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PROYECTO PROCESOS DE MANUFACTURA “PRENSA HIDRAHULICA” CARLOS ALBERTO MORA OSSA RICARDO ANDRES BLANCO MELO YHOAN ALEXANDER GUZMAN CUBILLOS 1

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Page 1: PROYECTO PROCESOS INDUSTRIALES

PROYECTO PROCESOS DE MANUFACTURA

“PRENSA HIDRAHULICA”

CARLOS ALBERTO MORA OSSARICARDO ANDRES BLANCO MELO

YHOAN ALEXANDER GUZMAN CUBILLOS

INSTITUCION UNIVERSITARIA LOS LIBERTADORESDEPARTAMENTO INGENIERIAS

INGENIERIA MECANICAPROCESOS DE MANUFACTURA

BOGOTA, ABRIL 26 DEL 2010

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Page 2: PROYECTO PROCESOS INDUSTRIALES

PROYECTO PROCESOS DE MANUFACTURA

“PRENSA HIDRAHULICA”

CARLOS ALBERTO MORA OSSARICARDO ANDRES BLANCO MELO

YHOAN ALEXANDER GUZMAN CUBILLOS

DocenteINGENIERO OSCAR PRIETO

INSTITUCION UNIVERSITARIA LOS LIBERTADORESDEPARTAMENTO INGENIERIAS

INGENIERIA MECANICAPROCESOS DE MANUFACTURA

BOGOTA, ABRIL 26 DEL 2010

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Page 3: PROYECTO PROCESOS INDUSTRIALES

INTRODUCCION

La prensa es una máquina herramienta que tiene como finalidad lograr la deformación permanente o incluso cortar un determinado material, mediante la aplicación de una carga.

Una de las causas que han hecho posible la producción y popularidad de muchos objetos de uso diario y de lujo que actualmente consideramos como de utilización normal en nuestra vida, es la aplicación creciente de las prensas a la producción en masa. Uno de los ejemplos más notables que podemos poner en este sentido es el desarrollo de la industria de fabricación de automóviles. Los primeros automóviles se fabricaron con relativamente poco equipo y maquinando cada una de las partes metálicas que actualmente se obtienen en el proceso que nos ocupa.

Es notable observar el trabajo de una prensa de gran tamaño que de un solo golpe nos produce el techo de un automóvil cuya forma puede ser sencilla y que sale de la prensa sin un arañazo o falla, a pesar de la importancia del trabajo efectuado y de la velocidad de la operación, la prensa es capaz de producir piezas semejantes cada 12 segundos.

Para la producción en masa, las prensas son empleadas cada día en mayor número, sustituyendo a otras máquinas. Existe además la razón adicional de que con una buena operación y calidad de las prensas, se pueden obtener productos de mucha homogeneidad, con diferencias de acabado entre unas y otras piezas de 0.002" y aun menos, lo cual es una buena tolerancia hasta para piezas maquinadas.El secreto de la economía de operación en las prensas estriba fundamentalmente en el número de piezas que se produzcan. No es económico fabricar un costoso dado para producir una pocas piezas, pero cuando se produzcan 100 000 ó un millón de piezas, bien puede justificarse la fabricación o compra de un dado costoso, ya que este se amortiza a través de un elevado número de unidades. Hay prensas que pueden producir 600 piezas por minuto o más.

En esta forma se puede ver que las prensas a pesar de su alto costo pueden sustituir ventajosamente los sistemas anteriores de fundir las piezas y acabarlas maquinándolas. Claro que en cada caso hay que hacer un estudio económico siguiendo los lineamientos generales apuntados anteriormente, antes de tomar una decisión.

A través de la asignatura Procesos industriales con los diferentes procesos vistos durante el semestre llevaremos a la práctica la construcción de una prensa casera.

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TABLA DE CONTENIDO

Pag.1. Introducción.

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2. Objetivos.3.

2.1. Objetivo General2.2. Objetivos Específicos.

3. Marco referencial.4.

3.1. Conceptos de los procesos de manufactura aplicados al proyecto.3.2. La Prensa.

4. Principios y fundamentos matemáticos.10.

5. Materiales.14.

6. Evaluación económica.15.

7. Bibliografía.16.

8. Anexos.17.

9. Planos

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2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo general.

Fabricar y diseñar una prensa hidráulica.

2.2 Objetivos específicos.

o Diseñar una prensa hidráulica.o Describir el funcionamiento de una prensa hidráulica.o Aplicar los diferentes procesos para la fabricación de la prensa.o Aplicar los conocimientos adquiridos durante la carrera.o Definir, identificar y calcular las principales magnitudes físicas que

intervienen en el desarrollo de la guía.

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3. MARCO REFERENCIAL

3.1 Conceptos de los procesos de manufactura aplicados al proyecto.

1Concepto de manufactura     Se pueden dar dos definiciones: 1.     Manufactura. "Obra hecha a mano o con el auxilio de máquina.// 2. Lugar donde se fabrica" (diccionario de la lengua española de la real academia de la lengua) 2.     Manufactura. (DEFINICIONES DE MANUFACTURA, OBTENIDAS POR LOS ALUMNOS DEL GRUPO)

Conjunto de actividades organizadas y programadas para la transformación de materiales, objetos o servicios en artículos o servicios útiles para la sociedad.

Fabricación por arranque de metal

Torneado2

1 http://www.cps.unizar.es/~altemir/descargas/Dise%F1o%20Mecanico/Cap%EDtulo%203.pdf

2 http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/Temario2_I.html#uno

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Taladrado

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Fresado

Corte por cizalla

Principio: el de las tijeras: si aplicamos fuerzas opuestas sobre dos planos muy próximos de material podemos conseguir que se deslicen el uno sobre el otro produciéndose la separación. En su forma más general la cizalla o la guillotina es una maquina muy simple con una cuchilla fija y otra móvil, la chapa que se quiere cortar se apoya sobre la cuchilla fija y se sujeta a ella con un pisador.Aplicaciones: por cizalladora producen cortes rectos en chapas de espesores finos y medios con gran rapidez y a muy bajo costo.

Soldadura

Se denomina Soldadura al proceso en el cual se realiza la unión de dos materiales, generalmente metales o termoplásticos, usualmente obtenido a través de fusión, en la cual los elementos son soldados derritiendo ambos y agregando un material de relleno derretido (metal o plástico). Éste, al enfriarse, se convierte en un empalme fuerte. La soldadura puede ser hecha en diferentes ámbitos: al aire libre, bajo el agua y en el espacio. Existen aproximadamente cuarenta tipos distintos de soldaduras. La mayoría de las soldaduras se efectúan en forma manual, lo cual requiere mano de obra calificada e implica un coste considerable de obra. Soldaduras por Fusión En las soldaduras por fusión se emplea calor para fundir los extremos de la piezas; cuando enfrían, las partes soldadas solidifican logrando la unión permanente. Las uniones soldadas con defectos de calidad son de difícil detección visual; dichos defectos reducen la resistencia de las uniones pudiendo comprometer la estabilidad de la estructura, por eso se requiere personal calificado.

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Los tipos de soldaduras por fusión más utilizados son: Soldadura Autógena Soldadura por Arco Eléctrico Termofusión

y para corte de piezas metálicas: Oxicorte

Para realizar una soldadura sin poner en peligro la salud, deben tomarse ciertas precauciones. Es significativo el riesgo de quemaduras ; para prevenirlas, los soldadores deberán usar ropa de protección, así como guantes de cuero gruesos y chaquetas protectoras de mangas largas para evitar la exposición al calor y llamas extremos. Asimismo el brillo del área de la soldadura conduce puede producir la inflamación de la córnea y quemar la retina. Los lentes protectores y el casco de soldadura con placa de protección protegerán convenientemente de los rayos UV. Quienes se encuentren cerca del área de soldadura, deberán ser protegidos mediante cortinas translúcidas hechas de PVC, aunque no deben ser usadas para reemplazar el filtro de los cascos. También es frecuente la exposición a gases peligrosos y a partículas finas suspendidas en el aire. Los procesos de soldadura a veces producen humo, el cual contiene partículas de varios tipos de óxidos, que en algunos casos pueden provocar patologías tales como la fiebre del vapor metálico. Muchos procesos producen vapores y gases como el dióxido de carbono, ozono y metales pesados, que pueden ser peligrosos sin la ventilación y el entrenamiento apropiados. Debido al uso de gases comprimidos y llamas, en varios procesos de soldadura está implícito el riesgo de explosión y fuego. Algunas precauciones comunes incluyen la limitación de la cantidad de oxígeno en el aire y mantener los materiales combustibles lejos del lugar de trabajo.

3.2 La prensa.

3Durante los últimos 30 años, ha habido un crecimiento en el uso de prensas hidráulicas. Por muchos años se favorecía el uso de prensas mecánicas; la cual usa el sistema de un cigüeñal que rueda.

Las prensas hidráulicas es que son muy fáciles de cambiar los herramentales y luego seguir con un nuevo trabajo. Se cuenta especialmente cuando tiene que ver con el ajuste de la carrera de una prensa mecánica, porque la prensa hidráulica puede mantener la fuerza máxima por lo largo de toda la carrera, así es que no se tiene que preocupar del punto de máxima fuerza, allí siempre está. También, como le da el mismo tiempo de hacer los cambios a otros trabajos, sea de banco o de pedestal (piso) , cuando el trabajo es de avance a mano, el ahorro de tiempo del montaje o de cambios les hace a las prensas hidráulicas aún más útiles que las mecánicas.

Aunque ha habido una tendencia al uso del proceso de automatización con máquinas mecánicas con la alimentación automática, existen en mayoría los procesos de manufactura. que al contrario requieren la alimentación a mano por las características del material o el alto costo de los procesos de automatización. También la necesidad de entregas rápidas o de pedidos más pequeños de los productos urge la manufactura

3 http://www.fluidica.com/PrensasHidraulicas.htm

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en periodos cortos en vez de la inversión de mucha capital en equipo de alimentación por automatización. En estas situaciones son mejores las prensas hidráulicas por costo mínimo, su flexibilidad y no tener que pasar mucho tiempo en los ajustes del equipo de automatización.

Ventajas:1 - LA FUERZA TOTAL POR TODA LA CARRERA - Es posible mantener el total de la fuerza por lo largo de la carrera, no solamente al fondo o el final de la carrera como en las prensas mecánicas. La ventaja de esta es quitar la necesidad de hacer cálculos de la presión del tonelaje al principio de la carrera, así es que no se requiere la compra de una prensa de 200 toneladas para alcanzar a la presión de solamente 100 toneladas.2- MÁS CAPACIDAD A MENOS COSTO - Se sabe que es más fácil y menos caro comprar ciertas clases de capacidad en las prensas hidráulicas. Lo de la carrera es mera ganga. Las carreras de 12, l8 y de 24 pulgadas son comunes. Aparte, es fácil aumentar esta medida. También se puede aumentar el claro máximo a bajos costos. Inclusive, es muy posible la instalación de las mesas (platinas) más grandes en las prensas pequeñas o la aumentación de cualquiera platina. 3- MENOS EL COSTO DE COMPRA - Por su potencia de fuerza no hay ninguna máquina que de la misma fuerza por el mismo precio4- MENOS COSTO DE MANTENIMIENTO - Las prensas hidráulicas son bastantes sencillas en su diseño, con pocas partes en movimiento y están siempre lubricadas con un fluido de aceite bajo presión. En las pocas ocasiones de avería casi siempre son defectos menores, sea el empaque, la bobina solenoide y a veces una válvula, que son fáciles a refaccionar. En cambio, en las prensas mecánicas, un cigüeñal roto es significativo tanto en el costo de la parte como la pérdida de producción. No solo es el menor costo estas partes, sino también se puede reparar sin tener que hacer maniobras de desmontar piezas de gran tamaño; reduciendo tiempos de mantenimiento, y menos afectación en la producción.5- SEGURIDAD DE SOBRECARGA INCLUIDO - Con una prensa de 100 toneladas si se calibra una fuerza de 100 toneladas, no se corre el riesgo de romper troqueles o la misma prensa por un excedente de fuerza; por que al tener el máximo de fuerza permitida, se abre una válvula de seguridad. 6- MAYOR FLEXIBILIDAD EN CONTROL. Y VERSATILIDAD Como siempre se puede mantener un control en una prensa hidráulica, como lo es fuerza, carrera, tiempo de trabajo, movimientos con secuencia, etc. Se puede disponer de una velocidad rápida de aproximación, y otra de trabajo, con ventajas de productividad, y de cuidado de herramientas. En una prensa hidráulica se puede controlar distancias de profundidad, aproximación, tiempos de trabajo, o toda una secuencia de operación, por medio de temporizadores, alimentadores, calentadores, etc. Por este motivo una presas hidráulica no solo sube y baja, como lo aria una presa mecánica.Una prensa hidráulica puede hacer trabajos en ancho rango según su fuerza. Entre ellos son: el embutido profundo, reducción, formado de polímetros, el formado, el estampado, troquelado, el punzónado, el prensado, el ensamble ajustado, el enderezo. También es muy útil en los procesos de: el formado de sinterizado de ruedas abrasivas, la adhesión, el brochado, la calibración de diámetros, la compresión a plástico y a hule (goma,caucho), y los troqueles de transferencia. 7- MÁS COMPACTAS: Aunque una prensa muy común de 20 toneladas mide 1.7 mts por 0.7 mts por 1.5 mts, una prensa de 200 toneladas solo mide 2.1 mts por 1.2 mts por 2 mts, efectivamente con 10 veces la capacidad pero solo un poco más grande; la prensa más grande desplaza solo 50% más. Como va incrementando la fuerza, se va economizando comparando a las prensas mecánicas.8- MENOS GASTOS EN HERRAMIENTAS: Junto a la protección empotrada, lo mismo tocante a las herramientas. Se puede fabricar las herramientas según las tolerancias

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de un trabajo especificado, luego ajustar la fuerza de la prensa hidráulica según ésta misma. El hecho de lo mínimo de choque y de vibración les beneficia en más vida en las herramientas.9-MENOS RUIDO: Con menos partes movibles, y sin rueda volante, el nivel de ruido iniciado por la prensa hidráulica es mucho menos que la mecánica. Armadas según las normas, aunque están a toda presión, las bombas imiten ruidos bajos las indicadas de las Normas Federales. También es posible minimizar el nivel de ruido por controlar la velocidad del bástago en pasarlo por el trabajo más lento y quieto.10- LA SEGURIDAD: Ni quisiera decir que las prensas hidráulicas sean más seguras que las mecánicas. La s dos clases son si se instalan se usan en la manera apropiada, pero con los controles a dos manos y los protectores enlazados, es más fácil fabricarlas con más seguridad por el hecho del control completo con el sistema hidráulico.

Limitaciones:1- LA VELOCIDAD - No existe ninguna prensa hidráulica que sea tan rápida como una mecánica. Si es que solo importa que la prensa sea rápida y la alimentación sea corta, es mejor una prensa mecánica.2- LA LONGITUD DE LA CARRERA - Con el uso de un control de límite de carrera con limites electromecánicos, solo se espera una tolerancia de .020", con el control electrónico de carrera (escala lineal) se podrá esperar un tolerancia de 0.010”. Muchas prensas pueden ser ajustadas para retroceder en cuanto se alcance un tonelaje preseleccionado, así resultan las piezas bastante parejas. Si se requiere aún más precisión se puede emplear los topes mecánicos en el herramental hoy en día el sistema "Servo" -hidráulico es un sistema muy preciso y así se minimiza el control sobre la tolerancia, con la garantía de resultados más constantes e iguales. Por lo común esto elimina la necesidad de los topes mecánicos.3- EQUIPO DE ALIMENTACION AUTOMÁTICA - Las prensas hidráulicas requieren otra fuerza externa para alimentar la materia prima. El alimentador requiere su propia fuerza, luego tiene que estar integrado con el sistema de control de la prensa. Sin embargo hoy en día existen nuevos sistemas de alimentación: de rollos, de enganche o de aire.

4. PRINCIPIOS Y FUNDAMENTOS MATEMATICOS

Fuerza

Masa

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Volumen

Presión

Presión hidrostática

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Peso especifico

Densidad relativa

Viscosidad

Trabajo

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Caudal

Principio de Pascal

Principio de continuidad14

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5. MATERIALES Y PROPIEDADES

4AceroEl acero es un material indispensable de refuerzo en las construcciones. No es otra cosa que una aleación de hierro y carbono, en proporciones que oscilan entre 0,03 y 2% de carbono. Con el fin de mejorar algunas de sus propiedades, puede contener también otros elementos. Una de sus características es admitir el temple, con lo que aumenta su dureza y su flexibilidad.Las propiedades principales que un acero debe cumplir para ser utilizado en una construcción son las siguientes:

DUCTILIDAD: Es la capacidad de un material para deformarse plásticamente antes de fracturarse.PROPIEDADES MECANICAS: Propiedades de un material que están asociadas con la reacción elástica e inelástica cuando se aplica fuerza, o que implica la relación entre esfuerzo y deformación.RESISTENCIA A LA TRACCIÓN: Esfuerzo normal en el inicio de la fractura. La resistencia a la fractura es calculada de la carga al inicio de la fractura durante un ensayo de tracción y del área original de la sección transversal de la probeta.ALARGAMIENTO (Elongación): Es el incremento en la longitud entre marcas de un cuerpo sometido a una fuerza de tracción, con referencia a una longitud entre marcas en el cuerpo. El alargamiento (elongación) se suele expresar como un porcentaje de la longitud entre marcas original. ESTRICCION: Es la reducción de área localizada de la sección transversal de una probeta, lo cual puede ocurrir durante el estiramiento.

4 http://www.allstudies.com/clasificacion-acero.html

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RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN: Es el máximo esfuerzo de compresión que un material puede resistir. La resistencia a la compresión se calcula a partir de la carga máxima durante un ensayo de compresión y el área de sección transversal original de la probeta.RESISTENCIA A LA FLUENCIA: Es el esfuerzo de ingeniería en el cual, por convención, se considera que el alargamiento (elongación) plástico del material ha comenzado.RESISTENCIA A LA TRACCIÓN: Es el máximo esfuerzo de tensión que un material puede resistir. La resistencia de tracción se calcula a partir de la carga máxima durante un ensayo de tracción efectuado hasta la rotura y el área de la sección transversal original de la probeta. Los ingenieros y arquitectos han estado pidiendo aceros cada vez más resistentes y más soldables, entre otros requisitos, de tal suerte que hoy DIACO S.A. cuenta con diferentes calidades de aceros, los cuales responden a las normas técnicas exigidas tanto nacional como internacionalmente. A lo largo de la historia el uso del acero ha cobrado mayor importancia en la construcción civil. Se han desarrollado técnicas constructivas a base de acero; tales como los techos suspendidos que se sostienen mediante cables de acero tensados, los cascarones de acero soldado, las cubiertas reforzadas por costillas sobre columnas de hormigón armado; es el material más utilizado en las grandes edificaciones y muy importante en las estructuras. En la construcción de puentes colgantes, los hilos, las cerchas y vigas que sostienen a estos son hechos de acero.

Además de sus aplicaciones en la construcción, la industria siderúrgica representa una de las bases sobre las que se asienta toda la economía industrial. Su importancia se refleja en el aumento tanto del volumen de producción como del número de países productores.

Hoy en día el uso del acero está tan generalizado, que es imposible imaginar el mundo sin él.

Para el proyecto se implemento:

Acero 1045:

Clasificación: Acero al carbono de media resistencia.Color de identificación: amarillo – verde.Aplicaciones: Piezas confeccionadas por forjado, como por ejemplo, bielas, cigüeñales, árboles, palieres, etc. Estas piezas se usan en estado templado y revenido o, eventualmente, con temple superficial. Este acero también se aplica para confeccionar rieles de ferrocarriles.Dureza: Laminado en caliente: 197 - 229 BrinellNormalizado (870 ºC): 197 – 229 BrinellRecocido (790 ºC): 180 – 212 BrinellEstirado en frío (reducción 15%): 212 - 248 Brinell

Composición química:

Carbono Manganeso Silicio Azufre Fósforo Cromo Níquel Molibdeno 0.43-0.50

0.6-0.9 0.10 – 0.30

0.060 máx.

0.040 máx.

     

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Equivalencias: SAE DIN UNI AFNOR BS AISI ASTM

1045 Ck 45 C 45 XC 42   1045 1045

O ringLiquido hidráulicoDiseño

6. Evaluación económica.

El valor real del proyecto ha sido aproximadamente de $ 60.000.oo este valor se debe a la colaboración de uno de nuestros compañeros que trabaja en la industria y muy amablemente nos facilita tanto los materiales como su taller para realizar el proyecto.

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Valores estimados comercialmente:

Costos directosMateriales $ 160.000,00(Acero, buril, soldadura , o ring, liquido hidráulico)

Procesos(mecanizado, soldadura alquiler + asesoría) $ 50.000,00

Costos indirectosVarios(transporte, trabajo escrito) $ 20.000,00

TOTAL $ 230.000,00

7. Bibliografía.

http://www.cps.unizar.es/~altemir/descargas/Dise%F1o%20Mecanico/Cap%EDtulo%203.pdf

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http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/Temario2_I.html#uno

http://www.fluidica.com/PrensasHidraulicas.htm

http://www.allstudies.com/clasificacion-acero.html

Normas Icontec.

9. Anexos.

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