento. Teniendo estas características de las diferentes materias primas se tomaron como base para la construcción del soporte del rollo de cartoncillo, la base de los rodillos para el suajado, la banda transportadora de la cartoncillo y los aditamentos para el control del corte y colocación de la tela y finalmente la apilación de los conos. (Ver Fig. 2.0 y 2.1)

Fig. 2.0

Fig. 2.1

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Fig. 2.2 Diseño del Ing. Industrial

Fig. 2.3 Diseño propuesto

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DISEÑO TRIDIMENSIONAL DE LOS DISPOSITIVOS Y MECANISMOS PARA

LA MÁQUINA

Fig. 2.4 Estructura de aluminio extruído

Se tomó la decisión de utilizar aluminio extruído, este tipo de perfil nos da la resistencia la durabilidad y la presentación necesaria, aunque es un poco mas caro que el perfil de acero, aquí tenemos la ventaja en la colocación de mecanismos y dispositivos a los cuales se les puede dar ajuste posteriormente lo que en el perfil se utiliza soldadura que es complicado mover después. (Ver Fig. 2.4) Después del diseño de estructura, se considera la colocación del rodillo de cartulina el cual se tomó la decisión de ponerlo en la parte frontal de la estructura, ya que esta posición nos da la facilidad de intercambiar el rodillo. El intercambio debe ser de modo rápido y sencillo por lo cual se adaptaron dos rodamientos en un eje porta rodillo (este lleva la dimensión del diámetro interior del rodillo) y unas placas laterales que llevan un buje bipartido para colocar los rodamientos en este espacio como se muestra en la Fig. 2.5

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Fig. 2.5 Mecanismo de colocación de rodillo o lamentador de cartulina.

El rollo de cartulina se corre por rodillos tensores con el fin de llevarlo correctamente al dispositivo de suajado, es decir, para que al momento de realizar el suaje nos permita un corte perfecto y sin tener posibles arrugas que pueda tener la cartulina; el dispositivo de los rodillos del suaje Como se muestra en la Fig. 2.6 solo consta de dos rodillos que al pasar la cartulina la corta dándole la forma del cono.

Fig. 2.6 Mecanismos de: suajado y rodillos tensores de cartulina.

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Una vez que ya tenemos la alimentación de la cartulina cortada en forma de cono, el siguiente paso es la colocación y pegado del filtro de tela. Este dispositivo consta de, placa porta rodillo para la tela, eje con dos rodamientos para facilitar el giro del rodillo, dos pares de rodillos para tensar la tela, una cizalla para corte de tela, un dispositivo para sostener la tela cortada en posición y un actuador neumático para aplastar y pegar la tela al cono. En la siguiente figura podemos observar el ensamble de este mecanismo. Placa portarodillo Actuador Neumático Cizalla para Corte de tela Rodamientos

Fig. 2.7 Mecanismo de corte, colocación y pegado de tela.

Rodillos Cizalla para para tensar Corte de tela la tela

Fig. 2.8

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Ahora que ya esta colocada y pegada la tela que servirá como filtro, seguido se pasa al dispositivo de doblado de cono este mecanismo consta de 4 movimientos que se realizan en forma corta y rápida, en un mecanismo que doblara el cono al mismo tiempo que seguía pasando. Se pudo implementar un sistema de doblez que consta de un actuador de doble efecto que lleva unos pernos y uñas que ayudan a levantar las pestañas del cono, seguido de una lamina en forma de dedos la cual nos permite que el doblez sea de forma en la que se requiere (primero dobla una pestaña y seguido de esta genera el doblez de la otra. Este mecanismo se muestra en la Fig. 2.9

Fig. 2.9 Mecanismo diseñado para el doblado de cono: a) dedos que permiten el doblez

secuencial de las pestañas, b) uñas para doblez previo de pestañas. Y finalmente se optó por colocar un sistema de apilamiento adaptándolo a la estructura, este sistema consta de una resbaladilla y un dispositivo de apilamiento, el cual nos permite que se apilen por mínimo 400 piezas, y consta de pequeñas puertas que tienen la función de retirar piezas terminadas sin interrumpir la secuencia del proceso, el sistema de apilamiento se muestra la Fig. 2.10

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Fig. 2.10 Mecanismo de apilamiento: a) resbaladilla, b) apilador fijo, c) puertas para retirar las piezas terminadas, d) rodillo de empuje del cono, e) estructura

general.

a)

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b)

c)

Fig.2.11 Maquina propuesta, diseñada para la fabricación de coladores de pintura, a)

vista Frontal b) Vista Superior c) Vista Isométrica.

MEDIDAS GENERALES DE LA MAQUINA ALTURA: 140cm. ANCHO: 50cm. LARGO: 240 cm.

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DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DEL EQUIPO (Ver Fig. 2.12)

a. Suajar figura (cono) (2.5 segundos) b. Cortar tela (1 segundo) c. Pegar tela a figura (2 segundos) d. Doblar figura (4 segundos) e. Pegar figura (2.5 segundos) f. Apilar producto final

Notas: Tiempos sugeridos por el equipo de trabajo, pueden variar al momento de hacer las pruebas neumáticas y eléctricas.

d) e) b) a) c) f) Rodillo cortador

Fig. 2.12

Cálculo de la velocidad del motor Datos iniciales

mmcortadorrod 127=−φ

mmr cortadorrod 5.63=−

Piezas por hora: 3000, por lo tanto, 10 piezas por 12 segundos. Medida del recorrido de la entrada de la cartulina hasta el apilador: 1100mm Tiempo propuesto (a criterio) del primer proceso: 2.5 segundos. Solución

segmmsegmmvtdv rec /66.9112/1100/tan ==→=

Para el primer proceso:

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segradmmsegmmrvwwrv cortadorrodcortadorrod /44.15.63//66.91/tan =→=→= −−

Resultado Convirtiendo la Velocidad angular a rpm queda: rpm23.0

La velocidad a la que se debe tener para tener el resultado de 3000 piezas por hora es de 0.23 rpm.

ANALISIS DE ESFUERZOS

Por medio de un programa de diseño, se obtuvo las localizaciones en donde se puede generar una deformación debida a la vibración a la cual va a estar trabajando la maquina y la frecuencia natural. El análisis se realizo a la estructura de aluminio extruído. Se decidió así porque la estructura es la que va a recibir toda la vibración, Propiedades de aluminio aleado 1060

• Modulo de elasticidad: 210 /10*9.6 mN

• Constante de Poisson: 33.0

• Modulo de corte: 210 /10*7.2 mN

• Masa: 3/2700 mkg

Fig. 2.13

En la Fig. 2.14, se muestra el desplazamiento que tendrá la estructura, bajo una frecuencia superior a la natural, que es de 40.478 Hertz bajo ese material, durante un periodo de 0.024 segundos.

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Fig. 2.14

En la Fig. 2.14 se muestra otro desplazamiento que tendrá la estructura con una frecuencia superior de 43.116 Hertz, durante un periodo de 0.023 segundos. La zona de color rojo muestra el mayor desplazamiento alcanzado, por ende, se producirá ahí la máxima deformación.

Fig. 2.15

En la Fig. 2.15 aparece otro desplazamiento de la estructura, con una frecuencia superior de 55.65 Hertz con un periodo de 0.017 segundos.

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RESULTADOS FINALES Donde se va a producir la deformación critica, es en la parte superior de la estructura, donde estarán localizados el sistema de cortado y pegado de tela, y doblado y pegado de figura. Una propuesta para resolver esta situación es colocar otro soporte entre los dos soportes extremos. (Ver Figura 2.16).

Fig. 2.16

Para compararlo, en el anexo 1, se tiene una grafica de rpm-frecuencias, es decir, las frecuencias alcanzadas cuando se tiene esas rpm. Para poder visualizarlo, se va a suponer una relación lineal. Por Grafica Anexo 1 se tiene:

HzrpmHzrpm 08.023.03501000 →∴→

Para el material aluminio aleado 1060 (material que pertenece a la estructura) la frecuencia alcanzada por el motor va a ocasionar ningún problema a la misma.

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CAPITULO III.- Proceso de manufactura y ensamble Proceso de Manufactura

Categorías de procesos de piezas a manufacturar Torneado Columnas, rodillos, ejes, etc. Ver Fig. 3.1

Fig. 3.1

Columna para soporte de actuador en el sistema de pegado de tela Fresado Deslizaderas, bases, etc. Ver Fig. 3.2

Fig. 3.2

Base para las guías de apilamiento

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Pantografeado Placas soportes de cartulina, placas soportes de tela, etc. Ver Fig. 3.3

Fig. 3.3 Soporte Rodillo de Tela

Dobladora Guías de apilamiento, apiladores, etc. Ver Fig. 3.4

Fig. 3.4 Apilador

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Cortado Aluminio Extruído, soleras, placas, etc. Ver Fig. 3.5

Fig. 3.5 Aluminio extruído de 400 mm de largo

Soldadura Soportes de rollo de cartulina con elementos de fijación de cartulina con la estructura de aluminio, soportes de tela con elementos de fijación de tela con la estructura de aluminio, etc. Ver Fig. 3.6

Fig. 3.6 Elemento de fijación de cartulina con soportes de rollo cartulina

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Taladreado Elementos de fijación, aluminio extruído, soportes actuadores, etc. Ver Fig. 3.7

Fig. 3.7 Elemento soporte de tijeras (cortado de tela)

Secuencia de proceso y de ensamble

El ensamble completo de las piezas y mecanismos se llevó a cabo por medio de un programa de diseño, el cual permite la completa visualización de cómo va a quedar la maquina. Se muestra a continuación el orden de ensamblado para la maquina. (Ver Fig. 3.8)

1. Estructura (Ver Fig. 3.9)

Fig. 3.9

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2. Banda transportadora (Ver Fig. 3.10)

Fig. 3.10

3. Sistema de corte de tela (Ver Fig. 3.11)

Fig. 3.11

4. Sistema de pegado de tela (Ver Fig. 3.12)

Fig. 3.12

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38

5. Soporte de tela (Ver Fig. 3.13)

Fig. 3.13

6. Sistema de suajado de cartulina (Ver Fig. 3.14)

Fig. 3.14

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7. Soporte cartulina (Ver Fig. 3.15)

Fig. 3.15

8. Sistema de doblez de cono (Ver Fig. 3.16)

Fig. 3.16

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40

9. Sistema de apilamiento (Ver Fig. 3.17)

Fig. 3.17

8 3 4 9 2 6 1 5 7

Fig. 3.8

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Análisis económico y estudio de factibilidad

A continuación se describen una serie de consideraciones, como costos de materiales, medidas necesarias de los rollos de tela y cartulina, propuesta, análisis costo beneficio y cotización de la máquina.

Fig. 3.0 Análisis económico

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RESUMEN: ESTRUCTURA---------------------------------------------------------------------$28,888.00 (Veintiocho mil ochocientos ochenta y ocho pesos 00/100 M.N.) EQUIPO NEUMÁTICO, MECÁNICO, ELÉCTRICO Y ELECTRÓNICO---------------------------------------------------------------$ 50,109.50 (Cincuenta mil ciento nueve pesos 50/100 M.N.) TOTAL = $178,997.50 (Ciento setenta y ocho mil novecientos noventa y siete pesos 50/100 M.N) NOTA: Sometido a consideración se puede agregar el 10% de concesiones para imprevistos ESTUDIO DE FACTIBILIDAD

Para el estudio de factibilidad, las consideraciones que se tuvieron para su desarrollo fue en cuanto a la capacidad de la maquina, así como los antecedentes del empresario en cuanto producción y ganancia y las proyectadas por medio de la maquina. En el estudio de costo-beneficio (Ver anexo 2), se muestra la amortización y el periodo en que se puede recuperar económicamente el empresario. Del anexo 2 se concluye que se amortiza en 9 meses si trabaja a 2000 piezas por hora, 46 horas semanales. El peor escenario es que la empresa solo fabrique las cantidades actuales (813 piezas por hora) y entonces el periodo de amortización sería de 3.5 años.

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Conclusiones

De acuerdo a las necesidades solicitadas por empresario se llegó al diseño de la maquina que fabricará coladores de pintura para la utilización de filtración de pintura para la industria automotriz, este proceso se llevó acabo por medio de los pasos de diseño (reconoce problemas especifico que es correctamente formulado para alcanzar las diferentes soluciones especificas) y de las diferentes herramientas de diseño como los conocimientos adquiridos durante el proceso d enseñanza de la preparación académica y de los diferentes programas tecnológicos de computación de diseño mecánico y análisis de esfuerzos que proporcionan datos tanto características geométricas (una perspectiva bidimensional y tridimensional) como los puntos de mayor esfuerzo que tendrá la estructura diseñada a través de las cargas que soportará. Las especificaciones de la maquina solicitadas por el microempresario para incrementar la producción de su producto fueron cubiertas por medio de un estudio profundo de la materia prima que será utilizada mediante el proceso de producción de su producto y de conocimiento de materiales, equipo y proceso de manufactura. Se debe tener un amplio criterio para llegar a la solución de diseño mas optima posible como son:

-Ubicación e instalaciones del área de trabajo, para tomar estas como patrón y comenzar a dimensionar la maquina. -Cantidad de conos producidos por hora. -Factibilidad de los diseños previamente realizados. -Los materiales y la forma de ensamblaje de la maquina.

A través de estas experiencias que se adquirió se observa que los conocimientos que proporciona la educación superior de Ingeniería Mecánica son herramientas fundamentales para ayudar a los diferentes microempresas a incrementar su producción sin necesidad de tener que invertir en tecnologías extranjeras que son caras y realizan los mismos movimientos que la tecnología que pueden proporcionar Ingenieros Mecánicos (o de otras especialidades) egresados de las diferentes Instituciones de Educación Superior de México. Adrián Rivera Ríos

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Conclusiones

Cabe resaltar que para llegar a este trabajo de tesis se tuvo que hacer

un largo camino, camino que sin las facilidades que la escuela nos proporciono jamás se pudiera lograr este trabajo. Empezando con la realización de nuestro servicio social dentro de la Asociación de Empresarios de Iztapalapa, donde fungimos como desarrolladores de proyectos de alto impacto y de valor agregado con el Ing. Fortunato Merlos Rueda, donde se nos pudo brindar un panorama muy amplio de las necesidades de los microempresarios de contar con tecnología para incrementar su producción o mejorar sus procesos.

Ante la falta de apoyos económicos y los excesivos precios de

tecnologías de otros países, nos vimos en la tarea de generar tecnología propia, empezar a diseñar maquinaria o equipos para satisfacer las necesidades de cada empresario, y he aquí uno de esos resultados.

Ante todo esto, este trabajo de tesis y este diseño de maquinaria no

encierra lo que mi compañero y yo llegamos a hacer, si no el apoyo de maestros, ingenieros y compañeros para llegar a su fin, donde en nuestra formación profesional pudimos aplicar conceptos teórico-prácticos adquiridos a lo largo de nuestro periodo de formación.

No sin antes olvidar las necesidades de nosotros como estudiantes, al

tener nuestra oportunidad de aplicar nuestros conocimientos gracias al apoyo de una Asociación, de nuestra Institución y lo más importante, que a mi consideración no se debe de olvidar jamás, la confianza de nuestros empresarios mexicanos. Ya que en conjunto nos hace mas responsables y consistentes de la necesidad de nuestro país.

En nuestra elaboración de nuestra maquina mantuvimos un estrecho

contacto con industrias, empresas e instituciones para poder lograrlo, hicimos en complemento de todas ellas para llegar a este fin, solo nos separa la decisión de nuestro empresario-emprendedor para empezar a construirla.

Esta de mas hablar de los datos técnicos que aquí se encuentran, pero

preferí hacer mención a todo lo que atrás lleva la tesis, que sin todos los elementos que menciono y los que no mencione, no hubiéramos llegado a este trabajo. Gracias a todos.

Arturo Castillo Álvarez

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BIBLIOGRAFÍA

• Den Hartog, Jacob P., Strength of Materials, Dover Publications, Inc., 1961,

• Monleón Cremades, Salvador, Análisis de vigas, arcos, placas y

láminas, Universidad Politécnica de Valencia, 1999,

• Catalogo aluminio PFK

• Mendoza Valdez José Vladimir, Apuntes de la universidad nacional del altiplano E.P. Ingenieria Civil, Mecánica de Materiales

• http://www.es.wikipedia.org/Resistencia_de_materiales

• http://www.es.wikipedia.org/Frecuencia_Natural

• http://www.monografias.com/ Rodamientos

• http://www.starchem.com

• http://www.monografias.org/actuadores

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ANEXOS

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ANEXO 1

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ANEXO 2

DATOS DE PRODUCTIVIDAD ACTUAL PROPORCIONADOS POR LA EMPRESA1

Operaciones

Suajar Cortar tela Pegar tela Pegar tela Doblar Cerrar Doblar y Cerrar

doblez, cerrear, contar empacar

Contar Empacar TOTAL (segs)

Pzas / hora/oper

Referencias de

cálculo

Cantidad de operarias

1 2 3 5 8 9 8 8 días al año 365

Horas utilizadas

8 2 8 8 2 7 4 8 meses al año

12

Producción

20,000 90,000 18,000 36,000 4,000 45,000 30,000 30,000 semanas 52

Pzas x hora x operaria

2,500 22,500 750 900 250 714 938 469 horas semana

46

PROM pza/hora/oper

2,500 22,500 825 250 714 141 328 horas al año

2,392

Tiempo por pieza (segs)

1.44 0.16 4.36 14.40 5.04 25.60 10.97 62 58 horas al mes

199

La Cartulina utilizada actualmente es de 25 x 32 centímetros y 4000 hojas tiene un espesor de 1 metro, aproximadamente

Un rollo de tela, de la usada actualmente, tiene un ancho de 1.5 metros y con una extensión de 200 metros tiene un díametro de 25 centímetros, aproximadamente. La tela se corta de 10 x 6 centímetros.

UTILIDAD ADICIONAL CON LA AUTOMATIZACIÓN

Capacidad Instalada Costo de Mano de Obra Ventas Utilidad MÉTODO

piezas por hora

Piezas por mes

Operarias horas semanal

3Pago

semanal por persona

Total Mensual (pesos)

Costo de Mano de Obra (pesos)

1Costo

Unitario Estimado (pesos)

Precio de Venta (pesos x pza)

Venta Mensual (pesos)

Costo Mensual

Utilidad Mensual antes de ISR

INCREMENTO DE

UTILIDAD

MENSUAL

ACTUAL 813 162,104 14 46 350 21,233 0.13 0.32 0.40 64,842 51,873 12,968 0.00

MEJORADO, mismo vol 813 162,104 2 46 900 7,800 0.05 0.24 0.40 64,842 38,440 26,402 13,433

MEJORADO, minimo 2,000 398,667 2 46 900 7,800 0.02 0.21 0.40 159,467 83,154 76,313 63,345

MEJORADO, máximo 3,000 598,000 2 46 900 7,800 0.01 0.20 0.40 239,200 120,830 118,370 105,401

RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN CON LAS UTILIDADES ADICIONALES GENERADAS INVERSIÓN $ 570,000

AMORTIZACIÓN MÉTODO UTILIDAD AL MES

ADICIONAL meses años

MEJORADO, mismo vol 13,433 42.4 3.5

MEJORADO, minimo 63,345 9.0 0.7

1Proporcionado por la empresa. Se sugiere determinar el Costo Unitario por método

tradicional ( obtener tiempos de fabricación, costos de :mano de obra directa+materiales y materia prima+gastos indirectos) ya que ello, estimamos, arrojaría mayor utilidad neta

MEJORADO, máximo 105,401 5.4 0.5

1. La inversión en el proyecto es atractiva aun sin considerar el BONO FISCAL del 30% que se puede tramitar.

2Se estimó la reducción tomando solamente el costo de la mano de obra directa al

pasar de 14 a 2 operarias cuyo costo se dividió entre la cantidad de piezas producidas descontandose el diferencial del "costo unitario estimado" que proporcionó la empresa.

3El incremento salarial se apicaría por bonos de asistencia, puntualidad y productividad