Ingenieria de Operaciones Proyect

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    30-Jul-2015

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ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERA MECNICAFORMULACIN Y EVALUACIN DE PROYECTOS

CONSTRUCCIN DE PRENSAS HIDRULICAS PARA MONTAJE Y DESMONTAJE DE PIEZAS Y PARTES DE SISTEMAS MECNICOS.

Integrantes:

Freire Romero Diego Rafael Segarra Muzo Daro Javier

Director: Ing. Diego Espinosa Msc. Quito, mayo del 2012

Tema:

CONSTRUCCIN DE PRENSAS HIDRULICAS PARA MONTAJE Y

DESMONTAJE DE PIEZAS Y PARTES DE SISTEMAS MECNICOS. 1. IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIN El mantenimiento de sistemas mecnicos para montaje y desmontaje de elementos mecnicos es realizado por mtodos rudimentarios, el uso indebido de herramientas o por aplicacin de maquinas-herramientas obsoletas; por lo que es viable el proyecto de disear y construir una prensa que sea capaz de optimizar costos en funcin de tiempo y personal. Segn el Instituto Nacional Ecuatoriano de Censos el nmero de petroleras, constructoras civiles, metalmecnicas, talleres automotrices, industriales, maquinasherramientas, y reas de mantenimiento de empresas, que utilizan mquinas o sistemas mecnicos es 24462 PIB de lo cul el 49% es de la industria. Por lo que es primordial la elaboracin de una mquina-herramienta que sea capaz de mejorar y optimizar el tiempo de mantenimiento ya sea este preventivo, predictivo o correctivo de la maquinaria para que no exista perdida en la produccin de la empresa. As como la eficiencia en el montaje y desmontaje adecuado de elementos mecnicos. 2. OBJETIVOS Construir una prensa hidrulica que sea competitiva y eficiente. Construir una prensa hidrulica que cumpla con estndares nacionales e internacionales de seguridad y rendimiento. Disear una prensa hidrulica tal que su mantenimiento sea de fcil desarrollo.

2.2 Objetivos Especficos Disear una prensa hidrulica capaz de optimizar tiempos de cambio de elementos mecnicos como rodamientos, engranajes, cojinetes, bujes, ejes; de transmisin y partes de suspensiones automotrices. Construir una prensa hidrulica que sea competitiva en utilidad, costos; eficiente en el desarrollo del trabajo que desempee; tal que sea garantizado su diseo; as como sus materiales de construccin sean de la mejor calidad. Construir una prensa hidrulica que cumpla con normas de construccin; para la estructura metlica como la AISC, INEN; para elementos como el pistn, bomba, caeras, motor la norma INEN. Disear una prensa hidrulica tal que su mantenimiento sea rpido; de bajo costo y que permita encontrar repuestos con fcil acceso al mercado. Comercializar aditamentos, herramientas, accesorios y materiales usados en el montaje y desmontaje de mecanismos como: medias lunas, vigas de transversales de apoyo, planchas de apoyo, rodamientos. de sistemas mecnicos de mquinas como motores elctricos, cajas de cambios, diferenciales

3.

MARCO TEORICO

En el presente proyecto se realiza el diseo y construccin de una prensa hidrulica para montaje y desmontaje de piezas y partes de sistemas mecnicos. La prensa tambin podr ser utilizada para otros trabajos como extraccin e induccin de pines, casquillos, entre otros y matricera. La mquina est compuesta de una apropiada estructura metlica y tiene como componentes principales el sistema hidrulico compuesto por el cilindro de doble efecto, bomba hidrulica, vlvula anti retorno, regulador de presin, vlvula distribuidora, manmetro, mangueras de alta presin de doble capa y adems posee un control elctrico y electrnico. Para el diseo de la estructura se realizara un estudio y anlisis de cargas

tomando en cuenta el tipo de trabajo que va a ejecutar la prensa, de acuerdo a estos parmetros de diseo se seleccionara los componentes hidrulicos apropiados.

Estimando

que

la

prensa

se

realizara

un

trabajo

continuo

en

el

montaje y desmontaje de los elementos de mquinas o para matricera de corte de chapas metlicas su produccin podr ser extendida a varias unidades. GENERALIDADES. En la actualidad el campo del mantenimiento y la matricera se debe resolver diferentes problemas de la industria automotriz, petrolera, constructora para lo cual debe aplicar todos los conocimientos adquiridos en la ingeniera mecnica; para el diseo y construccin de una prensa hidrulica, moldes o matrices y un control elctrico. La prensa hidrulica ser diseada bajo las normas y parmetros de los materiales y cargas que intervienen en el funcionamiento .

DESCRIPCIN Y USO DEL PRODUCTO. La prensa es una mquina herramienta que tiene como finalidad lograr la deformacin permanente o incluso cortar un determinado material, mediante la aplicacin de una carga. Una prensa debe estar equipada con matrices y punzones diseados para ciertas operaciones especficas. La mayora de operaciones de formado, punzonado y cizallado, se pueden efectuar en cualquier prensa normal si se usan matrices y punzones adecuados. Las prensas tienen capacidad para la produccin rpida, puesto que el tiempo de operacin es solamente el que necesita para una carrera del ariete, ms el tiempo necesario para alimentar el material. Por consiguiente se pueden conservar bajos costos de produccin. Tiene una adaptabilidad especial para los mtodos de produccin en masa, como lo evidencia su amplia aplicacin en la manufactura de piezas para automviles TIPOS DE PRENSAS Los tipos de prensas se clasifican por lo que se pueden hacer en una mquina. A algunas prensas diseadas especialmente para un tipo de operacin, se le puede conocer por el nombre de la operacin, prensa punzonadora o prensa acuadora. La clasificacin est en relacin a la fuente de energa, ya sea operada manualmente o con potencia. Las maquinas operadas manualmente se usan para trabajos en lmina delgada de metal, pero la mayor parte de maquinaria para produccin se opera con potencia. Otra forma de agrupar a las prensas, est en funcin del nmero de arietes o los mtodos para accionarlos. Para seleccionar la prensa que va a imprimir la fuerza necesaria para el conformado debemos tener en cuenta que no existe una prensa de propsitos generales que provea mxima productividad y economa y usualmente se deben hacer compromisos cuando se desea emplear una de estas maquinarias para ms de un propsito.

Esta

seleccin

est

enmarcada

en

algunos

factores

tales

como:

los

requerimientos de tamao, de fuerza, de energa, y de velocidad. Una mayor productividad y economa se puede alcanzar orquestando estos factores. La superficie de trabajo debe comprender el espacio suficiente para que se puedan ubicar todos los elementos que hagan falta para la conformacin final. La carrera debe ser la suficiente para lograr la profundidad que se desea en el producto final, El tamao y el tipo de prensa se debe seleccionar segn el tipo de alimentacin de la lmina, la resistencia de la lmina y su tamao. La capacidad est determinada por la fuerza requerida. Las prensas pueden clasificarse por su fuente de poder en: Mecnicas

Figura 1.1 Prensas Mecnicas. Hidrulicas

Figura 1.2 Prensas Hidrulicas.

Las prensas hidrulicas utilizan la presin hidrosttica en contra de uno o ms pistones para lograr la fuerza para trabajado mecnico. Las variables se seleccionan de acuerdo a lo que se quiera producir, esta fuerza, al igual que la velocidad de transformacin la determina el material y la geometra, en muchos casos stos datos no se encuentran fcilmente, por lo que es recomendable darle cierta flexibilidad a la prensa. Entonces se selecciona una bomba que d un caudal a una presin determinada, seleccin que va de la mano con la dimensin del dimetro interno del cilindro actuador, la bomba tambin determina la potencia del motor. Debido a su construccin, las prensas hidrulicas pueden ser fabricadas de formas particulares a bajo costo, pueden ser diseadas con diferentes direcciones de accin y movimientos. Las prensas hidrulicas usualmente tienen una carrera ms larga que las prensas mecnicas, otra ventaja es que la carrera es ajustable, caracterstica deseable para flexibilizar la operacin, y con controles neumticos podemos evitar el impacto o limitar las fuerzas. Las prensas mecnicas son comnmente usadas para embutir pero el uso de prensas hidrulicas se ha incrementado, y existen aplicaciones en las que estas ofrecen algunas ventajas por sobre sus similares mecnicas y en algunos casos la operacin solo puede ser realizada por una prensa hidrulica. 1 COMPARACIN ENTRE UNA PRENSA HIDRULICA Y MECNICAFUERZA CAPACIDAD LONGITUD DE LA MESA VELOCIDAD DE LA CARRERA CONTROL

MECNICA Depende de la suposicin en la carrera HIDRULICA Relativamente constante 6000[Tonf] Limitada

Mayor que la hidrulica varia durante la carrera

La carrera debe terminar La carrera se puede detener y regresar en cualquier punto

50000[Tonf]

Hasta 2.5[m]

Lenta y constante

Tabla N 1 Comparacin de prensas www.maquinasprensas.com1

www.asafmaquinarias.com/prensas_prensas/c_90_84.html

BOMBAS HIDRULICAS Una bomba hidrulica es un dispositivo tal, que recibiendo energa mecnica de una fuente exterior, la transforma en una energa de presin transmisible de un lugar a otro de un sistema hidrulico a travs de un lquido cuyas molculas estn sometidas precisamente a esa presin. La presin hidrulica es producida por la resistencia del sistema hidrulico al flujo del fluido. Cuando est en funcionamiento, una bomba hidrulica crea un vaco parcial en su entrada, permitiendo que la presin atmosfrica en el depsito del fluido empuje el fluido hidrulico por el colador hacia la bomba. La bomba entonces transfiere este fluido hasta la salida y hacia el sistema hidrulico. Cuando el fluido sale de la bomba, se enfrenta contra la contrapresin del sistema. Esta contrapresin es acumulada por la vlvula reguladora de presin, por la carga de trabajo del sistema y tambin por las prdidas de flujo que ocurre en la tubera hidrulica.

Figura 1.8 Bombas Hidrulicas. CLASIFICACIN DE LAS BOMBAS. Las bombas se clasifican por su principio de funcionamiento: Desplazamiento positivo y desplazamiento no positivo. Las bombas de desplazamiento positivo estn equipadas con un sello

mecnico (engranajes, paletas, impelentes) entre la entrada y salida que reduce el escape o merma la velocidad. Por lo tanto la salida de las bombas de desplazamiento positivo casi es inafectada por las variaciones que ocurren en la presin del sistema.

Figura 3.9 Clasificacin de Bombas. Las bombas de desplazamiento no positivo no tienen un sello interno positivo contra el escape o merma de la velocidad. Debido a esta merma de velocidad la descarga de estas bombas disminuye a medida que aumenta la contrapresin del sistema. Sin embargo, las bombas de desplazamiento no positivo descargan un caudal continuo, mientras que la de desplazamiento positivo descarga un caudal a pulsaciones. Virtualmente todas las bombas del sistema hidrulico son de desplazamiento positivo. La mayora de bombas de desplazamiento positivo estn clasificadas como bombas giratorias. Se llaman as porque el conjunto que transfiere el fluido desde la entrada hasta la salida de la bomba tiene un movimiento giratorio. Las bombas giratorias se subdividen de acuerdo al tipo de elemento, o pieza que transfiere el fluido como, por ejemplo, engranajes, paletas o tornillo. Una bomba de desplazamiento positivo diferente es la bomba de pistn. Esta bomba emplea un movimiento longitudinal recproco del pistn, para apretar alternativamente fluido en el lado de entrada de la bomba y para descargar el fluido en el lado de salida de la misma. La bomba de pistones radiales tiene conjunto giratorio, con varios conjuntos de pistones integrales en el mismo y puede ser clasificada como bomba giratoria.

Figura 1.10 Bomba de desplazamiento positivo

FACTORES DE EVALUACIN Y SELECCIN. La eficiencia de las diversas bombas se evalan tomando como base muchos factores, incluyendo: Caractersticas fsicas, caractersticas de funcionamiento y costo. Cuando se seleccione una bomba debe considerarse los siguientes factores: 1. Capacidad. 2. Presin. 3. Velocidad de Impulsin. 4. Eficiencia. 5. Contabilidad. 6. Caractersticas del fluido. 7. Tamao y peso. 8. Adaptabilidad al control. 9. Vida de servicio. 10. Costos de instalacin y de mantenimiento. 1. Capacidad. La evaluacin primaria de una bomba es su capacidad. Tambin llamada rgimen de descarga de flujo, o salida volumtrica. Usualmente, las evaluaciones de la capacidad de una bomba se indican a una presin atmosfrica de entrada estndar, as como a temperaturas aproximadas del servicio del fluido. 2. Presin. La evaluacin de presin de una bomba generalmente se basa en la habilidad de la bomba en resistir la presin sin un aumento considerable de escape interno ni producir daos en las piezas de la bomba. Las bombas estn reguladas por la presin bajo las mismas condiciones (velocidad, temperatura y presin de entrada) en las que han sido evaluadas. La mayora de las bombas de presin estn evaluadas en presiones de 100, 500, 1000, 1500, 2000, 3500 y 5000 Ibs/pulg 2.

3. Velocidad de Impulsin.

La velocidad mxima segura de una bomba giratoria es limitada a la habilidad que la bomba tiene para evitar la cavitacin y presiones altas en la salida. La mayora de las bombas tambin requieren una velocidad de operacin mnima. Frecuentemente las bombas estn evaluadas a velocidades disponibles de los motores elctricos de 1200 1800 rpm. Tambin puede ser evaluada a otras velocidades diferentes a las del motor elctrico. Por ejemplo, en las bombas hidrulicas del tipo de automvil 2000 rpm y ms altas. Algunas bombas industriales estn evaluadas en velocidades hasta de 4000 rpm. 4. Eficiencia. Como se ha dicho anteriormente, la presin que un sistema ejerce en la bomba hidrulica afecta directamente la evaluacin de descarga de la bomba. A medida que aumenta la presin, la evaluacin de flujo de la bomba disminuye. La cantidad de esta disminucin vara segn sea el tipo de bomba que se emplea. Este cambio en el flujo afecta la eficiencia de la bomba, la cual se describe de dos modos. Eficiencia volumtrica y eficiencia de conjunto. Eficiencia volumtrica.- Que es la evaluacin del rgimen de descarga real en relacin con su desplazamiento terico. Eficiencia de Conjunto.- Que es el rgimen de su salida de potencia hidrulica en relacin con su entrada de potencia mecnica. 5. Caractersticas de fluido. La seleccin y evaluacin de una bomba tambin se basa en el tipo de fluido que ha de bombearse y su viscosidad. Las consideraciones secundarias del fluido tambin incluyen densidad, formacin de espuma, caractersticas de lubricacin, oxidacin y resistencia a la corrosin, temperatura y el efecto que causa sobre los sellos. 6. Confiabilidad. La confiabilidad de una bomba se determina por lo bien que las caractersticas de una bomba se comparan con los requisitos del sistema. La confiabilidad tambin puede determinarse por el tiempo que se emplea en su mantenimiento. Puntos tales como, por ejemplo, cunto fluido se necesita, lo bien que el sistema

est diseado y se lo hace el mantenimiento, donde est ubicado la bomba y lo duradero que es, todo lo dicho est r...

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