informe tÉcnico prÁctica empresarial dana transejes …

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INFORME TÉCNICO PRÁCTICA EMPRESARIAL

DANA TRANSEJES COLOMBIA

JAIRO DE JESUS MONTES ALVAREZ

ANDERSON ENRIQUE HERRERA MEJIA

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BUCARAMANGA

FACULTAD DE INGENIERIAS FISICOMECÁNICAS

INGENIERIA MECATRÓNICA

BUCARAMANGA 2012

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INFORME TÉCNICO PRÁCTICA EMPRESARIAL

DANA TRANSEJES COLOMBIA

INTEGRANTES:

JAIRO DE JESUS MONTES ALVAREZ

[email protected]

ANDERSON ENRIQUE HERRERA MEJIA

[email protected]

DIRECTOR DE PROYECTO:

ING. NAYIBE CHIO CHO

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BUCARAMANGA

FACULTAD DE INGENIERIAS FISICOMECÁNICAS

INGENIERIA MECATRÓNICA

BUCARAMANGA 2012

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

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CONTENIDO

INFORME TECNICO PRÁCTICA EMPRESARIAL

DANA TRANSEJES COLOMBIA ................................................................................ 9

I. INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 10

II. JUSTIFICACIÓN ................................................................................... 111

III. OBJETIVOS ............................................................................................ 12

IV. MARCO TEÓRICO .................................................................................. 12

V. RESUMEN DE LOS RESULTADOS. ...................................................... 15

VI. SINOPSIS (ABSTRACT) DE RESULTADOS .......................................... 15

VII. ACTIVIDAD PRINCIPAL DE LA PRACTICA EMPRESARIAL EN DANA

TRANSEJES COLOMBIA ....................................................................................... 166

VIII. METODOLOGIA DE DESARROLLO DEL PROYECTO.......................... 17

IX. CUADRO NO. 1 (Resultados de la práctica) ......................................... 18

X. CUADRO No. 2 (De las actividades realizadas) .................................. 20

XI. DESCRIPCIÓN DEL IMPACTO ACTUAL O POTENCIAL DE LOS

RESULTADOS…..……..……………………………………………………………………23

ENSAMBLE DE RECITIFICADORA DE PISTAS EX-CELL-O II

MODELO XG 645..................................................................................................24

XII. INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 25

XIII. ANTECEDENTES……………………………………………………………….26

XIV. EJES HOMOCINÉTICO SPICER Y SUS PARTES…………………………………27

1. PARTES DEL EJE HOMOCINETICO .................................................. 28

1.1. Intereje ......................................................................................... 28

1.2. Tripode ......................................................................................... 29

1.3. Accesorios ................................................................................... 29

1.4. Juntas homocineticos ................................................................ 30

1.4.1 Juntas deslizantes ............................................................. 31

1.4.2 Junta Fija ............................................................................ 32

1.4.2.1 Partes de la junta fija .................................................................. 32

1.4.2.2 Carcasa o campana .................................................................... 32

1.4.2.3 Canastilla y esferas .......................................................... 33

1.4.2.4 Nuez ............................................................................................ 33

XV. DESCRIPCION GENERAL DE LA MÁQUINA .................................................... 34

1. ENTORNO GENERAL DE LA MÁQUINA ........................................... 34

1.1. Rectificadora Ex-Cell-O II Modelo XG645 .................................. 35

1.2. Central hidraulica y central de refrigeracion husillos .............. 36

1.3. Sistema de retorno ...................................................................... 37

1.4. Tanque Filtro ............................................................................... 37

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1.5 Armario principal ......................................................................... 38

1.6 Armario de campo ........................................................................ 38

1.7. Armario hidraulica....................................................................... 38

1.8 Panel de mando ............................................................................ 38

1.9 Central de lubricacion .................................................................. 38

1.10 Tablero neumatico y de lubricacion.......................................... 39

1.11 Armario sistema de recirculacion ............................................. 39

XVI. MONTAJE SISTEMA MECANICO ..................................................................... 40

1. MONTAJES ...................................................................................................... 40

1.1 Montaje del carro principal y montaje de portacabezales ...................... 40

1.2 Montaje del husillo a bolas ............................................................ 42

1.3 Montaje del sistema basculante y de caja reductora .............................. 44

2. DISEÑOS ........................................................................................................ 45

2.1 Encerramiento de la máquina ................................................................... 45

2.2 Sistema de canaletas electricas .................................................... 45

2.3 Soportes ..................................................................................................... 46

2.4 Guardas de seguridad ............................................................................... 46

XVI. MONTAJE SISTEMA ELECTRICO .................................................................... 47

MONTAJE SISTEMA ELECTRICO ARMARIO PRINCIPAL ..................................... 47

1 Alimentaciones sistema electrico principal.................................................. 48

1.1 Protecciones Principales ............................................................... 49

1.2 Alimentaciones motores 440VAC ............................................................ 54

1.3 Alimentacion variador de velocidad husillos .......................................... 58

1.4 Alimentacion trafo y motores 230VAC ..................................................... 60

1.5 Alimentaciones circuitos 24VDC .............................................................. 62

2 Sistema de control y de comunicaciones ...................................................... 64

2.1 PLC .................................................................................................. 66

2.2 Sistema de periferia descentralizada ET200S ........................................ 66

2.2.1 Modulo 16ED/16SD ........................................................................... 67

2.2.2 Modulo de terminales ....................................................................... 67

2.2.3 Modulo de potencia .......................................................................... 67

2.2.4 Modulo ED/SD digitales/analogas .................................................. 68

2.3 Sinamic S120 ............................................................................................. 70

2.3.1 VSM10 Voltaje sensing module ....................................................... 72

2.3.2 Control unit CU320-2 ........................................................................ 73

2.3.3 Active Interface Module.................................................................... 75

2.3.4 Active Line Module ......................................................................... 76

2.3.5 Motor Module ....................................................................... 76

3 Instrumentacion electronica ................................................................................ 77

3.1 Presostatos .................................................................................... 77

5

3.2 Sensores inductivos IFC237 .................................................................... 77

3.3 Sensor de nivel LI5141 ............................................................................. 78

INSTALACION Y CONEXION ELECTRICA DE LOS COLECTORES DE NEBLINA

ACEITOSA EN LAS MÁQUINAS RECTIFACORAS DE INTERIORES Y

EXTERIORES SIA4, CINCINATTI Y SASE200 EN LA LINEA DE JUNTAS

FIJAS…………………………………………………………………………………………. 79

RETROFIT DE LA MÁQUINA SOLDADORA ............................................................ 81

RETROFIT DE MÁQUINA CENTRADORA DE EJES (UMA) .................................. 103

DESARROLLO DE PROYECTO DE IMPLEMENTACION DE HERRAMIENTAS DE

TORQUE CONTROLADO ....................................................................................... 105

PROYECTO GRAVEDAD CERO............................................................................. 106

OPERACIÓN 20 – EJES DIFERENCIALES ............................................................ 109

OPERACIÓN 90 – EJES DIFERENCIALES ............................................................ 112

PROPUESTA DE MEJORA EN LA PRENSA 60T &KNOCK OUT .......................... 115

CONCLUSIONES .................................................................................................... 118

BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................... 120

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LISTADO DE FIGURAS Figura 1. Metodologia de desarrollo ............................................................................. 17 Figura 2. Eje homocinetico ........................................................................................... 27 Figura 3. Partes del eje homocinético .......................................................................... 28 Figura 4. Intereje ............................................................................................................ 28 Figura 5. Tripode ............................................................................................................ 29 Figura 6. Guarda polvo .................................................................................................. 29 Figura 7. Abrazadera mayor y menor ........................................................................... 30 Figura 8. Partes de una junta homocinetica ............................................................... 30 Figura 9. Concepcion de una rotula en la junta homocinetica ................................... 30 Figura 10. Tipos de juntas homocineticas .................................................................. 31 Figura 11. Junta deslizante D.O Double Offset ............................................................ 31 Figura 12. Junta fija completa ....................................................................................... 32 Figura 13. Despiece de junta fija .................................................................................. 32 Figura 14. Carcasa o campana de la junta fija ............................................................. 33 Figura 15. Canastilla y esferas de la junta fija ............................................................. 33 Figura 16. Nuez de la junta fija. ..................................................................................... 33 Figura 17. Elementos del Layout .................................................................................. 34 Figura 18. Elementos principales de la rectificadora .................................................. 35 Figura 19. Centrales hidráulica y de refrigeración ...................................................... 37 Figura 20. Guías en la estructura de la máquina ......................................................... 40 Figura 21. Guías en el carro principal ......................................................................... 40 Figura 22. Regleta de rodillos ....................................................................................... 41 Figura 23. Sistema piñon cremallera ............................................................................ 41 Figura 24. Esquema Husillo a bolas ............................................................................. 42 Figura 25. Plano detalle partes husillo ......................................................................... 42 Figura 26. Posición del husillo ..................................................................................... 43 Figura 27. Montaje del husillo a bolas. ......................................................................... 43 Figura 28. Sistema Basculante ..................................................................................... 44 Figura 29. Ensamble sistema basculante .................................................................... 44 Figura 30. Esquema estructura de encerramiento ...................................................... 45 Figura 31. Sistema de canaletas ................................................................................... 45 Figura 32. Soportes de armarios .................................................................................. 46 Figura 33. Soporte central de refrigeración husillos ................................................... 46 Figura 34. Guardas de seguridad ................................................................................. 46 Figura 35. Distribución armario principal solidworks ................................................. 47 Figura 36. Montaje físico distribución tablero principal ............................................. 48 Figura 37. Alimentaciones del sistema eléctrico principal ......................................... 49 Figura 38. Seccionador portafusibles SG1 .................................................................. 49 Figura 39. Interruptor Magnetotérmico QS1 ................................................................ 50 Figura 40. Interruptor diferencial ID1 ........................................................................... 51 Figura 41. Derivación a tierra en el circuito causado por una persona ..................... 52 Figura 42. Repartidor Legrand REP .............................................................................. 52 Figura 43. Protecciones principales ............................................................................. 53 Figura 44. Protecciones generales circuitos de alimentación .................................... 53

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Figura 45. Interruptor automático para motores ......................................................... 54 Figura 46. Circuitos de alimentación de motores ........................................................ 55 Figura 47. Contactor y esquema de contactor siemens ............................................. 55 Figura 48. Filtermist FX4000 ......................................................................................... 56 Figura 49. Monitoreo de fases 3UG4512-1AR20 .......................................................... 57 Figura 50. Control de consumo 3UG4641-1CS20 ........................................................ 57 Figura 51. Contactores y controles de filtermist en SolidWorks y montaje físico .... 57 Figura 52. Conexión del variador y de husillos ........................................................... 58 Figura 53. Bobina de entrada al variador ..................................................................... 58 Figura 54. Variador Altivar71 ........................................................................................ 58 Figura 55. Guardamotor siemens de 25 amperios ...................................................... 59 Figura 56. Bobina y guardamotores en SolidWorks y su montaje físico ................... 59 Figura 57. Husillo Gamfior ............................................................................................ 59 Figura 58. Circuito alimentaciones motores 230VAC.................................................. 60 Figura 59. Trafo 440VAC/230VAC ................................................................................. 60 Figura 60. Magnetotérmico 1P 2A................................................................................. 61 Figura 61. Lámpara armario LAM 75 y final de carrera y micro puertas .................... 61 Figura 62. Toma de red 230VAC ................................................................................... 61 Figura 63. Protecciones circuitos motores 230VAC.................................................... 62 Figura 64. Alimentaciones circuitos 24VDC ................................................................ 62 Figura 65. Fuente de alimentación general 20A 24VD ................................................ 63 Figura 66. Esquema general del sistema de control ................................................... 64 Figura 67. Diagrama de comunicaciones del sistema de control............................... 65 Figura 68. PLC S7-315-2DP y montaje en el tablero principal .................................... 66 Figura 69. Modulo 16ED/16SD ET200S ......................................................................... 67 Figura 70. Modulo de terminales .................................................................................. 67 Figura 71. Modulo de potencia ET200S ........................................................................ 68 Figura 72. Módulos de Entradas/Salidas digitales/análogos ...................................... 68

Figura 73. ET200S en SolidWorks y su montaje físico ............................................... 69 Figura 74. Estructura y montaje del Sinamics S120 .................................................... 70 Figura 75. VSM10 ........................................................................................................... 72 Figura 76. Conexión del VSM10 .................................................................................... 72 Figura 77. CU320-2 ........................................................................................................ 73 Figura 78. Active Interface Module ............................................................................... 75 Figura 79. Conexión Active interface module con el active line module ................... 75 Figura 80. Active Line Module ...................................................................................... 76 Figura 81. Motor Module ............................................................................................... 76 Figura 82. Presostato PK5522 ....................................................................................... 77 Figura 83. Sensor inductivo IFC237 ............................................................................. 78 Figura 84. Sensor de nivel LI5141................................................................................. 78 Figura 85. Montaje eléctrico máquina SIA4 ................................................................. 79 Figura 86. Montaje Colector máquina SIA4 .................................................................. 80 Figura 87. Montaje eléctrico máquina CINCINATTI ..................................................... 80 Figura 88. Montaje Colector máquina CINCINATTI ..................................................... 81 Figura 89. Máquina Soldadora Semiautomática .......................................................... 82 Figura 90. Eje Cardan .................................................................................................... 83

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Figura 91. Partes del Eje Cardan .................................................................................. 83 Figura 92. Propuestas de mejoras planteadas ............................................................ 84 Figura 93. Estado actual mecanismo de traslación..................................................... 85 Figura 94. Acople mecánico .......................................................................................... 91 Figura 95. Diagrama interno de acople mecánico ....................................................... 92 Figura 96. Tuerca simple embridada FEM-E-S............................................................. 93 Figura 97. Portatuercas MGS ........................................................................................ 93 Figura 98. Forma extremo Derecho .............................................................................. 94 Figura 99. Forma extremo Izquierdo ............................................................................ 94 Figura 100. Soporte Fijo SEB-F .................................................................................... 95 Figura 101. Soporte Flotante SEB-L ............................................................................. 95 Figura 102. Unidad de Lubricación Adicional .............................................................. 96 Figura 103. Soporte Servomotor................................................................................... 96 Figura 104. Servomotor 1FK7034-5AK71-1LB3 ........................................................... 97 Figura 105. Sistema Husillo a bolas – Servomotor ..................................................... 97 Figura 106. Montaje Carro – Mecanismo de Traslación .............................................. 98 Figura 107. Brida Basculante con Pivote ..................................................................... 99 Figura 108. Apoyo para Brida Basculante ................................................................... 99 Figura 109. Horquilla ................................................................................................... 100 Figura 110. Rueda BA .................................................................................................. 100 Figura 111. Diseño de guardas automáticas ............................................................. 101 Figura 112. Guardas automáticas abiertas ................................................................ 101 Figura 113. Levantamiento CAD máquina Soldadora ............................................... 102 Figura 114. Máquina UMA antes de retrofit ................................................................ 103 Figura 115. Máquina desarmada totalmente y con banco hidráulico nuevo ........... 104 Figura 116. Levantamiento CAD ................................................................................. 104 Figura 117. Renderizado máquina UMA ..................................................................... 105 Figura 118. Levantamiento CAD Gravedad Cero ....................................................... 107 Figura 119. Tubo Principal .......................................................................................... 107 Figura 120. Soporte para Eje Cardan ......................................................................... 108 Figura 121. Ganchos de Soporte ................................................................................ 108 Figura 122. Operación 20 actual ................................................................................. 109 Figura 123. Levantamiento CAD Operación 20 .......................................................... 109 Figura 124. Soporte para Herramienta de Torque Controlado-Operación 20 .......... 110 Figura 125. ASB Support Block .................................................................................. 111 Figura 126. SPPB Pillow Block ................................................................................... 111 Figura 127. Dual Shaft Rail .......................................................................................... 111 Figura 128. Carriage .................................................................................................... 112 Figura 129. Operación 90 actual ................................................................................. 112 Figura 130. Levantamiento CAD Operación 90 .......................................................... 113 Figura 131. Rotula ........................................................................................................ 114 Figura 132. Brida Basculante ...................................................................................... 114 Figura 133. Caballete ................................................................................................... 115 Figura 134. Proceso actual ......................................................................................... 115 Figura 135. Propuesta de mejora Prensa 60T & Knock Out ...................................... 116 Figura 136. Anillo Seeger o de Seguridad .................................................................. 117

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INFORME TECNICO PRÁCTICA EMPRESARIAL DANA

TRANSEJES COLOMBIA

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I. INTRODUCCIÓN

Datos generales de la empresa. Nombre: DANA TRANSEJES COLOMBIA Dirección: Calle 32 # 15 – 23 Zona Industrial Km.7 Rincón de Girón Teléfono: 6468288 Función: DANA TRANSEJES COLOMBIA es una filial de DANA

CORPORATION, líder mundial en ingeniería, manufactura y distribución de productos y sistemas para los mercados automotriz e industrial. Está dedicada principalmente a la producción de ejes diferenciales, cardanes y sistemas modulares. Garantiza, a través de su asociación con GKN DRIVELINE (Guest, Keen And Nettlefolds), el soporte tecnológico para la fabricación de ejes homocinéticos. [1]

Área de Trabajo: Departamento de Mejoramiento Continuo, Zona de

Automatización. Función: Desarrollar proyectos de automatización de la

planta, diseño y construcción de nuevas máquinas para optimización de procesos industriales enfocados en diseño electrónico y mecánico para automatización de maquinaria industrial destinada a la aplicación de “retrofit” y “overhaul” con el fin de mejorar la productividad y eficiencia en diferentes procesos.

Gerente: Ing. Esp. Sergio Álvarez. Jefes Inmediatos: Ing. LUIS MIGUEL CARO ORTIZ

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Incentivos Laborales:

La empresa ha dispuesto de un contrato de aprendizaje para nuestra vinculación como trabajadores para el soporte de la Sección de Mejoramiento Continuo en el área de Automatización con un contrato laboral a término fijo por un periodo de seis meses (Agosto 15 de 2011 – Febrero 15 de 2012) con una remuneración mensual de un salario mínimo legal vigente.

Horario de Trabajo: lunes a viernes De 8:00 A.M a 5:15 P.M.

II. JUSTIFICACIÓN

¿Por qué de la práctica? La realización de la práctica se fundamenta en la aplicación de los conocimientos teórico-prácticos adquiridos durante el transcurso de la formación académica universitaria de manera tal, que durante este periodo se adquiera experiencia profesional en el campo industrial además de adquirir confianza para expresar ideas claras dentro de un equipo de trabajo que permitan la solución de las tareas o proyectos imprescindibles para empresa. ¿Para que la práctica en la empresa? La empresa DANA TRANSEJES vincula a practicantes de ingeniería mecatrónica para brindar soporte al área de automatización en diferentes actividades como diseño, ensamble, programación y puesta a punto de las diferentes máquinas. ¿Cómo se desarrollan las prácticas en esa empresa?

La compañía constantemente recibe practicantes de diferentes carreras, cada practicante firma un contrato de trabajo por determinado tiempo, generalmente son 6 meses. Las practicas se desarrollan en la planta de la

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compañía, específicamente en el área de automatización, allí se desarrollan gran cantidad de proyectos los cuales están dirigidos y desarrollados por un gerente, un ingeniero mecánico, un ingeniero eléctrico y los practicantes, quienes están encargados de brindar soporte en todo lo necesario para sacar adelante estos proyectos. El ambiente de trabajo es ameno pero arduo pues la compañía requiere el desarrollo de dichos proyectos lo antes posible.

III. OBJETIVOS Brindar soporte en el ensamble del sistema mecánico, eléctrico, hidráulico,

neumático y de control en el proyecto de retrofit de la Rectificadora Ex-Cell-O II Modelo XG 645 de la línea de producción de juntas fijas para ejes homocinéticos.

Brindar apoyo en el diseño y selección de elementos y/o piezas necesarias para dar solución a los problemas que se presentan en la máquina soldadora, las herramientas de torque, máquina centradora de ejes y prensa 60T & Knock out.

IV. MARCO TEÓRICO

Estado del arte de la empresa

HISTORIA [2]

DANA TRANSEJES COLOMBIA es una empresa que fue fundada el 28 de abril de 1972. Localizada en la Zona Industrial de Girón - Bucaramanga, cuenta además con operaciones en la ciudad de Bogotá, atendiendo de igual forma los mercados de equipo original (ensambladoras), reposición y exportaciones, con la participación de la casa matriz DANA CORPORATION como su principal accionista quien suministra la tecnología de ejes diferenciales y ejes cardánicos. A continuación se reseñan algunos sucesos relevantes para el desarrollo de la organización en el ámbito nacional.

1974: Se iniciaron operaciones de ensamblado de ejes diferenciales.

1975-1978: Se inició el proceso de mecanizado con el montaje de las líneas de tubos y semiejes.

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1979-1981: Se iniciaron operaciones de las líneas de yugos de acople.

1981: Instalación de líneas de ejes cardánicos

1983-1984: Se inició la venta de ejes homocinéticos Mazda

1986: Puesta en marcha de la línea de mecanizado de juntas fijas

1988: se realizaron cambios en el sistema de producción en línea dedicada al nuevo concepto de producción en celdas.

1989: Se realizó el lanzamiento del " Plan excelencia".

1990: Se compro la planta Medellín - pistones.

1992: Se adquieren líneas de mecanizado denominado GI para la producción de junta móvil de ejes homocinéticos.

1995: Transejes se asocia con la multinacional GKN líder en el mercado de ejes homocinéticos.

1997: Se cerró la planta de Ibagué y se inicia el proceso de certificación QS -9000.

1998: Transejes recibe la certificación QS-9000 y traslada la manufactura de cascos, yugos, tubos y semiejes a Danaven, Venezuela.

2000: Transejes cuenta desde entonces con un gran socio, GKN de Inglaterra que suministra "Know How" para la manufactura y ensamble de los ejes homocinéticos, generando 154 empleos directos aproximadamente.

Tecnología [3] Dana Transejes Colombia como filial de las multinacionales líderes en el sector automotriz, Dana Corporation y GKN Driveline, integra en sus productos y servicios, la más avanzada tecnología de punta basada en investigación enfocada al desarrollo de soluciones innovadoras. Apropiamos la tecnología, localizamos el conocimiento y generamos nuestra cultura organizacional, basada en los programas y herramientas

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institucionales que las matrices desarrollan como fundamento de su direccionamiento corporativo: •Lean Manufacturing Dana •Seis Sigma GKN •Planeación Estratégica Lean manufacturing es una filosofía de gestión enfocada a la reducción de los 7 tipos de "desperdicios" (sobreproducción, tiempo de espera, transporte, exceso de procesado, inventario, movimiento y defectos) en productos manufacturados. Un aspecto crucial es que la mayoría de los costes se calculan en la etapa de diseño de un producto. A menudo un ingeniero especificará materiales y procesos conocidos y seguros a expensas de otros baratos y eficientes. Esto reduce los riesgos del proyecto, o lo que es lo mismo, el coste según el ingeniero, pero a base de aumentar los riesgos financieros y disminuir los beneficios. Las buenas organizaciones desarrollan y repasan listas de verificación para validar el diseño del producto. Generalidades Marco conceptual: teoría que requirieron durante la práctica para

cumplir los objetivos. DISEÑO DE MÁQUINAS MÁQUINAS ELECTRICAS SELECCIÓN DE RODAMIENTOS SELECCIÓN DE TORNILLERIA CALIBRACION Y METROLOGIA SOLID WORKS INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL NEUMATICA HIDRAULICA

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V. RESUMEN DE LOS RESULTADOS. En conjunto con dos trabajadores de la empresa contratista DIMAE, se logró realizar de manera satisfactoria el montaje mecánico, hidráulico, neumático y eléctrico de la rectificadora de pistas Ex-Cell-O II. También en conjunto con la misma empresa contratista se logró la elaboración de las guardas de seguridad, de las canaletas eléctricas, el soporte del tablero de mando, el tablero neumático y su correspondiente soporte, y los soportes de las cajas de interconexión de los sistemas hidráulico y neumático. Todo esto se realizó de acuerdo a nuestro diseño y además se realizó su correspondiente instalación. Junto con trabajadores de la empresa contratista DIMAE, se logró realizar de manera satisfactoria el montaje mecánico, hidráulico y la elaboración de las guardas de seguridad de la máquina centradora de ejes UMA, de igual forma se realizó el montaje y programación del tablero de mando con la empresa contratista Sensomatic. En asesoría con un ingeniero de la empresa Festo se logró avanzar en la solicitud de las unidades de mantenimiento, accesorios neumáticos y las respectivas válvulas necesarias para el control de los sistemas de herramientas de torque y la máquina soldadora. Junto con el departamento de compras se realizó la respectiva solicitud de las órdenes de compra de los dos husillos a bolas necesarios para el sistema de traslación de la máquina soldadora, la elaboración de las guardas de seguridad de la misma y todos los elementos neumáticos necesarios en los diferentes proyectos. Se finalizaron todos los planos de las piezas necesarias para dar solución a los problemas de los proyectos de herramientas de torque, máquina soldadora, centradora de ejes (UMA) y prensa 60 T & Knock Out.

VI. SINOPSIS (ABSTRACT) DE RESULTADOS Together with two employees of the contractor DIMAE was achieved to perform mechanical assembly, hydraulic, pneumatic and electrical of the Ex-Cell-O II. Also in conjunction with the same contractor was achieved the development the safety guards, the electrical conduits, support the dashboard, the dashboard tire and its corresponding support brackets and boxes interconnection of hydraulic

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systems and tire. All of this was performed according to our design and also underwent a corresponding installation. In association with the contractor DIMAE was achieved the mechanical assembly, hydraulic and development the safety guards of the centering shaft machine (UMA), likewise was done assembling and programming the control panel with the Sensomatic contractor. In consulting with an engineer from the company Festo was achieved progress in the request of maintenance units, pneumatic fittings and valves necessary to control torque tools systems' and welding machine. In partnership with the purchasing department was made the respective purchase orders of the two ball screws necessary for the drive system of the welding machine, the development of the machine safety guards and all pneumatic elements needed in different projects. All drawings of the parts needed to solve the problems the project torque tools, welding machine, centering shaft machine (UMA) and press 60 T & Knock Out were finalized.

VII. ACTIVIDAD PRINCIPAL DE LA PRÁCTICA EMPRESARIAL EN DANA TRANSEJES COLOMBIA

Al iniciar la práctica se enfatizó la necesidad de darle prioridad al proyecto de retrofit de la rectificadora de pistas Ex-Cell-O II, con el fin de culminar este proyecto de acuerdo al cronograma establecido por la empresa. El objetivo de la práctica era realizar el ensamble de la totalidad de sistemas de la máquina previamente diseñados por la empresa española Maproga en conjunto con THC, y ayudar en el diseño de algunas partes faltantes por elaborar como las guardas de seguridad, la distribución del tablero neumático y el sistema de apertura de puertas automático de la máquina, entre otras. Hay que aclarar que por razones del cronograma y de algunos retrasos en las entregas por parte de los proveedores nacionales y de la empresa española el trabajo pleno en el ensamble de la máquina se llevó a cabo en los tres últimos meses de la práctica. Durante el trascurso de la práctica también se dio apoyo en diversas tareas en el área de automatización y se trabajó en el desarrollo inicial de algunos proyectos importante próximos a iniciar en el área de automatización, como el soldador, el sistema de traslación para el posicionamiento automático en un punto para la aplicación de un cordón de soldadura con el propósito de cumplir con la tolerancia permitida en la aplicación de este tipo de soldadura.

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También se brindó apoyo en el diseño de un sistema que permitiera la implementación de una herramienta de torque controlado con el fin de cumplir los requerimientos de torque en las operaciones 20 y 90 de la línea de ejes diferenciales. En el transcurso de la práctica se brindó apoyo en el diseño de piezas faltantes de la máquina gravedad cero, con el fin de utilizarla en la línea de cardanes y de esta manera evitar el levantamiento de ejes de elevado peso por parte de los operarios, evitándole de esta forma problemas futuros a la empresa.

VIII. METODOLOGIA DE DESARROLLO DEL PROYECTO.

Figura 1. Metodología de desarrollo.

Fuente: Autores.

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IX. CUADRO NO. 1 (Resultados de la práctica)

OBJETIVOS

RESULTADOS ESPERADOS

RESULTADOS OBTENIDOS

INDICADOR VERIFICABLE DEL

RESULTADO

No. DE ANEXO

SOPORTE

OBSERVACIONES

Brindar soporte en el ensamble del sistema mecánico, eléctrico, hidráulico, neumático y de control en el proyecto de retrofit de la Rectificadora Ex-Cell-O II Modelo XG 645 de la línea de producción de juntas fijas para ejes homocinéticos.

Culminar el ensamble del sistema mecánico, eléctrico, hidráulico, neumático y de control antes de la

llegada de los expertos de la empresa española Maproga quienes revisaran y realizaran la programación y puesta a punto de la máquina.

Se realizó el ensamble del sistema mecánico, eléctrico, hidráulico, neumático y de control de la Rectificadora Ex-Cell-O II.

Fotos de los montajes realizados

Planos mecánicos, eléctricos, neumáticos, hidráulicos.

Serán entregadas de forma digital (CD)

Se entregarán los planos digitales

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Brindar apoyo en el diseño y selección de elementos y/o piezas necesarias para dar solución a los problemas que se presentan en la máquina soldadora, las herramientas de torque, máquina centradora de ejes y prensa 60T & Knock out.

Culminar todos los diseños de las propuestas hechas, realizar los planos de cada una de las piezas a solicitar y finalizar el informe de cada una de las actividades a realizar.

Se logró finalizar cada uno de los diseños propuestos para la solución de los problemas presentados en las máquinas.

Se entregaron los planos mecánicos de las piezas y elementos diseñados.

Planos mecánicos.

Vídeo de los diseños realizados.

Fotos de los avances realizados.

Se entregaran dos copias de los videos realizados para cada uno de los proyectos como muestra de los avances hechos durante la práctica.

Se dejaran los planos en forma digital en los computadores asignados a los practicantes.

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X. CUADRO No. 2 (De las actividades realizadas)

ACTIVIDADES (comprometidas contractualmente)

COMPROMISO ADQUIRIDO

LOGROS ANEXO SOPORTE

Montaje del carro principal y montaje de portacabezales

100% Se logró completar satisfactoriamente el montaje del carro principal y

montaje de portacabezales

A

Montaje del conjunto de husillo a bolas y servomotor de avance

100% Se logró completar satisfactoriamente el montaje del conjunto de husillo a

bolas y servomotor de avance

B

Montaje del sistema basculante y de caja reductora

100% Se logró completar satisfactoriamente el montaje del sistema basculante y

de caja reductora

C

Diseño de encerramiento de la maquina

100% Se elaboraron planos para la estructura de encerramiento de la

máquina y se enviaron a la empresa contratista para fabricarlos e

instalarlos

D

Diseño de sistema de canaletas eléctricas

100% Se elaboraron planos del sistema de canaletas y se enviaron para su correspondiente elaboración y

ensamble

E

Diseño de soportes para armarios y central de refrigeración husillos

100% Se diseñó y elaboro los planos de soportes de los armarios de campo, hidráulico, y del tablero neumático, así como el soporte de la central de

refrigeración de husillos

F

21

Diseño de las guardas de seguridad de la maquina incluyendo puertas automáticas accionadas mediante

cilindros neumáticos.

100% Se diseñó y elaboraron los planos de las guardas de seguridad con puertas

automáticas y se enviaron al contratista para su fabricación e

instalación

G

Montaje y cableado de todo el sistema eléctrico, electrónico y de

control correspondientes a los armarios hidráulico, el armario de

campo, el armario del sistema recirculación, el armario principal, las

cajas de interconexión de los sistemas hidráulico, neumático y

cajas de paso para la interconexión de sensores en el interior de la

máquina

100% Se logró completar satisfactoriamente el montaje de todo el sistema

eléctrico, se realizaron pruebas y se comprobó el correcto funcionamiento

H

Montaje de un tablero que contiene el sistema neumático y de lubricación

de la maquina

100% Se logró realizar el montaje del tablero neumático y de lubricación de

la máquina.

Diseño y documentación de piezas mecánicas necesarias para el

sistema de soporte de herramienta de torque controlado de la operación 20 de la línea de ejes diferenciales.

100%

Se hizo un documento recopilando la información de las piezas.

Anexo L

Diseño de la propuesta de mejora en la Prensa 60T & Knock Out para la

eliminación de un proceso de montaje y desmontaje del eje cardan.

100%

Se presentó la propuesta de mejora, se realizaron los planos necesarios para la manufactura de las piezas y

se solicitaron los rodamientos respectivos para el montaje.

Anexo M

22

Levantamiento de planos mecánicos de la maquina centradora de ejes

(UMA).

100% Se entregaron cada uno de los planos de las piezas de la máquina.

Anexo J

Diseño y documentación de piezas faltantes en la maquina de gravedad

cero para la línea de cardanes.

100% Se entregaron los planos necesarios para la manufactura de las piezas

faltantes.

Anexo N

Diseño y documentación de husillos a bolas y guardas automáticas del

soldador.

100% Se diseñó y se pidieron los dos husillos a bolas. Se entregaron los planos para la manufactura de las

guardas.

Anexo I

Instalación y conexión eléctrica de los colectores de neblina aceitosa en

las maquinas rectificadoras de interiores y exteriores SIA4,

CINCINATTI y SASE200 en la línea de juntas fijas.

100% Se realizó el montaje de las protecciones y contactores con su

respectiva conexión eléctrica al sistema eléctrico principal de la

máquina.

Rediseño del layout de la línea de cardanes.

100% Se logró distribuir el layout de la línea buscando una producción más

continúa.

Realización de un video para la presentación de los proyectos culminados y en proceso de

desarrollo realizados los últimos años.

100% Se realizó el video en el programa Movie Maker y se sacaron dos copias

en CDs para la presentación en la empresa.

Anexo K

Diseño y documentación de piezas mecánicas necesarias para el

sistema de soporte de herramienta de torque controlado de la operación 90 de la línea de ejes diferenciales.

100%

Se hizo un documento recopilando la información de las piezas.

Anexo O

K

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XI. DESCRIPCIÓN DEL IMPACTO ACTUAL O POTENCIAL DE LOS RESULTADOS.

DANA TRANSEJES está dedicada principalmente a la producción de ejes diferenciales, cardanes, sistemas modulares y ejes homocinéticos. Estos últimos tienen una demanda elevada, por lo que la empresa debe estar constantemente en la búsqueda de mejoras de producción, productos de mayor calidad y modernización de su maquinaria, con el fin de ser una empresa competitiva para las demás compañías dedicadas al mismo mercado. La entrada en marcha de la rectificadora Ex-Cell-O II en la línea de producción, significa un aumento notable en la producción y da solución en buena medida al cuello de botella que se presenta en esta área debido a que la máquina con la que se desempeña este trabajo, que aunque es un modelo siguiente de la rectificadora Ex-Cell-O II, actualmente a presentado diversos problemas a causa de su sistema de control antiguo, constantes intervenciones para corregir problemas mecánicos y elementos antiguos y gastados que necesitan constantemente ser revisados y algunas veces remplazados, generando paradas significativas de producción y una pérdida de dinero para la empresa. El desarrollo de este proyecto genera un impacto potencial para la producción de la empresa, además de generar confianza y promover en los ingenieros y practicantes que participan en ella la búsqueda del mejoramiento continuo de las máquinas y de los procesos ya que cuentan con el apoyo financiero de la compañía que aunque inyecta grandes cantidades de dinero en este tipo de proyecto sin duda obtiene los resultados esperados y obtiene máquinas automatizadas que de otra manera saldrían costosísimas por ser máquinas de importación. El desarrollo de proyectos como lo son el retrofit del soldador, el proyecto de implementación de herramientas de torque controlado, el retrofit de la máquina centradora de ejes (UMA) y las constantes propuestas de mejora para los procesos tendrán un impacto potencial en los resultados de la empresa ya que la empresa necesita la actualización de mucha maquinaria, actividad que se esta llevando a cabo poco a poco, con lo cual no solo se vera beneficiada la productividad de las máquinas, sino también el mejoramiento en la calidad de los procesos y el mejoramiento en las condiciones de seguridad con la que trabajaran los operadores, reduciendo los factores de riesgo, el esfuerzo que debían realizar para cumplir con las labores que se les encomendaban y trabajando con herramientas que facilitan las operaciones. También con la actualización de la maquinaria se lograra un incremento en indicadores tales como el OEE.

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ENSAMBLE DE RECITIFICADORA DE PISTAS EX-CELL-O II

MODELO XG 645

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XII. INTRODUCCION

El aumento actual en la producción de partes para el sector automotriz y la creciente demanda de productos de alta calidad con bajos costos de producción llevan a las empresas como Dana Transejes Colombia a una constante actualización de su maquinaria y de sus procesos de producción con fin de ser tan competitivas como las demás empresas multinacionales dedicadas a este nicho de mercado. De esta manera la automatización permite reducir costos, tiempo y evitar accidentes que afecten la integridad de la personas.

Con el retrofit de la Rectificadora Ex-Cell-O modelo XG 645 se espera reducir el tiempo de producción de las juntas fijas que se utilizan para la fabricación de los ejes homocinéticos, desarrollar el menor margen de error posible en el proceso de fabricación y garantizar la seguridad de los operarios de la máquina. El desarrollo de este tipo de proyectos beneficia desde los operarios, a quienes se les facilita el trabajo y se le garantiza su seguridad, los ingenieros, quienes facilitan sus conocimientos para lograr los objetivos y adquieren nuevas experiencias, los directivos, los cuales recogen el fruto de sus inversiones, hasta el cliente, que obtiene productos económicos, confiables y de rápido acceso.

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XIII. ANTECEDENTES La rectificadora de pistas Ex-Cell-O II modelo XG 645 fue fabricada en el año 1975 en Alemania, y fue adquirida por un representante de la empresa en un viaje a los Estados Unidos. Esta máquina fue adquirida a un bajo precio ya que para un país industrializado como lo son los Estados Unidos, la máquina era obsoleta para su tiempo. El representante la adquirió con el propósito de darle un uso inmediato dentro de la línea de junta fijas de la empresa, de manera que pudiera aliviar un poco la carga laboral que tenía la otra rectificadora un poco más moderna para su tiempo pero que sin embargo representaba un cuello de botella debido a la gran producción a la que está acostumbrada la compañía. La máquina no logro ser adecuada dentro de la línea debido a que estaba incompleta, tenía piezas defectuosas y nadie dentro de la empresa había recibido una capacitación para conocer a fondo la máquina. Tiempo después los ingenieros pensaron en la idea de solventar el cuello de botella en este punto haciendo una inversión fuerte para lograr la entrada de la máquina Rectificadora de pistas Ex-Cell-O II modelo XG645 en la línea de producción de manera que la máquina estuviera actualizada y fuera competitiva para la actualidad y el futuro próximo. De esta manera inicio el proyecto de retrofit de la Rectificadora de pistas Ex-Cell-O II, para lo cual Dana Transejes acudió a la empresa española Maproga, cuyos integrantes tienen el conocimiento y la experiencia en la actualización de este tipo de máquinas.

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XIV. EJES HOMOCINÉTICO SPICER Y SUS PARTES Uno de los principales productos que Dana Transejes Colombia ofrece a sus clientes son los ejes homocinéticos (figura 2).

Figura 2. Eje homocinético.

Fuente: Dana Transejes Colombia

El eje homocinético está compuesto por un conjunto de piezas que sirven para transmitir la fuerza y la velocidad generada en el motor del vehículo hasta las ruedas. Constant Velocity Joint. O CV joint es el nombre genérico de los ejes homocinéticos, homo (igual) cinético (movimiento) que reciben gracias a su propiedad de transmitir velocidades angulares constantes sin vibraciones ni ruidos, sin importar la velocidad de desplazamiento del vehículo ni las variaciones del terreno. TRANSMISIONES HOMOCINETICAS DE COLOMBIA, utiliza los más importantes avances tecnológicos suministrados por la casa matriz GKN para la manufactura y suministro de ejes homocinéticos de la más alta calidad que son incorporados como equipo original por las ensambladoras de importantes marcas como RENAULT, TOYOTA, FORD, HIUNDAY, CHRISLER, FIAT, CHEVROLET, con una producción que supera las trescientas mil unidades, se abastece mas del 80% de los automóviles ensamblados en Colombia y Venezuela y con un importante crecimiento en Ecuador. [4] Homocinético en español quiere decir velocidad constante. Eje homocinético es el conjunto de piezas que sirve para transmitir torque o sea, la fuerza del motor a las ruedas, de forma constante sin variaciones ni vibraciones en cualquier terreno no importa a cuantos kilómetros por hora ruede el vehículo. Por ejemplo, cuando el vehículo toma una curva o sube una pendiente, las condiciones de giro de los ejes cambia y cada rueda se mueve a diferente velocidad, para arriba o para abajo, el balanceo de la suspensión también obliga a las juntas y a sus ejes a que se acorten o se alarguen, giren hacia dentro o hacia afuera de acuerdo a los desniveles del terreno.

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Homocinéticos SPICER son piezas que transmiten fuerza del motor a las ruedas, sirven para mantener una rotación igual entre ellas, con la máxima libertad posible de movimiento. Para resumir las homocinéticas son apenas dos ejes unidos entre sí por unas articulaciones que permiten que ambos giren juntos a la misma velocidad, no importa el ángulo que forme el uno con el otro. 1 PARTES DEL EJE HOMOCINÉTICO En la figura 2 podemos observar un plano del eje homocinético describiendo sus partes principales. A continuación describiremos y explicaremos la función de cada elemento.

Figura 3. Partes del eje homocinético

Fuente: GKN

1.1 Intereje. Elemento central del eje homocinético que permite que la junta fija y la junta móvil o tulipas estén unidas. Es de acero y posee diferentes dimensiones y diámetros de acuerdo al modelo o aplicación (Ver figura 4). .

Figura 4. Intereje

Fuente: GKN

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1.2 Trípode. El trípode en el eje homocinético tiene la función de recibir y transmitir la fuerza de tracción que viaja desde la caja del vehículo hacia el eje de la rueda. Además es un componente que posee movimiento axial, permitiendo así, los desplazamientos normales que tiene la rueda cuando pasa por un hueco o sobre una piedra (Figura 5).

Figura 5. Trípode

Fuente: GKN

1.3 Accesorios Entre los accesorios de la junta homocinética se encuentran el guardapolvo, la abrazadera menor y la abrazadera mayor. El guardapolvo, llamado bota, sirve para retener la grasa dentro de la junta, y al mismo tiempo impedir la penetración del polvo (Figura 6). Su ausencia por fugas o problemas como perforaciones, cortes o rasguños permiten que entren impurezas causando fallas o daño irreparable del eje homocinético.

Figura 6. Guarda polvo

Fuente: GKN

La abrazadera menor está ubicada en la parte angosta de la bota, esta es metálica y sirve para fijar y sellar el guardapolvo. La abrazadera mayor está ubicada en la parte ancha de la bota, esta es metálica y sirve para fijar y sellar el guardapolvo. DANA TRANSEJES COLOMBIA suministra abrazaderas de dos tipos: lengüetas y cinta otiker. En ambos casos, las abrazaderas poseen un revestimiento

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anticorrosivo (Figura 7). Las abrazaderas son fabricadas a partir de láminas de acero con dureza controlada.

Figura 7. Abrazadera mayor y menor

Fuente: GKN

1.4 Juntas homocinéticas

Básicamente las juntas homocinéticas tienen la misma concepción que la rótula de nuestra rodilla (Figura 9). Las homocinéticas están compuestas de una punta de eje también llamada de campana que está unida a la rueda. Dentro de la campana hay seis (6) pistas donde encajan con precisión seis (6) esferas de acero. (Figura 8)

Figura 8. Partes de junta homocinética

Fuente: Almanaques Dana Transejes

A través de la canastilla estas esferas son mantenidas en el mismo plano, siempre en su lugar. Internamente la nuez con seis (6) pistas acopla a las esferas, las que están unidas al eje de transmisión llevando el torque del motor al conjunto.

Figura 9. Concepción de una rotula en las juntas homocinéticas.


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Así cada vez que el eje gira la canastilla mueve juntas las seis (6) esferas dentro de la campana. El movimiento de las esferas dentro de la campana permite que la junta trabaje en ángulos. Básicamente las homocinéticas pueden ser fijas o deslizantes. Los fijos siempre están ligados al cubo de rueda y los deslizantes suelen estar junto a la transmisión al lado de la caja como se observa en la imagen anterior.

Figura 10. Tipos de juntas homocinéticas.


Los vehículos con tracción delantera poseen dos homocinéticos cada uno con dos juntas homocinéticas, una fija y la otra deslizante. Los vehículos con tracción trasera y suspensión independiente, también poseen dos semiejes homocinéticos, no obstante, las extremidades son juntas deslizantes.

1.4.1 Juntas deslizantes

Las juntas deslizantes sirven para compensar los cambios de ángulos y las variaciones de los ejes (Extensión y compresión) del conjunto causados por los movimientos de suspensión. Las juntas deslizantes ejecutan dos tipos de movimientos: angular y de deslizamiento hacia adentro y hacia afuera (también llamado axial) Algunos tipos de jutas deslizantes son, la junta deslizante VL, la junta deslizante Trípode y la junta deslizante D.O Double Offset (Figura 11).

Figura 11. Junta deslizante D.O Double Offset

Fuente: GKN

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1.4.2 Junta Fija

A pesar de ser llamadas fijas, las juntas se mueven por encima y por debajo, y de un lado a otro, su movimiento es angular, con el fin de compensar cambios violentos de ángulos (Causados por la dirección y la suspensión) a través de una tracción suave, sin fluctuaciones. Son utilizadas donde se exigen ángulos de trabajo muy grandes, como vehículos de tracción delantera, y permiten hasta cuarenta y siete grados (47°) de angularidad con velocidad constante.

Figura 12. Junta fija completa

Fuente: GKN

1.4.2.1 Partes de la junta fija La junta fija está constituida por una carcasa o campana, una nuez, una canastilla y unas esferas.

Figura 13. Despiece de junta fija

Fuente: GKN

1.4.2.2 Carcasa o campana Posee externamente un eje estriado y seis pistas internas (Figura 14), conformadas en una sola pieza de acero 1050 forjado, con tratamientos térmicos localizados en las áreas sujetas a mayor esfuerzo y desgaste.

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Figura 14. Carcasa o campana de la junta fija

Fuente: GKN

1.4.2.3 Canastilla y esferas Cumple con la función de mantener los balines en un mismo plano. Fabricada en acero especial y los balines son provistas por fabricante líder en rodamientos. Este es el componente más delicado del sistema. (Figura 15).

Figura 15. Canastilla y esferas de la junta fija

Fuente: GKN

1.4.2.4 Nuez Posee en su interior estrías que sirven para acoplar con el eje de transmisión de fuerza. Externamente tiene 6 pistas que encajan en el centro de la canastilla, permitiendo el movimiento en diferentes ángulos. (Figura 16).

Figura 16. Nuez de la junta fija.

Fuente: GKN.

34

XV. DESCRIPCION GENERAL DE LA MÁQUINA

Como se describió anteriormente uno de los elementos que hace parte del eje homocinético es la junta homocinética. Los vehículos con tracción delantera poseen dos juntas homocinéticas. La junta homocinética deslizante está unida al lado de la caja de cambios, mientras que la junta homocinética fija está instalada al lado de la rueda. El propósito de la Rectificadora Ex-Cell-O II se basa en realizar un proceso de mecanizado por abrasión a las seis pistas de la junta homocinética fija, la cual llega a este punto luego de que la pieza ha sido sometida a otras máquinas que han quitado las impurezas mayores, dejando solamente un pequeño excedente de material para ser eliminado por la rectificadora con precisión, y también luego de que las juntas fijas han pasado por un proceso de endurecimiento mediante un tratamiento térmico. Para esto la máquina se vale de dos husillos con una muela giratoria cada uno compuestas de granos abrasivos muy duros y resistentes al desgaste y a la rotura y que llegan a alcanzar una velocidad de 35.000 rpm.

1. ENTORNO GENERAL DE LA MÁQUINA

A continuación explicaremos brevemente el entorno de la máquina y más adelante profundizaremos más en algunos de estos elementos.

Figura 17. Elementos del Layout

Fuente: Los autores

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1. Rectificadora Ex-Cell-O II modelo XG645 2. Central Hidráulica y central de refrigeración de husillos. 3. Sistema de retorno. 4. Tanque Filtro 5. Armario principal 6. Armario de campo 7. Armario hidráulica 8. Panel de mando 9. Central de lubricación 10. Tablero neumático y de lubricación 11. Armario sistema de recirculación

1.1 Rectificadora Ex-Cell-O II modelo XG645

La Rectificadora Ex-Cell-O II es el elemento principal del área, ya que en su interior es donde ocurre el proceso de rectificado de las seis pistas de la junta fija. La siguiente figura muestra un esquema de la Rectificadora Ex-Cell-O y describe sus elementos principales. Más adelante detallaremos en mayor medida algunos de estos elementos y sistemas.

Figura 18. Elementos principales de la rectificadora.

Fuente: Los autores

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1. Husillo a bolas: En Conjunto con el servomotor permiten el movimiento en línea recta del carro principal en un eje de 60°. Su movimiento permite el rectificado total de las pistas de la campana de junta fija.

2. Sistema Basculante: Permite el balanceo de los platos portapiezas, que es donde se insertan las piezas para realizarles el proceso de rectificado. Posee un sistema de cilindros hidráulicos que permiten indexar la pieza y girarlas para rectificar una pista por vez hasta completar las seis en total.

3. Carro Principal: Se desliza por la acción del conjunto servomotor y husillo a bolas utilizando guías que contienen rodillos. Este Carro es montado con los portacabezales en donde se encuentran instalados los electrohusillos.

4. Electrohusillos: Son los dispositivos que se utilizan para hacer girar la herramienta y efectuar el rectificado.

5. Sistema de diamantado. Corrige la deformación del radio de la muela a causa del rectificado.

En resumen el proceso empieza colocando dos piezas en el portapiezas del sistema basculante. Allí se ancla la pieza y el sistema de husillo a bolas mueve gradual mente el carro principal en donde se encuentran los electrohusillos que giran a una alta velocidad la muela abrasiva, que al hacer contacto con la pista remueve con precisión cierta cantidad de material, a la vez que el sistema basculante gira cierto ángulo por medio del servomotor, logrando que se rectifique la parte mas interna de la pista. Luego el sistema basculante desancla la pieza y gira para permitir que se aplique este mismo ciclo a la siguiente pista, hasta completar seis ciclos, que es el final del proceso de rectificado.

1.2 Central Hidráulica y central de refrigeración de husillos. La central hidráulica es un pequeño banco que agrupa en una sola unidad una bomba hidráulica con un sistema de refrigeración, un manifold que agrupa las electroválvulas y sensores de presión, temperatura y de nivel. La función de este sistema hidráulico es la de accionar los cilindros encargados del indexado de las piezas, del anclaje de las piezas en el portapiezas y también el avance del diamantado y su bloqueo. La central de refrigeración tiene como propósito la refrigeración de los husillos ya que alcanzan temperaturas elevadas durante el proceso.

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Figura 19. Centrales hidráulica y de refrigeración

Fuente: Los autores

1.3 Sistema de retorno.

Esta unidad tiene como propósito en envió del refrigerante de las piezas que ya ha sido utilizado hacia el tanque filtro para poder ser reutilizado. Utiliza una bomba y un sensor de nivel para monitorizar el estado del nivel de refrigerante en el tanque. Esta bomba tiene la capacidad de enviar el refrigerante junto con las pequeñas virutas que se generan en el proceso.

1.4 Tanque Filtro Esta unidad tiene como propósito reutilizar el refrigerante que se utiliza para las piezas y que llega a este procedente del sistema de retorno, utilizando un separador de partes magnéticas, que no es más que sencillamente un imán que retiene hasta las partículas o viruta generada durante el proceso, también utiliza una tela especial para filtrar las más pequeñas partículas que pudieron haber pasado del separador magnético. Luego de tener el refrigerante de nuevo en buen estado, se utiliza una bomba para retornarlo a la máquina y ser reutilizado en la refrigeración de las piezas, cumpliendo así un ciclo.

1. Central de refrigeración

2. Central Hidráulica

3. Soporte Central refrigeración

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1.5 Armario Principal. En el armario principal se encuentran las alimentaciones del sistema eléctrico principal de la máquina, así como la alimentación del circuito eléctrico de recirculación el cual es independiente del sistema eléctrico principal.

1.6 Armario de campo En el armario de campo se utiliza un sistema de periferia descentralizada (ET200S) el cual recoge las señales de los sensores (presostatos, sensores de nivel, sensores inductivos y termostatos) ubicados en el tablero neumático y de lubricación, en la central de lubricación y en el interior de la máquina. También se conectan las señales de activación de las bobinas de las electroválvulas neumáticas e hidráulicas que permitirán acciones tales como el llenado de los vasos de lubricación, esparcimiento de niebla para cabezales, activación de turbinas y apertura y cierre de puertas de seguridad de la máquina.

1.7 Armario Hidráulica

En el armario hidráulico se encuentra un sistema de periferia descentralizada (ET200S) la cual se detalla más adelante, en el que se conectan las señales de los sensores (presostatos, sensores de nivel, sensores inductivos y termostatos) ubicados en el banco hidráulico, en el banco de refrigeración de los husillos y en el interior de la máquina. En este módulo también se encuentran conectadas las señales de activación de las bobinas de las electroválvulas que gobiernan el movimiento de algunos actuadores de la máquina (cilindros hidráulicos). Se hace uso de una caja de interconexión para conectar las señales de algunos sensores y electroválvulas del sistema hidráulico y del sistema de refrigeración de los husillos y enviarlas mediante un cable encauchetado hacia el armario hidráulico.

1.8 Panel de mando En el panel de mando se encuentra una pantalla con interfaz HMI en donde el operador configura las especificaciones para poner en marcha la máquina de modo manual o automático ayudado también de pulsadores y selectores para dar órdenes generales a la máquina, además de pilotos luminosos para conocer el estado de las tareas a ejecutar.

1.9 Central de lubricación Esta unidad está destinada a mantener lubricados los sistemas mecánicos tales como el tornillo a bolas y también se utiliza para generar la neblina utilizada en las

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turbinas del diamantador y en los cabezales de la máquina, esto último haciendo uso de vasos lubricadores.

1.10 Tablero neumático y de lubricación Contiene los dispositivos neumáticos y de lubricación necesarios para llevar el lubricante a su destino.

1.11 Armario sistema de recirculación En el armario del sistema de recirculación se encuentra un control independiente del sistema de control general de la máquina basado en lógica cableada para la activación de los motores del separador magnético y del avance del filtro de papel, además del motor de la bomba de retorno del líquido refrigerante de las piezas. La lógica cableada de este control se basa sencillamente en la activación de las bobinas de los contactores que finalmente permiten el funcionamiento de los motores mencionados anteriormente, dependiendo del estado de sensores de nivel ubicados en la periferia del tanque.

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XVI. MONTAJE SISTEMA MECANICO El montaje mecánico de la máquina consistió en los montajes realizados a la rectificadora Ex-Cell-O II. Estos fueron:

1) Montaje del carro principal y montaje de portacabezales. 2) Montaje del husillo a bolas. 3) Montaje del sistema basculante y de caja reductora. 4) Montaje del diamantador.

También se diseñaron piezas y se enviaron a fabricación para posteriormente realizar su correspondiente instalación. Algunas de estas fueron:

1) Estructura para encerramiento de la máquina rectificadora. 2) Guardas de seguridad para rectificadora. 3) Estructura de soporte para la central de refrigeración de husillos. 4) Soportes del panel de mando, del tablero neumático y de lubricación, de los

armarios hidráulico y de campo.

1. MONTAJES 1.1 Montaje del carro principal y montaje de portacabezales (Anexo A) Se realizó la limpieza y el montaje del carro principal en la estructura de la máquina. Las guías que van del lado de la estructura de la máquina (Figura 20) deben coincidir con las guías que van en el carro principal (Figura 21). En el interior de cada par de juego van unas regletas (Figura 22) con unos rodillos que son los que permiten que el carro se desplace.

Figura 20. Guías en la estructura Figura 21. Guías en el carro de la máquina principal

Fuente: los autores Fuente: los autores

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Figura 22. Regleta de rodillos

Fuente: Los autores

El carro principal recorre una distancia dada por el sistema piñón cremallera-cremallera de la figura 23.

Figura 23. Sistema piñón cremallera

Fuente: Los autores

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1.2 Montaje del husillo a bolas. (Anexo B)

El sistema de husillo a bolas permite el movimiento del carro principal, impulsado por un servomotor siemens. La figura 24 muestra un esquema del husillo con sus partes generales. La figura 25 nos muestra un plano detallando las partes del sistema.

Figura 24. Esquema Husillo a bolas

Fuente: Los autores

Figura 25. Plano detalle partes husillo

Fuente: Maproga S.L.

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El montaje se realiza de acuerdo al diseño y se utilizan unas calas de posicionamiento para corregir algún desfase en la posición. La siguiente muestra donde se sujeta el husillo a bolas. En esta posición en la antigüedad se encontraba un cilindro hidráulico que realiza la misma tarea del servomotor

Figura 26. Posición del husillo

Fuente: Los autores

De esta manera el husillo se ensambla a la máquina y se une la tuerca del husillo al carro principal. Como muestra la siguiente figura.

Figura 27. Montaje del husillo a bolas

Fuente: Los autores

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1.3 Montaje del sistema basculante y de caja reductora (Anexo C) El sistema basculante contiene el portapiezas, lugar en donde se ubican las dos juntas fijas que se van a rectificar. El basculante tiene la función de girar hasta unos 30 grados en cada sentido, con el fin de lograr el rectificado de la pista entera.

Figura 28. Sistema Basculante

Fuente: Los autores

El sistema Basculante se ensambla en la estructura de la máquina y de manera que su apoyo se hace sobre la camisa de rodamientos y sobre el eje en la parte izquierda.

Figura 29. Ensamble sistema basculante

Fuente: Los autores

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2 DISEÑOS 2.1 Encerramiento de la máquina (Anexo D) Se elaboraron planos para la estructura de encerramiento de la máquina y se enviaron a la empresa contratista para fabricarlos e instalarlos. (Figura 30)

Figura 30. Esquema estructura de encerramiento

Fuente: Los autores.

2.2 Sistema de canaletas eléctrica (Anexo E) Se elaboraron planos del sistema de canaletas y se enviaron para su correspondiente elaboración y ensamble. (Figura 31)

Figura 31. Sistema de canaletas.


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2.3 Soportes. (Anexo F) Se diseñó y elaboro los plano de soportes para su fabricación de los armarios de campo, hidráulico, y del tablero neumático. (Figura 32)

Figura 32. Soportes de armarios


Se diseñó y elaboro el plano del soporte de la central de refrigeración de husillos para su fabricación. (Figura 33)

Figura 33. Soporte central de refrigeración husillos.


2.4 Guardas de seguridad (Anexo G) Se diseñó y elaboraron los planos de las guardas de seguridad con puertas automáticas y se enviaron al contratista para su fabricación e instalación. (Figura 34).

Figura 34. Guardas de seguridad


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XVII. MONTAJE SISTEMA ELECTRICO

El sistema eléctrico de la Rectificadora de pistas abarca el panel de mando, el armario hidráulico, el armario de campo, el armario del sistema recirculación, las cajas de interconexión de los sistemas hidráulico, neumático y cajas de paso para la interconexión de sensores en el interior de la máquina y el armario principal. Aquí detallaremos los elementos que se encuentran dentro del armario principal, ya que los demás fueron explicados en el apartado XII en entorno general de la máquina. MONTAJE SISTEMA ELECTRICO ARMARIO PRINCIPAL A continuación observaremos el diseño de la distribución de los elementos en el armario principal realizado en SolidWorks (Figura 35) y el montaje físico de los tableros del armario principal (Figura 36). La empresa española Maproga envió un bosquejo de distribución y con esta idea se elaboró la distribución del tablero en SolidWorks para posteriormente realizar el montaje físico de manera correcta.

Figura 35. Distribución armario principal SolidWorks


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Figura 36. Montaje físico distribución tablero principal


En el armario principal se encuentran las alimentaciones del sistema eléctrico principal de la máquina, así como la alimentación del circuito eléctrico de recirculación el cual es independiente del sistema eléctrico principal. El sistema eléctrico principal abarca la alimentación de la fuente S120, alimentación del variador de frecuencia, alimentación del motor de la bomba hidráulica, alimentación de la refrigeración interna del armario, alimentación del motor de la bomba de refrigeración de los husillos, alimentación del aspirador, alimentación del trafo 230VAC, alimentación del trafo 24VAC y la alimentación Fuente 24VDC. 1. Alimentaciones Sistema Eléctrico Principal (Anexo H) Antes de que la red trifásica de 440VAC se divida para formar las alimentaciones del sistema eléctrico principal, esta pasa por unos elementos de protección general, tal como muestra la siguiente imagen extraída de los planos contenidos en el anexo H.

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Figura 37. Alimentaciones del sistema eléctrico principal

Fuente: Maproga S.L

1.1 Protecciones Principales El primer elemento es un seccionador portafusibles GS1-JD3 identificado como SG1 en el plano anterior¸ provisto de una manija externa GS1-AH230 y una varilla de extensión para posicionar el mando en la parte lateral derecha del armario principal. Funcionamiento Este aparato proporciona una alta protección contra cortocircuitos. Utiliza fusibles de 63A para proteger el sistema cuando está en posición cerrado y secciona un circuito conectando o desconectando ambos lados del fusible usando dos contactos de doble ruptura como lo muestra la figura. Esto proporciona un aislamiento completo de los fusibles en la posición OFF.

Figura 38. Seccionador portafusibles SG1

Fuente: Schneider Electric.

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Proporcionan apertura y cierre en carga, desconexión segura y protección contra sobrecarga de todos los circuitos eléctricos de voltaje bajo. Son especialmente aptos para la protección y la conmutación de los circuitos entrantes principales a paneles eléctricos, incluida la parada de emergencia. Posteriormente la red pasa por un interruptor magnetotérmico 5SY6363-7 de 63A denominado QS1 en la figura 39, el cual tiene la función de interrumpir la corriente eléctrica del circuito del sistema eléctrico principal cuando esta sobrepasa ciertos valores máximos (para este caso 63A). Funcionamiento Los magnetotérmicos, como su propio nombre indica, poseen dos sistemas de protección ante el paso de corriente: uno de tipo magnético y otro de tipo térmico.

Figura 39. Interruptor Magnetotérmico QS1

Fuente: Siemens Automation Technology

Protección magnética El magnético se basa en una bobina que, colocada en serie con la corriente, no se activa a no ser que circule por ella una intensidad varias veces superior a la nominal (entre 3 y 20 veces). Este margen se da para que el magnetotérmico no se dispare durante los arranques de ciertos aparatos con motores potentes porque suelen meter unos picos de corriente bastante elevados en el preciso momento de su puesta en marcha. La protección magnética sirve para proteger la instalación ante cortocircuitos (contacto directo entre dos conductores de la instalación), ya que cuando tiene lugar uno de ellos la intensidad aumenta de forma brutal (en teoría se hace infinita) y la bobina entra en acción instantáneamente abriendo el circuito y cortando, por tanto, el paso de la corriente eléctrica.

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Protección térmica Está encaminada sobre todo a proteger el cableado de la instalación, ya que se trata de una lámina bimetálica que se curvará en mayor o menor medida en función de la cantidad de corriente que circule por ella. Esto es debido a que cuando por un conductor circula una corriente éste se calentará en función de la intensidad, de modo que si esta se mantiene durante unos instantes por encima de la nominal que soporta el interruptor, la lámina bimetálica se curvará más de la cuenta y abrirá el circuito eléctrico evitando que una corriente demasiado elevada pueda quemar los cables de la instalación eléctrica. Esta parte es la encargada de proteger de corrientes que, aunque son superiores a las permitidas por la instalación, no llegan al nivel de intervención del dispositivo magnético. Esta situación es típica de una sobrecarga, donde el consumo va aumentando conforme se van conectando aparatos. Luego el circuito pasa por un interruptor diferencial 5SM3646-6 denominado ID1 en la figura 40, cuya misión es evitar que una persona que toque un conductor de la instalación se pueda quedar electrocutada por conducir la electricidad a través de su cuerpo. Funcionamiento El interruptor diferencial consta de dos bobinas, colocadas en serie con los conductores de alimentación de corriente y que producen campos magnéticos opuestos y un núcleo o armadura que mediante un dispositivo mecánico adecuado puede accionar unos contactos.

Figura 40. Interruptor diferencial ID1

Fuente: Siemens Automation Technology

La intensidad (I1) que circula entre el punto a y la carga debe ser igual a la (I2) que circula entre la carga y el punto b (I1 = I2) y por tanto los campos magnéticos creados por ambas bobinas son iguales y opuestos, por lo que la resultante de ambos es nula. Éste es el estado normal del circuito. En la siguiente figura, la carga (persona) presenta una derivación a tierra por la que circula una corriente de fuga (If), por lo que ahora I2 = I1 - If y por tanto menor que I1.

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Figura 41. Derivación a tierra en el circuito causado por una persona


La diferencia entre las dos corrientes es la que produce un campo magnético resultante, que no es nulo y que por tanto producirá una atracción sobre el núcleo N, desplazándolo de su posición de equilibrio, provocando la apertura de los contactos C1 y C2 e interrumpiendo el paso de corriente hacia la carga. Para instalaciones domésticas se suelen emplear diferenciales de 30 mA y 25 ms con objeto de garantizar la seguridad de las personas, ya que cualquier derivación a tierra provocará el disparo casi instantáneo del interruptor. En caso de instalaciones industriales se suelen emplear valores más elevados (sensibilidades de 300 mA o incluso algo más para los diferenciales más generales) porque al haber tantos elementos puede darse el caso de que algunos de ellas tengan pequeñas derivaciones a tierra sin que ello suponga un riesgo para la seguridad y evitando así que el diferencial esté saltando cada poco tiempo con los problemas que esto acarrearía. De este punto se pasa a una caja de distribución Legrand (004888) denominada REP en la figura 42. Este elemento permite la alimentación, a partir de un solo circuito, de los circuitos generales del sistema eléctrico principal, separados físicamente y protegidos individualmente hasta 125A.

Figura 42. Repartidor Legrand REP

Fuente: Legrand

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La siguiente figura muestra la distribución en SolidWorks y el montaje físico de esta primera parte del montaje, junto a un magnetotérmico que forma parte de los circuitos derivados de esta primera parte.

Figura 43. Protecciones principales

Fuente: Los autores

En la figura anterior vimos el magnetotérmico QS2, que forma parte del primer circuito derivado. La siguiente imagen muestra la distribución en SolidWorks y el montaje físico de los demás elementos de esta etapa.

Figura 44. Protecciones generales circuitos de alimentación

Fuente: Los autores

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Los elementos QS2, QS3, QS10, QS11 Y QS12, son magnetotérmicos (explicados anteriormente) cuyas diferencias son el valor de corriente máxima y el numero de polos, los cuales son: 3P-35A, 3P-32A, 2P-6A, 2P-4A y 3P-10A respectivamente. Los elementos QS4, QS5, QS6 Y QS7, son interruptores automáticos para protección de motores, comúnmente llamados guardamotores (Figura 45). Los interruptores automáticos son interruptores automáticos compactos con limitación de corriente, optimizados para las derivaciones a motor. Estos tipos de interruptores se utilizan aquí para conectar y proteger motores trifásicos de hasta 45 kW con 400 V AC o bien para otros consumidores que tengan intensidades asignadas hasta 100 A. Garantizan una desconexión segura en caso de cortocircuito y protegen a los motores y a la instalación frente a sobrecargas. Además, son adecuados para la maniobra normal de motores con baja frecuencia de maniobra, así como para la separación segura de la instalación de la red durante los trabajos de mantenimiento o las modificaciones.

Figura 45. Interruptor automático para motores

Fuente: Siemens

A continuación explicaremos brevemente cada uno de los circuitos del sistema. 1.2 Alimentaciones motores 440VAC

Los circuitos cuyas protecciones generales son los elementos QS4, QS5, QS6 y QS7, son los circuitos de alimentación motor bomba hidráulica, alimentación refrigerador armario, alimentación bomba refrigerante cabezales y alimentación aspirador vahos respectivamente. Cada circuito alimenta a un motor diferente ya que esta es la finalidad de los guardamotores, es decir, son el elemento final de protección de un motor.

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Figura 46. Circuitos de alimentación de motores

Fuente: Maproga S.L.

Sin embargo, los guardamotores no tienen la capacidad para ser ordenados por una señal electrónica para encender o parar un motor, por este motivo los motores de cada circuito utilizan contactores, a excepción del motor del circuito de alimentación del refrigerador, el cual no necesita una orden para encenderse o apagarse, sino que este siempre esta encendido. En la figura anterior podemos observar la conexión de los contactores KM4, KM6 y KM7 en los circuitos mencionados. Un contactor es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se energice la bobina

Figura 47. Contactor y esquema de contactor siemens

Fuente: Siemens

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Funcionamiento Los contactos principales se conectan al circuito que se quiere gobernar. Asegurando el establecimiento y cortes de las corrientes principales y según el número de vías de paso de corriente podrá ser bipolar, tripolar, tetrapolar, etc. realizándose las maniobras simultáneamente en todas las vías. Los contactos auxiliares son de dos clases abiertos, NA, y cerrados, NC. Estos forman parte del circuito auxiliar del contactor y aseguran las autoalimentaciones, los mandos, enclavamientos de contactos y señalizaciones en los equipos de automatismo. Cuando la bobina del contactor queda excitada por la circulación de la corriente, esta mueve el núcleo en su interior y arrastra los contactos principales y auxiliares, estableciendo a través de los polos, el circuito entre la red y el receptor. Este arrastre o desplazamiento puede ser:

Por rotación, pivote sobre su eje.

Por traslación, deslizándose paralelamente a las partes fijas.

Combinación de movimientos, rotación y traslación. Cuando la bobina deja de ser alimentada, abre los contactos por efecto del resorte de presión de los polos y del resorte de retorno de la armadura móvil. El aspirador vahos, que realmente es un filtermist FX4002, es un control de contaminación que ayuda a eliminar los humos del proceso, ya que estos pueden afectar los elementos como sensores y actuadores, como también a las personas.

Figura 48. Filtermist FX4000

Fuente: Disheco S.A

Como se ve en la figura 46 este motor tiene conectado dos elementos en paralelo, uno es el designado como CVF1 y el otro como CI1. El elemento CVF1 es un relé de vigilancia de fases. Monitorea la secuencia de fases en una red trifásica. Si la secuencia de fases en las terminales L1-L2-L3 es correcta, el relé de salida se activa después de que el tiempo de retardo ha

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transcurrido y el LED se enciende. Si la secuencia de fases es incorrecta, el relé de salida permanece en su posición de descanso. El elemento CI1 es un relé de monitoreo de corriente activa y cos phi. Monitoriza el valor cos phi monofásico (PF: power factor) y la consiguiente corriente activa Ires (I resistive). Figura 49. Monitoreo de fases Figura 50. Control de consumo 3UG4512-1AR20 3UG4641-1CS20 3UG4641-1CS20 Fuente: Siemens. Fuente: Siemens.

Figura 51. Contactores y controles de filtermist en SolidWorks y montaje físico.

Fuente: Los autores

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1.3 Alimentación Variador de velocidad husillos La siguiente figura muestra el circuito de alimentación del variador de alta frecuencia, cuya protección general es el elemento QS3.

Figura 52. Conexión del variador y de husillos

Fuente: Maproga S.L

El elemento denominado BC1 en la figura anterior, es una bobina trifásica que ayuda a reducir los armónicos de corriente en la línea y los sobrevoltajes en los terminales del motor.

Figura 53. Bobina de entrada al variador

Fuente: Siemens

El elemento denominado VAR1 es un variador de velocidad Altivar 71 que se encarga de controlar los motores de los cabezales.

Figura 54. Variador Altivar71

Fuente: Schneider electric

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Los dos motores son conectados en paralelo a la salida del variador mediante cables apantallados, cada uno con un elemento de protección QS21 y QS22, que son guardamotores de 25A.

Figura 55. Guardamotor siemens de 25 amperios

Fuente: Siemens

Figura 56. Bobina y guardamotores en SolidWorks y su montaje físico.

Fuente: Los autores

Los motores son marca Gamfior y con este control se varía su velocidad entre 0 y 46000 Rpm, y su frecuencia entre 0 y 767Hz, y el voltaje entre 0 a 440vac. Este motor es el que posee a herramienta con la que se hace el rectificado de las piezas, tal como observamos en la siguiente figura.

Figura 57. Husillo Gamfior


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1.4 Alimentación trafo y motores 230VAC La siguiente figura muestra el circuito de alimentación del trafo de 230VAC, cuyo elemento general de protección es el elemento denominado como QS10.

Figura 58. Circuito alimentaciones motores 230VAC

Fuente: Maproga S.L

El elemento denominado TC1 en la figura anterior es un transformador siemens de 1 KVA, el cual transforma los 440VAC de entrada a 230VAC, con el fin de manejar los motores monofásicos adecuados a este nivel de voltaje.

Figura 59. Trafo 440VAC/230VAC

Fuente: Siemens

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Luego esta red pasa por seis magnetotérmicos de 1 polo y 2A conectados en paralelo, cada uno para proteger un elemento diferente.

Figura 60. Magnetotérmico 1P 2A

Fuente: Siemens

Los elementos T1 y T2 protegen cada uno a un micro o final de carrera de una puerta del armario principal y a una lámpara conectada a un lado del armario.

Figura 61. Lámpara armario LAM 75 y final de carrera y micro puertas

Fuente: Schneider electric

El elemento T3 protege un enchufe auxiliar instalado en el panel de mando

Figura 62. Toma de red 230VAC

Fuente: MURR electronik

Los elementos T4, T6 y T7, protegen a los motores de la central de engrase, de intercambiador de la central hidráulica y de intercambiador de refrigeración interna de los husillos respectivamente.

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Figura 63. Protecciones circuitos motores 230VAC

Fuente: Los autores

1.5 Alimentaciones circuitos 24VDC La siguiente figura muestra el circuito de alimentaciones de 24VDC, que tiene como protección general el elemento QS12.

Figura 64. Alimentaciones circuitos 24VDC

Fuente: Maproga S.L

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El elemento FA2 es la fuente de alimentación general de 24Vdc y 20A. Esta fuente se utiliza para todos los elementos electrónicos como el PLC, el modulo ET200S y los relés.

Figura 65. Fuente de alimentación general 20A 24VD

Fuente: Siemens

Los elementos denominados T8, T9, T10 y T11 son magnetotérmicos de 1 polo y 4 Amperios y se encargan de proteger los sistemas de entradas digitales, de electrónica, de salidas digitales y de electroválvulas. El elemento denominado T12 es un magnetotérmico de 1 polo y 10 Amperios y se encarga de proteger el sistema de alimentación de 24Vdc del SINAMIC S120.

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2. Sistema de control y de comunicaciones El siguiente esquema muestra la conexión general del sistema de control y los elementos de periferia descentralizada mediante el sistema de comunicación Profibus.

Figura 66. Esquema general del sistema de control

Fuente: Los autores

El sistema de control es la parte central del proceso, que se encargara de recopilar información, procesarla y llevar a cabo una respuesta dependiendo del comportamiento de la máquina. El cerebro o parte central de este sistema es el AUTOMATA S7-315-2DP, el cual se encuentra ubicado en el tablero eléctrico principal. Este dispositivo se encargara de recibir información procedente de las diferentes periferias descentralizadas. Las periferias descentralizadas se encargan de recopilar la información obtenida por los diferentes sensores ubicados en la máquina. También recibe los datos del panel de mando y del controlador de servomotores sinamics s120 y el estado del variador de velocidad altivar71. Toda esta información se transmite vía Profibus. Con toda esta información la CPU ejecuta órdenes establecidas por el programador y envía acciones para que sean ejecutadas por los accionamientos de la máquina.

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Sistema de comunicaciones

A lo largo de la rectificadora de pistas de juntas fijas, se tienen diferentes dispositivos de control, cada una con su tarea específica. Como en todo proceso existen unos dispositivos maestros y otros esclavos. La comunicación entre estos dispositivos es muy importante, puesto que cada dispositivo de control tiene una acción local en la máquina, y se necesitan transmitir datos precisos y rápidos al siguiente controlador. Existen diferentes formas de hacer esta comunicación de datos, una de las más utilizadas en la industria es el PROFIBUS para este tipo de aplicaciones puesto que reduce cableado y para las distancias que vamos a necesitar es suficiente con este estándar de comunicación. Profibus PROFIBUS es el potente, abierto y robusto sistema de bus para la comunicación de proceso y de campo en redes de célula con pocas estaciones y para la comunicación de datos según IEC 61158/EN 50170. Los dispositivos de automatización tales como PLC, PC, HMI, sensores u actuadores pueden comunicarse a través de este sistema de bus. La normativa IEC 61158/EN 50170 sienta además las bases para garantizar la proyección de futuro de sus inversiones ya que permite ampliar con componentes conformes a normas las instalaciones existentes.

Figura 67. Diagrama de comunicaciones del sistema de control

Fuente: Los autores

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2.1 PLC El PLC es conectado a la línea del sistema de electrónica, cuya protección general es el magnetotérmico T9. Este es un autómata S7-315-2DP y se encarga de manejar todo el control electrónico del sistema.

Figura 68. PLC S7-315-2DP y montaje en el tablero principal

Fuente: Los autores

2.2 Sistema de periferia descentralizada ET 200S Cuando se configura una instalación, generalmente las entradas y salidas del proceso normalmente se suelen integrar en el sistema de automatización de forma centralizada. Si las entradas y salidas se encuentran a una distancia considerable del sistema de automatización, se requerirá un largo tendido de los cables, el cableado será por lo tanto complicado y se puede ver afectado por interferencias electromagnéticas. Para tales instalaciones, la mejor solución es emplear un sistema de periferia Descentralizada. El ET 200S es un sistema de periferia descentralizada altamente escalable y flexible que permite conectar las señales del proceso a un controlador central a través de un bus de campo. El ET 200S soporta los buses de campo PROFIBUS DP y PROFINET IO. El ET 200S tiene el grado de protección IP 20.

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2.2.1 Modulo 16ED/16SD

Este modulo cuenta con 16 entradas y 16 salidas digitales. Sin embargo para el proceso son insuficientes por lo que se utilizan otros módulos para agrandar la capacidad.

Figura 69. Modulo 16ED/16SD ET200S

Fuente: Siemens

2.2.2 Modulo de terminales

Después del módulo de interfaz o al comienzo de cada grupo de potencial se coloca un módulo de potencia. Al módulo de potencia le siguen módulos digitales, analógicos y los tecnológicos. Todos estos módulos adicionales se montan sobre un modulo de terminales como el que se ve en la siguiente figura.

Figura 70. Modulo de terminales

Fuente: Siemens

2.2.3 Modulo de Potencia

Con el ET 200S es posible colocar los módulos de potencia a discreción. Cada módulo de terminales TM-P (para un módulo de potencia) que se instala en el ET 200S abre un nuevo grupo de potencial. Todas las alimentaciones de sensor y de

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carga de los siguientes módulos electrónicos se alimentan de este módulo de terminales TM-P (para un módulo de potencia).

Figura 71. Modulo de potencia ET200S

Fuente: Siemens

2.2.4 Módulos de Entradas/Salidas digitales/análogas

Figura 72. Módulos de Entradas/Salidas digitales/análogos

Fuente: Siemens

Estos módulos permiten ampliar el manejo de entradas y salidas digitales y análogas que tiene el modulo de terminales compact.

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De este modo el sistema de periferia descentralizada ET 200S del armario principal queda formado tal como se muestra en la siguiente figura.

Figura 73. ET200S en SolidWorks y su montaje físico.

Fuente: Los autores

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2.3 SINAMIC S120 Dentro de la familia SINAMIC, SINAMIC S120 es el sistema modular idóneo con control de mando y control vectorial para tareas exigentes en construcción de maquinaria e instalaciones. En combinación con SIMATIC es factible diseñar soluciones integradas y eficientes para máquinas, todo de un mismo suministrador. Los componentes de SINAMICS S120 fueron desarrollados para su montaje en armarios eléctricos. Se distinguen por su facilidad de manejo, facilidad de montaje, practico sistema de conexión, diseño uniforme, sistema interno de refrigeración por aire. La siguiente figura muestra los elementos que conforman el bloque de controlador de los servomotores sinamics s120 diseñado para esta aplicación en particular.

Figura 74. Estructura y montaje del Sinamics S120

Fuente: Los autores

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SINAMIC S120 posee una arquitectura de sistema novedosa, flexible y modular para aplicaciones multieje. Control Units

Suministran capacidad de cálculo y aportan interfaces a la periferia y a los controladores superiores.

Se suministran con varios niveles de prestaciones. Line Modules

Suministran la corriente a partir de la red de alimentación

Disponible para manejar una potencia de 16KW Motor Modules

Alimentan los motores conectados

Disponible para intensidades por motor de 18ª Opciones electrónicas, Sensor y terminal modules

Para extender la funcionalidad y cubrir varias interfaces a encoders y señales de proceso.

Drive-Cliq

Potente interfaz de sistema para el intercambio de datos entre los módulos SINAMICS S120.

Todos los componentes de SINAMICS S120, inclusive motores y encoders, están interconectados por la interfaz serie común DRIVE-CLIQ.

Una Control Unit, un Line Module y uno o más Motor Module se combinan para formar un grupo de accionamiento. Todos los módulos están interconectados por DRIVE-CLIQ. El Line Module y el Motor Module están acoplados además por barras para el circuito intermedio.

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2.3.1 VSM10 Voltage Sensing Module

Figura 75. VSM10

Fuente: Siemens

El modulo de sensado de voltaje VSM10 puede detectar las características exactas de la línea y provee una operación libre de fallos de los Line Modules cuando las condiciones de la fuente de poder son desfavorables, por ejemplo con severas fluctuaciones de voltaje o interrupciones de corto tiempo.

Figura 76. Conexión del VSM10

Fuente: Siemens

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2.3.2 CU320-2 Control Unit

Figura 77. CU320-2

Fuente: Siemens

Una unidad central de control, controla las unidades para todos los ejes conectados y también establece los enlaces entre las unidades y los ejes. Como todo los datos requeridos son almacenados en la Unit Control, no necesita ser transferida, lo que ahorra tiempo y esfuerzo de instalación y configuración de lo que antes se hacia con un bus de campo. Tareas tecnológicas simples pueden ser llevadas a cabo automáticamente por la Control Unit. Funciones de control en lazo abierto y lazo cerrado. Con el SINAMIC S120 se pueden realizar distintos tipos de control. Infeed Control for line infeed Control de corriente con el Voltage sensing module VSM10. Tensión del circuito intermedio regulada y con amplitud ajustable (independientemente de las variaciones de la tensión de red). La regulación Active Infeed trabaja junto con la bobina de red o un Active Interface Module, y el Active Line Module como regulador-elevador. La altura de la tensión del circuito intermedio se puede especificar mediante parámetros y, gracias a la regulación, es independiente de las variaciones de la tensión de red. Vector Control Para una amplia cantidad de aplicaciones de motores asíncronos (inducción): Control de torque y/o velocidad con o sin encoder. La regulación vectorial se puede utilizar tanto con encoder como sin él.

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Los criterios listados a continuación ofrecen una orientación sobre cuándo es necesario usar un encoder para medir la velocidad real: ● Alta precisión de velocidad de giro ● Altas exigencias de respuesta dinámica – Mejor respuesta a cambios de consigna – Mejor respuesta a perturbaciones ● Regulación de par con un rango de variación superior a 1:10 ● Cumplimiento de un par definido y/o variable con velocidades de giro inferiores a aprox. un 10% de la frecuencia nominal del motor. Con respecto a la especificación de consignas, la regulación vectorial se divide en: ● Regulación de velocidad: ● Regulación de par/intensidad (abreviado: regulación de par):

Servocontrol: Para motores síncronos con demanda de requerimientos dinámicos.

SERVO CONTROL Este tipo de control es el que se utiliza en el control de los motores del eje basculante y del avance del carro principal. Para un motor con encoder de motor, este tipo de regulación permite un servicio con gran precisión y dinámica.

Motor Asíncrono o Control de torque con encoder. o Control de velocidad con o sin encoder.

Motor síncrono, motor linear y torque motor o Control de torque con encoder o Control de velocidad con encoder.

Motores de todos los tipos. o Control de posición con encoder

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2.3.3 Active Interface Module

Figura 78. Active Interface Module

Fuente: Siemens

Los Active Interface Modules sirven para conectar a la red los Active Line Modules. Contienen las siguientes unidades funcionales: ● Bobina de red ● Filtro de baja frecuencia/filtro de frecuencia de conmutación ● Filtro de red EN61800-3 categoría C3, hasta 350 m de longitud total de los cables del motor (apantallados) ● Reducción de los esfuerzos dieléctricos en el aislamiento del motor debidos a sobretensiones transitorias inherentes al sistema. El Active Interface Module combinado con el Active Line Module forma una unidad funcional y son esenciales para la operación del Active Line Module asociado. El Active Interface Module contiene una reactancia y un filtro de alimentación que básicamente protege la línea de harmónicos de frecuencia.

Figura 79. Conexión Active interface module con el active line module

Fuente: Siemens

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2.3.4 Active Line Module

Figura 80. Active Line Module

Fuente: Siemens

Los Active Line Modules generan a partir de la tensión de red trifásica una tensión continua en el circuito intermedio constante y regulada que alimenta a los Motor Modules conectados. De este modo, las fluctuaciones de red existentes no ejercen ninguna influencia. Los Active Line Modules realimentan a la red la energía de los motores en el régimen de recuperación de energía. La unidad autoconmutada genera un link de voltaje DC regulado. Esto significa que el Motor Module conectado estará desacoplado de la línea de voltaje. Las fluctuaciones en la línea de voltaje sin tolerancias permisibles de la fuente no tienen efecto en el voltaje del motor. En orden de operar un Active Line Module, es absolutamente esencial usar el apropiado Active Interface Module.

2.3.5 Motor Module

Figura 81. Motor Module

Fuente: Siemens

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El Motor Module es una etapa de potencia (ondulador) que proporciona la energía para los motores conectados. La energía proviene del circuito intermedio de la unidad de accionamiento. Un Motor Module tiene que estar conectado a una Control Unit vía DRIVE-CLiQ; en ella están guardadas las funciones de control y regulación para el Motor Module. Un Single Motor Module admite la conexión y el funcionamiento de un solo motor; un Double Motor Module admite la conexión y el funcionamiento de dos motores. En principio, todo simple y doble Motor Module puede operar en Basic Line Modules, Smart Line Modules o Active Line Module para el apropiado rango de voltaje. 3 Instrumentación electrónica (sensores) Los sensores mas utilizados en esta máquina son los presostatos y los sensores inductivos de proximidad. También se utilizan en menor medida los finales de carrera, los sensores de nivel y los sensores de temperatura. 3.1 Presostatos El presostato también es conocido como interruptor de presión. Es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de presión de un fluido. El fluido ejerce una presión sobre un pistón interno haciendo que se mueva hasta que se unen dos contactos. Cuando la presión baja un resorte empuja el pistón en sentido contrario y los contactos se separan.

Figura 82. Presostato PK5522

Fuente: IFM electronic 3.2 Sensores Inductivos de proximidad IFC237 Los sensores inductivos detectan objetos metálicos en áreas de exploración generalmente muy pequeñas. El diámetro del sensor es el factor decisivo para la distancia de conmutación, que con frecuencia es de sólo unos cuantos milímetros.

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Por otra parte, los sensores inductivos son rápidos, precisos y extremadamente resistentes. Los detectores inductivos son actualmente indispensables en el uso industrial. En comparación con los detectores mecánicos, éstos ofrecen condiciones casi ideales: funcionamiento sin contacto libre de desgaste, así como alta frecuencia y precisión de detección. Además no son sensibles a vibraciones, polvo o humedad. Los sensores inductivos detectan sin contacto todos los metales.

Figura 83. Sensor inductivo IFC237

Fuente: IFM electronic

3.3 Sensor de nivel LI5141

Figura 84. Sensor de nivel LI5141

Fuente: IFM electronic

El equipo supervisa el nivel de fluidos líquidos en depósitos. Es útil para

aplicaciones en agua, fluidos acuosos, aceites, emulsiones refrigerantes. El equipo funciona según el principio de medición capacitivo. Detecta, en contacto directo con el fluido, si se ha alcanzado el nivel deseado (nivel límite), indicando este estado por medio de una señal de conmutación. Se detectan fluidos eléctricamente conductivos y no conductivos.

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INSTALACION Y CONEXION ELECTRICA DE LOS COLECTORES DE NEBLINA ACEITOSA EN LAS MÁQUINAS RECTIFACORAS DE INTERIORES Y EXTERIORES SIA4, CINCINATTI Y SASE200 EN LA LINEA DE JUNTAS FIJAS.

Identificación del Problema. En el momento del rectificado interior y/o exterior de las juntas fijas se produce una neblina aceitosa dentro de las máquinas SIA4, CINCINATTI Y SASE200, la cual es perjudicial para los operarios, por consiguiente es necesario la implementación de un sistema para la eliminación de la neblina. Solución Para dar solución al problema mencionado anteriormente se instalaron tres colectores, uno en cada una de las diferentes máquinas; los colectores tienen las siguientes características: Recogen el aceite y vapor de refrigerante de operaciones de mecanizado mientras realiza la limpieza del aire. Estos colectores tienen tres etapas de filtración que separan y eliminan por centrifugación las partículas de niebla de la corriente de aire. Los filtros son reemplazables y tienen el 98% de eficiencia para partículas mayores de 1 micra. Operan a 208/230/460 VAC, 50/60Hz.

Figura 85. Montaje eléctrico máquina SIA4.

Fuente: Autores

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Figura 86. Montaje Colector máquina SIA4.

Fuente: Autores.

Figura 87. Montaje eléctrico máquina CINCINATTI.

Fuente: Autores.

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Figura 88. Montaje Colector máquina CINCINATTI.

Fuente: Autores.

Resultados. Con la instalación de los contactores y protecciones en cada una de las máquinas rectificadoras de interiores y exteriores de la línea de juntas fijas se obtuvo un correcto funcionamiento de los colectores y con esto se logro eliminar adecuadamente la neblina aceitosa que era producida por el rectificado de las piezas evitando riesgos para los operarios que son los que día a día tienen que respirar esta neblina que es producida por los procesos de rectificado de las juntas fijas. RETROFIT DE LA MÁQUINA SOLDADORA

Identificación del Problema. En la línea de cardanes, Transejes tiene una máquina soldadora; esta máquina tiene más de 35 años en operación. La principal dificultad de esta máquina soldadora es la configuración de parámetros y mantener esta condición sin la necesidad de un alto nivel de supervisión e inspección por el operario de otros procesos técnicos. Actualmente este proceso y operación son realizadas de forma manual. Además, los gases producidos por este proceso de soldadura, no son eficientemente evacuados. La deficiencia en la evacuación de los gases representa un alto riesgo para la salud del operario, las puertas y las guardas de seguridad de la máquina

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soldadora no cumple eficientemente su rol de contener la radiación producida por el proceso de soldadura.

Figura 89. Máquina Soldadora Semiautomática.

Fuente: Autores

Eje Cardan. El cardán es un componente mecánico, descrito por primera vez por Girolamo Cardano, que permite unir dos ejes que giran en un ángulo distinto uno respecto del otro. Su objetivo es transmitir el movimiento de rotación de un eje al otro a pesar de ese ángulo. En los vehículos de motor se suele utilizar como parte del árbol de transmisión, que lleva la fuerza desde el motor situado en la parte delantera del vehículo hacia las ruedas traseras. El principal problema que genera el cardán es que, por su configuración, el eje al que se le transmite el movimiento no gira a velocidad angular constante. En la actualidad, la configuración más común en los automóviles es el motor delantero transversal con tracción delantera. En esta configuración, así como en otras en que el motor se ubica cerca de las ruedas motrices, no se utiliza el

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cardán. En estos casos la fuerza se transmite típicamente mediante semiejes y juntas homocinéticas (ver Figura 90). Figura 90. Eje Cardan.

Fuente: Extraído de pagina web de Transejes.

Figura 91. Partes del Eje Cardan.

Fuente: Autores.

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Solución.

Figura 92. Propuestas de mejoras planteadas.

Fuente: Autores.

Como se puede observar en la figura anterior se plantean algunas propuestas de mejoras, pero solo trabajaremos en el desarrollo de tan solo 2 de las propuestas mostradas anteriormente como lo son: diseño de un sistema de traslación por medio de un husillo a bolas para el posicionamiento automático en un punto para la aplicación de un cordón de soldadura (mejora del sistema localizador de punteras), rediseño del sistema de guardas (mejora de guardas). Diseño de Husillo a bolas. El motivo por el cual nace la necesidad de intervenir en el sistema de traslación de los carros de la máquina es porque los que tiene actualmente se encuentra inservibles. Este sistema de traslación consta en que el carro tiene un piñón sujeto a él y simultáneamente tiene conectado un motor paso a paso para controlar su giro, y en la guía soporte del carro hay fija una cremallera

85

(actualmente no tiene), de esta forma al momento de girar el piñón se desplaza el carro, (ver Figura 93).

Figura 93. Estado actual mecanismo de traslación.

Fuente: Autores.

La propuesta presentada para dar solución al problema de traslación y posicionamiento controlado para la aplicación del cordón de soldadura en el cardan es la utilización de un husillo a bolas el cual se trabajara de la siguiente manera; ya que son necesarios dos husillos a bolas porque son dos carros los que deben ser posicionados en el proceso de aplicación del cordón de soldadura. Se diseñará el husillo a bolas que necesita la carrera de 1200mm y los parámetros que se obtengan de este diseño serán los mismos para el husillo a bolas de 700mm solo será reducida la longitud total del husillo.

86

Selección Husillo a Bolas Requerimientos.

%90

?

15.0

15.0

11:1

1400

8.9

135

2

30000

18.028

5

1800

1.0

15.0

2

minmax

max

m

d

a

cr

sm

s

h

n

rev

sm

e

J

sgt

sgt

A

mmI

g

kgm

f

hL

sg

sgf

N

V

u

Para que el carro se desplace la fuerza de empuje del tornillo debe ser mayor a la fuerza de fricción generada por el peso del carro, por lo tanto:

Fuerza de Fricción.

NF

F

fgmuF

r

r

ser

400

28.913515.0

Fuerza de Empuje.

re FF

87

Torque necesario para Movimiento Uniforme.

mmNT

TTT

mmNT

mmNT

T

PFT

Eficiencia

PasoP

alno

jodamientoFIFriccionRonalno

jodamientoFIFriccionRo

n

n

hen

h

594

240

354

9.02

5400

2

min

min

Vida del Husillo a bolas.

hL

L

fNLL nmh

000.200.583

18.060180030000

60

Capacidad de Carga Dinámica del Husillo.

NC

C

LFC e

3342

10

000.200.583400

10

36

36

Paso Mínimo.

mmP

P

N

VP

h

h

h

33.3

1800

6010001.0

601000

max

max

88

Husillo Seleccionado.

Las medidas y especificaciones del tornillo fueron tomadas según catálogo [8]. Según la capacidad de carga dinámica obtenida en los cálculos del husillo a bolas se tiene como primera opción la siguiente especificación. 16 x 5R/L x 3 – 4 – Cdinámica Cestática 12.300 N 16.100 N Por razones de seguridad, se selecciona la siguiente especificación. 25 x 5R/L x 3 – 4 – Cdinámica Cestática 15.900 N 27.200 N

Factor de corrección de los apoyos - Inercia y diámetro menor del Husillo.

4.20

9.18

9.21

22.2

2

2

fc

ncr

mcmKg

s

f

f

mmd

J

Revoluciones Críticas.

1

7

17

2

2

min2112

101960000

9.219.18

min10

cr

cr

cr

ncrcr

N

N

I

dfN

Revoluciones de servicio admisibles.

1

1

min1690

21128.0

min8.0

crp

crp

crcrp

N

N

NN

89

Carga Máxima Admisible.

cpe

cp

cp

ccp

c

c

cr

fcc

FF

KNF

F

FF

KNF

F

I

dfF

970.11

2

941.23

2

941.23

101960000

7521.2300254.20

10

4

4

2

4

2

Velocidad mínima permitida para superar velocidad de traslación de sm1.0

(5mm – Paso de Husillo seleccionado).

1

min

min

maxmin

min1200

5

6010001.0

601000

N

N

P

VN

h

90

Torque requerido para aceleración.

Momento de Inercia.

23

2462

2

262

2

24

2

3

10397465.0

0003108.0000086665.0

110108.31012

5135

102

10108.3

17.2

14001022.2

mKgJ

J

J

AJAP

mJ

mKgJ

cmKgJ

mmJ

sh

Total

s

s

s

Torque de Aceleración de la Inercia.

mmNT

T

JJT

t

N

ai

srad

ai

mTotalai

srad

a

499

63.125610397465.0

63.1256

15.060

18002

60

2

2

2

3

max

91

Torque de Movimiento

mmNT

T

TTT

mmNT

T

TTT

d

d

aialnod

a

a

aialnoa

95

499594

1093

499594

min

min

Datos de los elementos seleccionados para el ensamble de los husillos a bolas. Acople Servomotor – Husillo de Bolas Según catálogo [12] se solicito el siguiente acople mecánico Servomotor – Husillo a bolas:

Type T10 - Size 1020T.

Figura 94. Acople mecánico.

Fuente: Catálogo REXNORD [12].

92

Figura 95. Diagrama interno de acople mecánico.

Fuente: Catálogo REXNORD [12].

Husillo de Bolas. Carrera: 500mm – LTotal del Husillo: 712.5mm Carrera: 1200mm – LTotal del Husillo: 1412.5mm Datos de Pedido. Todos los elementos se pidieron basados en el Catálogo [8]. Husillo Laminado de Precisión SN-R

SN 25x5Rx3x__ I 3I 0 I T5 I R I 82K170 I 21K170 I 1412.5mm I 3 I 3 I SN 25x5Rx3x__ I 3I 0 I T5 I R I 82K170 I 21K170 I 712.5mm I 3 I 3 I

Elementos De Soporte Husillo de Bolas. Tuerca: FEM-E-S

FEM-E-S 25x5Rx3-4I 3I 0 IT5 I R I 82K170 I 21K170 I 1412.5mm I 3 I 3 I

93

Figura 96. Tuerca simple embridada FEM-E-S.

Fuente: Catálogo Bosch Rexroth [8].

Porta tuerca: MGS

Figura 97. Portatuercas MGS


94

Forma Extremo de Husillos Lado Izquierdo: Forma 82 Lado Derecho: Forma 21

Figura 98. Forma extremo Derecho.


Figura 99. Forma extremo Izquierdo.


95

Soportes Soporte Fijo – Lado Izquierdo - SEB-F: - Rodamiento LAN - Anillo Roscado GWR 50x1.5 - Tuerca NMZ 17x1

Figura 100. Soporte Fijo SEB-F.


Soporte Flotante - SEB-L - Rodamiento LAD - Anillo de Seguridad DIN 471 - Tapa

Figura 101. Soporte Flotante SEB-L.


96

Unidad de Lubricación

Figura 102. Unidad de Lubricación Adicional.


Además, de estos elementos se diseñaron 2 calas para los soportes fijos, 2 calas para los soportes flotantes y dos soportes para el Servomotor, fue necesario agregar estos elementos para la alineación del sistema Husillo - Servomotor.

Figura 103. Soporte Servomotor.

Fuente: Autores.

97

Figura 104. Servomotor 1FK7034-5AK71-1LB3.

Fuente: Extraído de www.siemens.com.co

Especificaciones del Servomotor. - Servomotor Sincrono Compacto 1FK7.

- 1.6Nm, 100K, 6000 RPM, 0,63 KW.

- El conector de poder puede ser rotado 270º.

En la Figura 105 se muestra el modelo en 3 dimensiones del husillo a bolas acoplado con el servomotor.

Figura 105. Sistema Husillo a bolas – Servomotor.

Fuente: Autores.

http://www.siemens.com.co/

98

Figura 106. Montaje Carro – Mecanismo de Traslación.

Fuente: Autores.

Diseño de guardas automáticas. En el diseño de las guardas era necesario además de que fueran automáticas, que se pudieran deslizar fácilmente por los soportes que están sujetos a la base de la máquina soldadora, por tal motivo se agregaron ruedas a las guardas como se muestra en la Figura 111. Como resultado del diseño del sistema fue necesario utilizar:

2 Cilindros Neumáticos (DNC – 32 – 250 – PPV – A).

2 Bridas Basculantes con Pivotes (ZNCF – 32).

2 Apoyos para Brida Basculante con Pivotes (LNZG – 32).

2 Horquillas (SG – M10x1.25).

8 Ruedas BAA x 7/8 Colson.

Especificaciones de la Rueda BA.

- Superficie de la banda: Plana lisa.

99

- Material: Fundición Hierro a 30.00 PSI

- Color: Azul.

- DUREZA: 214 -230 BHN.

- Capacidad de carga: Desde 100 Kilogramos hasta 318 Kilogramos.

- Fabricada en 2, 3, 4, 5, 6 y 8 Pulgadas de diámetro.

Todos los accesorios neumáticos fueron adquiridos con la empresa Festo [5].

Figura 107. Brida Basculante con Pivote.

Fuente: Autores.

Figura 108. Apoyo para Brida Basculante.

Fuente: Autores.

100

Figura 109. Horquilla.

Fuente: Autores.

Figura 110. Rueda BA.

Fuente: IMSA.

101

Figura 111. Diseño de guardas automáticas.

Fuente: Autores.

Figura 112. Guardas automáticas abiertas.

Fuente: Autores.

102

Resultados. Se logro diseñar un sistema óptimo para la traslación de los carros de la máquina soldadora logrando de esta manera un movimiento más suave y de mayor precisión. Se logro diseñar de igual forma el sistema de guardas automáticas, logrando una apertura de 90º la cual es apropiada para que el operario pueda insertar cómodamente el eje cardan para la aplicación del cordón de soldadura.

Figura 113. Levantamiento CAD máquina Soldadora.

Fuente: Autores.

103

RETROFIT DE MÁQUINA CENTRADORA DE EJES (UMA).

Identificación del Problema. THC tiene una máquina centradora de ejes en la línea de Interejes. Esta máquina tiene un sistema de control eléctrico con relés, ya que es de una tecnología muy antigua, también tiene fallas mecánicas en el sistema hidráulico y en el sistema de sujeción de la pieza. Además de esto, la máquina presenta fallos en el sistema de alimentación para cada una de las unidades de perforación, lo cual produce una alta variación en la máquina que al mismo tiempo provoca una baja calidad en el proceso, muchos desechos y fracaso en la entrega del producto a los clientes.

Figura 114. Máquina UMA antes de retrofit.

Fuente: Autores.

Objetivos Específicos.

Diseñar y reconstruir la máquina centradora de ejes, para el mejoramiento

del proceso de centrado en la línea de interejes.

Actividad.

- Realizar el levantamiento CAD total de la máquina, para de esta forma

tener disponibles los planos de cada una de las piezas.

- Supervisar el proceso de desmontaje y montaje de cada uno de los

elementos de la máquina.

104

Figura 115. Máquina desarmada totalmente y con banco hidráulico nuevo.

Fuente: Autores.

Resultados. Se entrego en forma digital cada uno de los planos de las diferentes piezas y elementos que componen la máquina. (Anexo J)

Figura 116. Levantamiento CAD.

Fuente: Autores.

105

Figura 117. Renderizado Máquina UMA.

Fuente: Autores.

DESARROLLO DE PROYECTO DE IMPLEMENTACION DE HERRAMIENTAS DE TORQUE CONTROLADO.

Identificación del Problema. En la actualidad, ciertas herramientas son utilizadas en varias estaciones al mismo tiempo. Estas herramientas tienen mangueras y cables en el suelo que pueden ser causales de accidentes. Son usadas manualmente por los trabajadores produciendo desgaste e inspecciones de conformidad excesivas para la revisión de los parámetros, además de las perdidas de productividad que pudieran ocasionarse. También el rehacer de las labores por la ineficiencia o la desatención de los operadores en la operación de ensamble. En la actualidad la aplicación de par en el proceso de unidad de montaje del eje es de tipo manual, lo que causa problemas a los músculos de los brazos de los operadores.

106

Además, el operador tiene que transportar las piezas de forma manual a otras operaciones, las cuales pueden causar riesgo para la salud. Objetivos Específicos.

Adquirir nuevas herramientas de torque que permitan quitar las mangueras

y conductos de aire o el cableado en los pisos. Con la adquisición de

herramientas eléctricas nuevas habría la garantía que los parámetros de

ensamble serian estandarizados con los sistemas de control. Por otra parte,

indicadores como la OEE (Overall Equipment Effectiveness) aumentarían,

dando a los operadores condiciones de trabajo seguras con herramientas

que facilitan las operaciones, reduciendo el esfuerzo físico y asegurando la

calidad de las operaciones de ensamble.

Actividad. El proyecto de implementación de herramientas de torque controlado se encuentran compuesto por tres proyectos que son: el proyecto de la máquina de gravedad cero donde lo que se quiere lograr diseñar algunas piezas que faltan para poder utilizarla en la línea de cardanes con el fin de evitar que los operadores carguen los ejes de un proceso a otro. Los otros dos proyectos restantes son los de la operación 20 y la operación 90 de la línea de ejes diferenciales donde lo que se busca es diseñar una plataforma donde pueda ser apoyada la herramienta de torque controlado evitando de esta manera que los operadores lleguen a sufrir lesiones en los músculos del brazo debido a la continua fuerza de frenado que realiza la herramienta en el momento de finalizar de ajustar los pernos. PROYECTO GRAVEDAD CERO

La máquina de gravedad cero será utilizada para transportar los ejes desde el proceso de balanceo hasta la caseta de pintura que estará dentro de la misma línea de cardanes y luego de finalizado el proceso de pintura será dejado el eje en un carro que lo transportara hasta otro proceso.

107

Figura 118. Levantamiento CAD Gravedad Cero.

Fuente: Autores.

Este tubo de 10 pulgadas de diámetro fue diseñado basado en el estándar de cedula 40 para tubería de acero [14].

Figura 119. Tubo Principal.

Fuente: Autores.

108

La selección de la guía lineal estuvo basada en el catálogo [9].

Figura 120. Soporte para Eje Cardan.

Fuente: Autores.

Figura 121. Ganchos de Soporte

Fuente: Autores.

109

OPERACIÓN 20 – EJES DIFERENCIALES.

Figura 122. Operación 20 actual.

Fuente: Autores.

Figura 123. Levantamiento CAD Operación 20.

Fuente: Autores.

110

Figura 124. Soporte para Herramienta de Torque Controlado – Operación 20.

Fuente: Autores.

La selección de las guías lineales estuvo basada en los catálogos [10] y [11]. Materiales.

- ASB Support Blocks - ASB-M25-XS

- SPPB Pillow Blocks - SPPB-M25-XS

- Single End Support Linear Guide - 1NA-M25-600mm

- Dual Shaft Rail - DSRA-08 - 2DA-08-OOA-L24in

- Carriage_DSRC-08-SA - 2DA-08-OOA

- Cilindro Neumático - DNC-40-50-PPV-A

- Rotula - SGS M12x1.25

111

Figura 125. ASB Support Block

Fuente: Autores.

Figura 126. SPPB Pillow Block

Fuente: Autores.

Figura 127. Dual Shaft Rail

Fuente: Autores.

112

Figura 128. Carriage

Fuente: Autores.

OPERACIÓN 90 – EJES DIFERENCIALES

Figura 129. Operación 90 actual.

Fuente: Autores.

113

Figura 130. Levantamiento CAD Operación 90.

Fuente: Autores.

La selección de las guías lineales estuvo basada en los catálogos [10] y [11]. Materiales.

- ASB Support Blocks - ASB-M25-XS

- SPPB Pillow Blocks - SPPB-M25-XS

- Single End Support Linear Guide - 1NA-M25-600mm

- Dual Shaft Rail - DSRA-08 - 2DA-08-OOA-L24in

- Carriage_DSRC-08-SA - 2DA-08-OOA


- Rotula - SGS M16x1.5

114


- Horquilla - SG - M20 x 1.5

- Brida Basculante - SNCB - 80

- Caballete - LNG – 80

Figura 131. Rotula.

Fuente: Autores.

Figura 132. Brida Basculante.

Fuente: Autores.

115

Figura 133. Caballete.

Fuente: Autores.

Resultado. Como resultado del proyecto de implementación de herramientas de torque controlado en la operación 20, operación 90 y gravedad cero se pidieron las herramientas de torque controlado, se pidieron los cilindros y todos los accesorios neumáticos necesarios, igualmente que se pidieron las guías lineales a la empresa Thomson Linear.

PROPUESTA DE MEJORA EN LA PRENSA 60T &KNOCK OUT

Figura 134. Proceso actual.

Fuente: Autores.

116

Se propuso como opción de mejora unir los dos procesos (enderezado y prensado) en la máquina de prensado que se muestran en la figura anterior ya que de esta forma estaríamos ahorrando el tiempo que se tarda el operador en montar y desmontar el eje cardan en la máquina de enderezado. De esta manera lo que se busca es montar una sola vez en la máquina de prensado y hay enderezar y luego de este proceso ensamblar los extremos del eje al tubo. Solución. La solución que se propuso fue añadir una pieza a cada extremo de la máquina (prensa 60T) y dentro de la pieza colocar unos rodamientos de tal forma que pueda quedar libre para girar y hacer el proceso de enderezado, y luego de este prensa las horquillas del eje cardan al tubo.

Figura 135. Propuesta de mejora Prensa 60T & Knock Out.

Fuente: Autores.

Materiales.

- Anillo Seeger o de Seguridad - DIN 472 – Diámetro Externo 115mm [13].

- Rodamientos - DIN T7FC055.

117

Figura 136. Anillo Seeger o de Seguridad.

Fuente: Autores.

Resultados. Se pidieron los rodamientos que se necesitaban para resistir la fuerza radial provocada por la Prensa 60T.

118

CONCLUSIONES

Se logró dar soporte en el proyecto de retrofit de la Rectificadora Ex-Cell-O II, participando en el montaje de sistemas mecánicos, el ensamble y cableado de los componentes del sistema eléctrico, electrónico y de control, así como también en el ensamble y conexión de los sistemas neumáticos, hidráulicos, de lubricación y de refrigeración.

Con el desarrollo y puesta en marcha del proyecto de la rectificadora Ex-

Cell-O II se ayuda a dar solución a uno de los cuello de botella de la línea de producción de juntas fijas, ya que con esta máquina se reduce el tiempo del proceso comparado con la antigua rectificadora, con la que también se puede trabajar en paralelo para dar un mejor rendimiento en el tiempo de producción de la junta fija.

El montaje del tablero neumático y de lubricación se realizó

satisfactoriamente gracias al previo diseño en SolidWorks con cada uno de los componentes, facilitando la distribución y conservando la estética de los mismos dentro de este tablero.

Se realizó un satisfactorio trabajo en el ensamble y conexión del sistema

eléctrico y se lograron probar los diferentes sistemas antes de la llegada de los expertos, lo que les facilito el trabajo y redujo el tiempo de labor de estos a la hora de llegada. Estas pruebas se hacen con un cuidado especial ya que se trabajan con tensiones y corrientes elevadas, además de sistemas mecánicos peligrosos que si no se manejan con cautela puede convertirse en un riesgo para los trabajadores.

Con el desarrollo del proyecto se evidencio la importancia de la integración

de disciplinas que caracteriza la carrera de ingeniería mecatrónica, ya que hoy en día este tipo de proyectos requieren profesionales con una amplia variedad de conocimientos en diferentes áreas de ingeniería, como la automatización, robótica, sistemas, mecánica, entre otras, y que dan la ventaja de entender un sistema como un todo.

Al desarrollar y participar en el proyecto de la Rectificadora Ex-Cell-O II con

la empresa DANA Transejes Colombia, se concluyo que al realizar la practica empresarial se obtuvo una valiosa experiencia en el campo laboral y humano. Durante este proceso de aprendizaje se adquirieron conocimientos en desarrollo de proyectos, implementación de tecnologías para la automatización de procesos industriales, búsqueda y manejo de la información, selección de dispositivos a implementar y experiencia en el manejo de herramientas ingenieriles como AutoCAD y SolidWorks.

119

En el momento de desarrollar un proyecto es necesario que dentro del

cronograma de actividades exista un tiempo asignado a los problemas inesperados, puesto que a veces ocurren problemas ajenos a los realizadores del proyecto tales como: Retraso en la entrega de materiales, existencia de materiales defectuosos o retraso por parte de los contratistas.

Se realizo un trabajo satisfactorio en el desarrollo de cada uno de los diseños hechos para dar solución a cada uno de los problemas de la maquinaria a la cual se le realizo retrofit.

120

BIBLIOGRAFIA

[1] Web oficial DANA TRANSEJES COLOMBIA, página principal, disponible en web en <http://www.transejes.com/> [2] Web oficial DANA TRANSEJES COLOMBIA, quienes somos, disponible en web en <http://www.transejes.com/quienes/>. [3] Web oficial DANA TRANSEJES COLOMBIA, quienes somos, disponible en web en <http://www.transejes.com/quienes/>. [4] Web oficial DANA TRANSEJES COLOMBIA, homocinéticos, disponible en web en <http://www.transejes.com/productos/homocineticos/>. [5] Festo Colombia. Asesoría y venta de elementos y accesorios neumáticos. <http://www.festo.com.co> [citado el 10 de febrero de 2012]. [6] IMSA Colombia. Fabricación de ruedas industriales. <http://www.imsa-colson.com/es/ruedas-ba.html> [citado el 10 de diciembre de 2011]. [7] Rodamientos FAG – Catálogo WL 41 520/3 SB <http://es.scribd.com/doc/13319713/MANUAL-DE-RODAMIENTOS-CFAG> [citado el 23 de enero de 2012]. [8] Catálogo BOSCH REXROTH – Husillo de Bolas de Precisión - R310ES 3301 (2009.08). [9] Catálogo Roundrail_2CA_TWin_Shaft_Web [10] Catálogo Roundrail_1NA_End_Supported [11] Catálogo Roundrail 2DA Dual Shaft_Rail_Integrated [12] Catálogo Grid Coupling Steelflex de la empresa REXNORD. [13] Tabla Anillo Seeger. [14] TenarisTamsa – Especificación de Cedulas. General Catalog – Linear Motion System – THK Husillos a Bolas NIASA

http://www.festo.com.co/

http://www.imsa-colson.com/es/ruedas-ba.html

http://es.scribd.com/doc/13319713/MANUAL-DE-RODAMIENTOS-CFAG

121

Catálogo Técnico de Husillos a Bolas – Korta Catálogo Husillos a Bolas – SKF Tabla de Cargas y Dimensiones – Husillos a Bolas de Precisión – SHUTON COMPLEX Anexo A Montaje del carro principal y montaje de portacabezales Ver Anexo A Catálogos y Fotos de Montaje (CD). Anexo B Montaje del conjunto de husillo a bolas y servomotor de avance Ver Anexo B Catálogos y Fotos de Montaje (CD). Anexo C Montaje del sistema basculante y de caja reductora Ver Anexo C Catálogos y Fotos de Montaje (CD). Anexo D Diseño de encerramiento de la maquina Ver Anexo D Planos (CD). Anexo E Diseño de sistema de canaletas eléctricas Ver Anexo E Planos (CD). Anexo F Diseño de soportes para armarios y central de refrigeración husillos Ver Anexo F Planos (CD). Anexo G Diseño de las guardas de seguridad de la maquina incluyendo puertas automáticas accionadas mediante cilindros neumáticos. Ver Anexo G Planos (CD) Anexo H Montaje Sistema Eléctrico Ver Anexo D Planos Eléctricos Y Fotos De Montaje (CD). Anexo I Catálogos e imágenes Soldador. Ver Anexo A Catálogos – Diseño y documentación – Soldador (CD). Anexo J – Planos piezas mecánicas – Máquina Centradora de Ejes (UMA). Ver Anexo J Planos piezas mecánicas (CD). Anexo K – Video de presentación de proyectos culminados y en proceso de desarrollo. Ver Anexo K – Video de Proyectos (CD).

122

Anexo L – Diseño y Documentación de piezas mecánicas – Operación 20. Ver Anexo L – Diseño y documentación – Operación 20 (CD). Anexo M – Diseño de la propuesta de mejora en la Prensa 60T & Knock Out. Ver Anexo M – Diseño de propuesta de mejora en la Prensa 60T & Knock Out (CD). Anexo N – Diseño y Documentación de piezas mecánicas – Gravedad Cero. Ver Anexo N – Diseño y documentación – Gravedad Cero (CD). Anexo O – Diseño y Documentación de piezas mecánicas – Operación 90. Ver Anexo O – Diseño y documentación – Operación 90 (CD).

informe tÉcnico prÁctica empresarial dana transejes …

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