INTRODUCCINHace ya algn tiempo, el Instituto Tecnolgico de Orizaba cuenta con una planta purificadora de agua, la cual se encarga de envasar y distribuir garrafones de agua purificada a cada uno de los departamentos con los que cuenta la institucin.Sin embargo, dichos garrafones no cuentan con la banda o sello de garanta que garantice la calidad y autenticidad del agua contenida en dichos envases, por lo tanto, la ausencia del sello de garanta es un gran riesgo ya que es un producto de consumo humano.El resultado que se busca obtener en el presente proyecto es disear y construir una mquina que sea capaz de imprimir en banda de pvc termoencogible que tienen un ancho de 0.102 m. y un largo de aproximadamente 560 m. Cabe mencionar que dicha banda viene presentada en rollos de 10 kg. Posteriormente se obtendr un rollo impreso con cualquier tipo de logotipo, siempre y cuando, sea a una sola tinta. Lo que se tiene pensado es producir sellos de garanta, para ser usados en los garrafones de agua que son envasados dentro del Instituto Tecnolgico de Orizaba.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAActualmente las personas que consumen el agua envasada en la purificadora de agua del Instituto Tecnolgico de Orizaba, lo hacen sin que cada uno de los garrafones cuente con un sello de garanta y es sabido que al no usar un sello de garanta en cada garrafn de agua, se corre el riesgo de que alguien le pueda introducir al mismo alguna materia o sustancia extraa que contamine el producto, o simplemente, que el garrafn sea llenado con agua no procesada en la purificadora y por lo tanto no apta para el consumo humano. Es por ello que la purificadora de agua de la institucin necesita garantizar a sus consumidores la calidad y autenticidad de su producto, para ello es necesario que sellen su producto con una banda inviolable.

JUSTIFICACINSe diseara y construir una maquina de rotograbado, para que as la purificadora de agua de la institucin tenga su propio sello personalizado, es decir, con un diseo nico. Para que as de esta forma, si algn garrafn no llevase sello de garanta o este mismo estuviera roto; no se consuma el agua de dicho envase. Y as cubrir la necesidad de de la purificadora de agua de la institucin de garantizar el producto que produce.

OBJETIVO GENERALDisear y construir una maquina capaz de imprimir en banda de pvc termoencogible y as obtener sellos de garanta para los garrafones de agua envasados en la purificadora de agua del Instituto Tecnolgico de Orizaba.

OBJETIVOS ESPECFICOS1.- Aplicar los conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera de Ing. mecnica, en la solucin de problemas reales de carcter social.2.- Evaluar tcnica y econmicamente la maquina a construir.3.- Motivar a travs de la maquina, a los compaeros de las siguientes generaciones a emprender y realizar proyectos.

CAPITULO I

GENERALIDADES

1.1 PVC

El PVC es el producto de la polimerizacin del monmero de cloruro de vinilo a policloruro de vinilo. La resina que resulta de esta polimerizacin es la ms verstil de la familia de los plsticos; pues adems de ser termoplstica, a partir de ella se pueden obtener productos rgidos y flexibles. A partir de procesos de polimerizacin, se obtienen compuestos en forma de polvo o pellet, plastisoles, soluciones y emulsiones.Adems de su gran versatilidad, el PVC es la resina sinttica ms compleja y difcil de formular y procesar, pues requiere de un nmero importante de ingredientes y un balance adecuado de stos para poder transformarlo al producto final deseado.En 1930 B.F. Goodrich Chemical descubre que el PVC absorbe plastificante y que al procesarse se transforma en un producto flexible. Este descubrimiento hizo posible el desarrollo comercial inicial. Posteriormente con el empleo de estabilizadores ms adecuados se hizo posible el desarrollo del mercado del PVC rgido; estos dos importantes desarrollos permitieron que el PVC se convirtiera en el termoplstico ms verstil e importante del mercado mundial.

Cmo se formula el PVC?

Resinas de PVCExiste en el mercado una gran variedad de resinas cuyas propiedades van cambiando conforme a su peso molecular, o como comnmente se le llama, su viscosidad inherente. Este cambio en propiedades sigue una lnea de conducta establecida, de tal forma que podemos enunciar en forma general que conforme el peso molecular va subiendo; las propiedades fsicas de tensin, elongacin, compresin, etc van mejorando; la resistencia qumica a los solventes lcalis y cidos va aumentando; la estabilidad trmica es mayor; el punto de fusin es superior; la procesabilidad se hace ms difcil; la resistencia al envejecimiento es menor y la absorcin de plastificante a una dureza dada es mayor.Una forma sencilla de identificar la resina es mediante su valor K, que es una forma prctica de presentar su viscosidad inherente. Comercialmente los valores K van de 43 a 71 unidades, conforme aumenta la viscosidad aumenta el valor K. Esta es una valoracin muy comn en el medio. Por lo tanto, tenemos que para la formulacin de un compuesto para un producto determinado, es necesario escoger las resinas conforme a los requerimientos en propiedades fsicas finales, flexibilidad, procesabilidad y aplicacin.

Historia del PVC1835 Justus Von Liebig (Alemania) Sintetiza el cloruro de vinilo en un laboratorio.

1839 Victor Regnault (Francia) Describe la formacin de un polvo blanco cuando una ampolleta de cristal sellado de cloruro de vinilo lquido se expona al sol.

1860 Roald Hoffman (Polonia) Publica un informe sobre la obtencin de poli bromuro de vinilo.

1872 Eugene Baumann (Alemania) Relat como se converta el VCM en una masa slida blanca: no siendo afectada por los disolventes ni por los cidos.

1912 Fritz Klatte (Alemania) Estableci los principios de la fabricacin industrial.

1928 Waldo Semon (EUA) Extiende una parecida a un caucho en la mesa de un laboratorio. El solo estaba buscando un adhesivo sinttico para la marca B.F. Goodrich.

1932 B.F. Goodrich y General Electric desarrollan una formulacin de PVC plastificado para utilizarlo como aislante elctrico en cable y alambre.

1938 Inicia la produccin de PVC a gran escala.

1950 Cinco compaas principales competan en la fabricacin de PVC.

1980 Veinte compaas producan PVC. Se da el mayor desarrollo tecnolgico y de comercializacin del PVC a nivel mundial.

Aplicaciones del PVCEl PVC es el producto de la polimerizacin del monmero de cloruro de vinilo a policloruro de vinilo. La resina que resulta de esta polimerizacin es la ms verstil de la familia de los plsticos; pues adems de ser termoplstica, a partir de ella se pueden obtener productos rgidos y flexibles. A partir de procesos de polimerizacin, se obtienen compuestos en forma de polvo o pellet, plastisoles, soluciones y emulsiones.

Construccin Buenas propiedades elctricas y de aislamiento sobre un amplio rango de temperaturas. Excelente durabilidad y tiene aproximadamente una vida til de 40 o ms aos. Caractersticas de procesamiento fciles para obtener las especificaciones deseadas del producto final. Resistente a ambientes agresivos.

Usos del PVC en la construccin 1. Aislamiento de cables y alambres2. Marcos de puertas y ventanas3. Ductos y tuberas4. Membranas de revestimiento y de tejados5. Tapices de paredes6. Suelo7. Losetas8. Perfilera

Juguetes Muchos juguetes de diferentes tipos son hechos de PVC o contienen PVC, como: Muecas Patos de bao Juguetes playeros inflables Piscinas para nios Pelotas Algunos artculos para el cuidado del bebAutomviles Pneles para puertas Tableros Asientos Molduras Cables elctricos Perfiles para sello de ventanas Filtros para aire y aceite Selladores automotrices y arneses.

Empaque Garrafones y botellas para agua purificada. Botellas para aceite comestible, vinagre y jugos de fruta, as como para envasar productos farmacuticos, cosmticos, limpiadores y aditivos automotrices. Pelcula para empaque de carne, frutas y vegetales. Empaque rgido para medicinas y productos diversos. Plastilatas y sellos de garanta.

Medicina Guantes quirrgicos Tubos Bolsas para sueros Bolsas para transfusiones de Plasma y sangre DilisisEstudios realizados demuestran que el uso del PVC como material en contacto con la sangre y el plasma, permite prolongar en un 30% la vida til de estas sustancias biolgicas.

Usos Generales Agricultura: tuberas para riego, mangueras, pelcula para invernadero y almacenamiento de agua. Mobiliario: muebles para casa habitacin, oficina y jardn. Calzado: zapatos, suelas para tenis, botas para jardn e industriales, sandalias. Tarjetas de crdito. Tapicera: para muebles, bolsas, maletas, carteras, lonas, impermeables, tapiz para muros. Pelcula para anuncios publicitarios. Sealamientos viales. lbumes fotogrficos. Cortinas para bao. Mantelera. Pelcula para forros de libros. Pasillos plsticos para alfombras. Persianas

Ventajas del PVCElctricas y electrnicas Buenas propiedades elctricas y de aislamiento sobre un amplio rango de temperaturas. Excelente durabilidad y tiene aproximadamente una vida til de 40 o ms aos. Caractersticas de procesamiento fciles para obtener las especificaciones deseadas del producto final. Resistente a ambientes agresivos.

Construccin Fuerte y ligero.- la resistencia del PVC a la abrasin, su ligereza y su buena resistencia y fuerza mecnica son la clave de su uso en la construccin. Resistencia al fuego.- el PVC difcilmente se incendia, adems si llegara a quemarse, se detendr en el momento en que la fuente de calor sea removida. Esto lo hace conveniente para usarse en ventanas, puertas y vestiduras. Durabilidad.- el PVC es resistente al ambiente, a la accin de qumicos, corrosin, shock y abrasin. Por ello se le elige para muchas aplicaciones en donde se requiera una larga vida til del material. Costos.- los componentes del PVC usados en la construccin ofrecen excelentes ventajas de costo. Versatilidad.- las propiedades fsicas del PVC permiten diseos de alto grado de libertad cuando se disean nuevos productos. Reciclable.- todos los materiales de PVC usados en la construccin son reciclables.Juguetes Es resistente y con mucha durabilidad Es un material muy verstil y las formulaciones pueden ser ajustadas para dar el comportamiento exacto y los requisitos de calidad para cada tipo de juguete. Tiene un bajo costo, permitiendo buena calidad, juguetes de un precio razonable. Es muy adecuado en juguetes que necesiten ser producidos en masa.

Vehculos El PVC hace que los carros duren ms (El promedio de vida til de un vehculo de camino moderno fue: en 1970 duraba 11 aos, ahora dura 17 aos) El PVC conserva los combustibles fsiles, ya que consume muy poca energa. Reduce el ruido de los ocupantes del auto. Hace ms costeables a los coches. Ayuda a salvar vidas (El PVC es importante en los componentes absorbentes del shock en caso de impacto). Aumenta la libertad del diseo.Medio ambiente y reciclajeEl PVC otorga amplios beneficios ecolgicos a la sociedad en general, ya que: Tiene baja dependencia del petrleo, recurso no renovable. Menor consumo de energa en su obtencin y procesamiento. Debido a su ligereza, el transporte de productos terminados de PVC permite un menor consumo de combustible. Botellas de PVC Marcos de ventanas Opciones para el manejo de desechos

RotograbadoEl huecograbado o rotograbado es una tcnica de impresin en el cual las imgenes son transferidas al papel o sustrato a partir de una superficie cuyas depresiones contienen tinta, a diferencia del grabado normal, en el que la impresin se realiza a partir de una superficie plana cuyas lneas entintadas estn en relieve.Este sistema de impresin es uno de los ms extendidos en la actualidad. Usado habitualmente en la impresin de calidad de embalaje flexible (como bolsas de papas fritas y envoltorios de golosinas), tambin en edicin (libros y revistas de gran tirada), tiene como particularidad que la forma impresora es una forma en bajorrelieve.La definicin y calidad de la impresin Huecograbado es la mejor para impresiones de materiales como el film de Polipropileno, Polister, Poliamidas, Aluminios, etc. Esto se debe a los pequeos puntos que se pueden lograr en el metal no como en las tcnicas de flexografa donde la forma de aplicar la tinta al papel es mediante un cilindro recubierto con un polimero (goma), lo que hace que la impresin deba tener puntos mas grandes, esto hace que las imagen pierdan definicin y al aplicar la tinta mediante contacto con la goma hace que la imagen se reviente y pierda definicin.

ProcesoLa forma impresora tpica del huecograbado es el cilindro de impresin, que consta bsicamente de un cilindro de hierro, una capa de cobre sobre la que se grabar el motivo a ser impreso, y una capa de cromo que permite una mayor resistencia o dureza durante el proceso de impresin (la capa de cobre es muy frgil y se rompera con gran facilidad durante el proceso).El proceso de grabado (denominando grabado a la incisin de pequeas oquedades, encargadas de transferir la tinta en la capa de cobre), se hace bien por mtodos qumicos o bien por mtodos mecnicos, siendo este ltimo el ms extendido actualmente. Para ello, un sistema de grabacin es una cabeza de diamante, dirigido desde un computador, que se encarga de grabar la figura que se transferir posteriormente al impreso mediante repetidos golpes. Cada cilindro tiene diferencias en su grabado que dependen del color y de la imagen que debe transferir. Estas diferencias se ven reflejadas por la lineatura, el ngulo de grabado de la trama y el porcentaje de puntos. La Maquina de impresin rotativa imprime directamente a partir de un cilindro Metlico con los procesos anteriormente explicados, utiliza una tinta en base a solventes de secado rpido. A medida que gira el cilindro pasa a travs de un bao de tinta y es raspado posteriormente por una cuchilla de acero llamada racla, dejando de esta forma la tinta slo en los pozos del rea con imgenes (ver fig. 1). De este modo la tinta es absorbida por la superficie del papel cuando entra en contacto con la placa.

Fig. 1 Proceso de rotograbadoAplicacin de la tintaUn original, para ser impreso, se descompone en los cuatro colores primarios: cian, magenta, amarillo y negro. Para cada uno de los colores se utiliza un cilindro de impresin, encargado de transferir al soporte la tinta correspondiente. La suma de cada uno de los colores da como resultado final la imagen del original.Tambin se usan colores especiales para lagos, textos o diseos ilustrados que no son imgenes o cuatricromas. La tinta es transferida al soporte impreso en el proceso de pasaje entre el cilindro de impresin y el cilindro de contrapresin (presor). Para ello, el cilindro de impresin se sumerge rotando en el tintero (bandeja). Esta tinta penetra en los huecos (perforaciones) del cilindro de impresin, el excedente de tinta es barrido por una racla (fleje de acero) y cuando el papel pasa a travs de este cilindro y el de contrapresin, la tinta es transferida al soporte.El soporte pasa inmediatamente por un tnel de secado, donde se inyecta aire caliente a presin, que evapora los solventes contenidos en la tinta dejando un residuo que se compone bsicamente de una resina, encargada de fijar los pigmentos al soporte y que dan color al impreso y otros aditivos como plastificantes y endurecedores.

Origen del rotograbadoEl huecograbado tiene su origen en el grabado a buril sobre plata que realizan los orfebres del siglo XIV y XV que se conoce con el nombre de nielado. Este procedimiento al contrario de la tipografa aprovecha los surcos o huecos grabados en una plancha de cobre.Este mtodo es el de ms alta perfeccin, elevada velocidad y excelente calidad de impresin y registro, hasta ahora insuperable por los otros sistemas de impresin.

El nieladoEl nielado es una tcnica ornamental que se obtiene mediante la incrustacin en plata y otros metales, de un esmalte (generalmente de color negro hecho de plata y plomo fundidos con azufre) en ranuras o incisiones practicadas en el material.En la orfebrera anterior al siglo XI se emple para el nielado la acantita, mineral de sulfuro de plata. Posteriormente, fue utilizada una mezcla fusible de sulfuros de cobre y plata que corresponden al mineral estromeyerita. A esta mezcla se le aada en muchos casos galena (sulfuro de plomo). El procedimiento empleado era semejante al esmaltado, mediante cochura.El nielado es uno de los mtodos ms antiguos para decorar la plata. Plinio comenta su existencia en el Antiguo Egipto (Historia Natural, XXXI11,131) y algunos ejemplares han llegado hasta nosotros. Existen tambin adornos nielados en puales micnicos (ca. 1500 a. C.). Durante la segunda Edad del Hierro se emple abundantemente. Ha aparecido orfebrera nielada en las tumbas de varios guerreros. En la pennsula Ibrica son frecuentes las espadas, falcatas con empuadura en forma de caballo, broches de cinturn, etc.Los romanos mantuvieron la tcnica del nielado adaptndola a sus gustos decorativos, como la arqueta esponsalicia, procedente de Esquilino (British Museum), decorada con motivos cristianos (s. IV). Se sigui haciendo en el arte bizantino y el anglosajn. El romnico representa un predominio del cobre sobre los metales preciosos y un uso creciente del esmalte que va en detrimento del nielado, sin que ste se abandonara totalmente.Aunque el huecograbado es una tcnica nacida gracias a la acumulacin de invenciones tcnicas, el huecograbado moderno se puede atribuir a Karel Klc, un inventor y artista checo que desarroll las tcnicas de fotograbado basadas en el uso de mscaras de gelatina que se endurecan bajo la luz y protegan las planchas de metal de la accin de los cidos. Eso, unido al desarrollo de las tcnicas de semitonos y a la mecanizacin de las prensas, permiti el nacimiento en Inglaterra del huecograbado en rotativa hacia finales del siglo XIX.

Cmo funciona una rotativa de rotograbado?En la siguiente figura (fig. 2), podemos ver cmo funciona una rotativa de rotograbado.

Fig. 2 Rotativa de rotograbado1. Se prepara la plancha (1), que tiene celdillas huecas de distinto tamao o profundidad (ver fig. 3). Esos pequeos huecos sern los que se llenen de tinta (que es muy lquida y seca muy rpido).

Fig. 3 Celdillas de rotograbadoLas celdillas de la plancha de huecograbado se pueden basar en distintos mtodos. Tradicionalmente eran de igual tamao (anchura) y distinta profundidad (a). As, una celdilla para un gris al 80% era el doble de profunda que una para un 40% de negro, aunque el ancho de ambas fuera el mismo. Otro sistema (b) es que todas tengan la misma profundidad pero distinta anchura. En la actualidad se tiende a una combinacin de ambos mtodos (c), donde las celdillas tienen distinta anchura y profundidad.2. La plancha de coloca sobre el cilindro portaforma o portaplancha (2), que est en contacto directo con la tinta en un depsito al efecto (3).Se engancha la bobina de papel aun sin imprimir (4) al sistema de rodillos.

Fig. 4 Entintado de la planchaCuando se pone en marcha la rotativa, las celdillas de la plancha se llenan de tinta. La plancha en el rodillo portaplanchas (2) gira hasta entrar en contacto con una rasqueta (doctor blade) (5) que sirve para retirar el exceso de tinta de la plancha (ver fig. 4). As slo queda tinta dentro de los huecos de la plancha.3. La plancha, ya entintada, sigue girando y entra en contacto directo con el papel, que es presionado en sentido contrario por el cilindro de impresin (6) que sirve para presionar el papel contra la plancha.El papel, que se mueve a gran velocidad, recibe la imagen de tinta de la plancha y sale ya impreso (7).Ese proceso imprime un color. Cada sistema de cilindros/plancha/tinta/rasqueta es un cuerpo de rotativa capaz de imprimir un color. Para imprimir cuatro colores hacen falta cuatro cuerpos, aunque las variantes y posibilidades son muy numerosas.Es usual que en la zona de salida de un cuerpo haya alguna forma de secado. Adems, las grandes rotativas de huecograbado suelen llevar al final una zona de corte y plegado que deja las publicaciones completamente listas.

Planchas y tintas para huecograbado

Fig. 5 Plancha para rotograbadoLa plancha (ver fig. 5) es de lectura indirecta (invertida en espejo). En las rotativas, las planchas no se preparan aparte y luego se acoplan al cilindro portaplanchas, sino que se graban directamente sobre el cilindro.En su primera poca el grabado de los cilindros se haca con procedimientos fotoqumicos. No hace muchos aos se pas a hacer con complejas mquinas que controlaban cabezas grabadoras de diamante. En los tiempos ms recientes, el grabado se hace con mquinas lser de alta precisin.Las celdillas pueden tener cualquier forma, pero las ms usuales suelen ser cuadradas, romboidales o redondeadas. En la actualidad existen tambin sistemas de tramado estocstico para huecograbado.Los cilindros portaplanchas son siempre de metal, usualmente de cobre cromado (para aumentar su duracin) con un ncleo de aluminio o acero.Las tintasLas tintas de huecograbado, similares a las de flexografa, son no grasas (su base es alcohlica o acuosa). Tienen poca viscosidad y secan muy rpido (por eso es un proceso de impresin muy gil).En general son translcidas: No son opacas y cuando imprimimos una tinta encima de otra, los colores se suman, no se tapan (mezcla de colores sustractiva: los pigmentos sustraen luz). Existen tintas para huecograbado de todo tipo: Metlicas, fluorescentes, etc.Los sustratosEl huecograbado se usa para imprimir en muchos tipos de soportes, principalmente papel estucado en bobina (revistas y catlogos), papel en hoja (sellos y papel moneda), cartulinas, plsticos y celofanes (empaquetados de todo tipo), etc.Algunas ventajas e inconvenientesEl grabado de las planchas (cilindros) de huecograbado es muy caro tanto en material como en maquinaria. Eso hace que el huecograbado no sea indicado para tiradas pequeas.Las planchas de huecograbado aguanta grandes cantidades de impresin sin sufrir deterioro. Por eso, para grandes tiradas, la economa de escala hace que sea el sistema de impresin ms rentable a la par que es uno de los que ofrece mayor calidad.El huecograbado permite reproducir detalles muy precisos y una reproduccin del color muy brillante sobre papeles bastante fino a una gran velocidad. Son capaces de trabajar con lineaturas muy elevadas y conserva el detalle con porcentajes de punto muy bajos y muy altos con una ganancia de punto razonablemente controlada (dependiendo del sustrato, obviamente).Por eso es un sistema muy adecuado para tiradas de revistas de gran difusin o de catlogos de fabricantes de productos muy populares.Las rotativas de huecograbado pueden ser bastante ms anchas que las de otros tipos de impresin. Admiten bobinas de papel de una anchura excepcional, lo que permiten desarrollos de pliegos bastante amplios y una gran flexibilidad productiva.A pesar de los costes de las planchas, los sistemas mecnicos de una mquina de huecograbado son ms simples que los de una prensa de litografa, por lo que su mantenimiento es ms sencillo.Al grabarse en cilindros, se pueden imprimir motivos sin fin (no es necesario dejar huecos en los impresos por el agarre de las planchas al rodillo). Eso ofrece una gran ventaja en la preparacin de embalajes en grandes cantidades.Como las tintas son muy fluidas, se pueden aplicar en grandes cantidades, lo que permite imprimir colores ms brillantes. Eso es especialmente en zonas oscuras de las imgenes, lo que permite alcanzar un rango dinmico elevado.La resistencia al desgaste de las planchas hace que la calidad de la tirada se mantenga muy constante a pesar de su gran volumen. Por eso, las reimpresiones con las mismas planchas no muestran grandes diferencias ente tiradas.En resumen: El huecograbado es el sper gorila del mundo de la impresin y mantenerlo cuesta acorde con ello.Las tintas de huecograbado basadas en disolventes como el tolueno son ms contaminantes que las de otros tipos de impresin, aunque el avance de de sistemas de recuperacin de desechos estn mejorando este aspecto.

Qu se imprime en Rotograbado?A continuacin se observan algunos ejemplos de lo que se puede imprimir mediante esta tcnica de rotograbado. Como se muestra en la (fig. 6) la mayora de los empaques de los productos que consumimos da a da son impresos por rotograbado.

Fig. 6 Empaques impresos por rotograbado

Sistema RotograbadoA continuacin se muestran dos maquinas de rotograbado: la Toshiba GL Series (ver fig. 7) y la Cerutti R 950 en Lnea (ver fig. 8)

Fig. 7 Toshiba GL SeriesAmbas maquinas tienen la capacidad para imprimir en el mismo empaque hasta 8 diferentes colores de tintas. Fig. (8) Cerutti R 950 en LneaPelcula de PVC termoencogible Pelcula de PVC encogible para el empaque y presentacin de productos en general con alto brillo y transparencia. Esta pelcula posee propiedades mecnicas y fsicas que permiten adaptarse al cuerpo del empaque haciendo as un material muy prctico y adecuado para su uso. La principal funcin de PVC TERMOENCOGIBLE es brindar una proteccin, resistencia y presentacin, adems que funciona como envoltura de cualquier producto que requiera de empaque.

Introduccin a las pelculas de PVC para empaqueEl P.V.C. (Poli Cloruro de Vinilo) es un polmero termoplstico de gran versatilidad y es uno de los materiales plsticos ms importantes de los disponibles hoy en da. Sus principales caractersticas incluyen resistencia mecnica, resistencia al intemperismo, al agua y a muchos reactivos. Adems tiene propiedades aceptables de resistencia elctrica. Dependiendo de la formulacin utilizada es posible fabricar mltiples y variados productos como pueden ser: tuberas, botellas, perfiles, recubrimientos, espumas, calzado, forros de cables, mangueras, discos, pisos y losetas, juguetes y por supuesto pelculas tanto rgidas como flexibles en una gran variedad de espesores y presentaciones, utilizando para ello, tcnicas de fabricacin muy variadas como pueden ser extrusin, calandrado, inyeccin, roto moldeo, termo formado, compresin, soplado, etc. Los procesos de fabricacin utilizados en la manufactura de las pelculas de PVC suelen ser: la extrusin tubular y el posterior soplado de PVC plastificado; la extrusin mediante un cabezal plano; el calandrado y ocasionalmente el colado mediante el uso y la evaporacin de solventes (muy raro). El rango de estas pelculas puede variar desde las muy duras y rgidas a las muy suaves y flexibles. El principal uso de las pelculas de PVC es el empaque de productos. Algunas mercancas envasadas reciben a veces una envoltura adicional realizada con pelcula. Las misiones de esta envoltura son: 1. Proteccin adicional de la mercanca frente a influencias externas. 2. Mejora del control y garanta del cierre. 3. Posibilidad de reunir varios envases aislados. 4. Mejor promocin de venta.

La funcin protectora de una pelcula envolvente puede ser muy variada: -Se evitan los deterioros mecnicos de envases valiosos debidos a los roces sufridos durante el transporte y almacenaje. -Las mercancas sensibles tienen una mejor proteccin contra las prdidas de aroma por influencias externas. -Muchos productos exigen proteccin frente a la absorcin, la prdida de humedad o ambos inconvenientes (por ejemplo pan o cigarros). En general, una pelcula envolvente, del material adecuado, puede cumplir estas funciones. Las pelculas usadas como envoltura suelen ser transparentes, de este modo se reconoce el contenido y se facilita la clasificacin. Tambin, una envoltura bien sellada ofrece adems la garanta de que el envase no ha sido abierto. Dependiendo del tipo de pelcula, estas se utilizan en el empaque de alimentos, como pueden ser carnes frescas, aves, frutas y vegetales; o como parte estructural del empaque, por ejemplo los empaques de latas o de multiempaques; o para dar una presentacin excepcional a los productos, por ejemplo, regalos, cajas de chocolates, empaques de discos, etc. El aumento en la importancia del uso de las pelculas de PVC como material de empaque es atribuido a sus excelentes propiedades de barrera a la humedad, a los gases y a los olores; a su resistencia qumica al agua ya los productos qumicos; a su claridad y transparencia similar al cristal; a su consistencia mecnica. Ventajas adicionales son su brillo, su resistencia al rasgado, su permeabilidad al oxgeno, buen sellado al calor y la posibilidad de produccin de un empaque libre de arrugas. Las pelculas biaxialmente orientadas poseen algunas de estas caractersticas mejoradas, como son: excepcional claridad, propiedades de tensin superiores, flexibilidad y propiedades de barrera mejoradas, mejor resistencia al impacto y una mejorada estabilidad trmica. Sin embargo, hay un detrimento en la cantidad de elongacin que resisten, la fcil propagacin del rasgado, y un estrechamiento del rango de sellado.

PELCULAS ENCOGIBLESLos materiales con memoria termoplstica que tienden a contraerse al aplicrseles calor son la base del mtodo de embalaje encogible. De todos los posibles materiales, las pelculas encogibles de poliolefina y de PVC son las que han adquirido mayor importancia prctica. Las propiedades de contraccin de los diferentes termoplsticos son distintas y dependen del rango de temperatura de reblandecimiento o endurecimiento del plstico y pueden ajustarse a una capacidad de contraccin previamente determinable con exactitud. Las pelculas encogibles al contraerse pueden lograr un empaque sin arrugas ajustado a la forma y al tamao del producto que cubren. El porcentaje de encogimiento aumenta con la temperatura de encogimiento y puede ser controlado tericamente por este mtodo, pero es muy difcil en la prctica con la mayora de las tcnicas de encogimiento ya que el procentaje de encogimiento final es determinado por el objeto que se empaca. Sin embargo la medida de esta propiedad da una idea de la cantidad de retraccin que puede lograr la pelcula. Se pueden fabricar con encogimientos diferentes tanto en la direccin longitudinal (direccin mquina D/M) como en la transversal del rollo (D/T), pero lo ms usual es que tenga un encogimiento equilibrado en ambas direcciones.La tensin de encogimiento es la fuerza que la pelcula ejerce cuando es liberada por el encogimiento a elevada temperatura y puede ser influenciado por las propiedades del polmero y el mtodo de manufactura. Tensiones entre 50 y 150 psi son deseables para proveer un empaque apretado despus del encogimiento y mayores cuando se requiere que la pelcula sea parte estructural del empaque, aunque hay que tener cuidado con el control de la temperatura y el tiempo para prevenir ruptura o distorsiones. Las pelculas de PVC resultan adecuadas para la mayora de los empaques. El empleo de empaques encogibles es siempre oportuno cuando se trata de envolver mercancas de forma irregular. El proceso es tambin adecuado en los casos en que se trata de embalar mercancas con diversas dimensiones y formatos en sucesin irregular. Finalmente se emplea tambin para unir paquetes sueltos en paquetes colectivos. Aunque habrn de tolerarse los cordones de soldadura y algunas arrugas producidas en las esquinas. Existen equipos manuales y automticos. La mayora de los equipos de encogimiento funcionan con aire caliente (80 a 200 C) y casi siempre son preferibles bajas temperaturas de encogimiento pues se requieren equipos ms sencillos, existe un ahorro de energa y se permite el empaque de productos sensitivos al calor.

Ventajas de las pelculas termoencogibles Son varias las ventajas de las pelculas termoencogibles, incluyendo: Ajuste por los contornos. La pelcula termoencogible se adapta fcilmente a las configuraciones y formas del producto. Apariencia. Un producto envuelto con encogimiento tiene una brillantez y transparencia que hace resaltar la mercanca y las caractersticas en exhibicin. Proteccin y limpieza. El empaquetado con pelcula termoencogible reduce las prdidas por robo, aumenta la duracin del producto en el almacn y provee una proteccin ambiental. Multi-empaquetado. Pueden empaquetarse o venderse grupos de productos como una sola unidad. Pueden agregarse a los productos bsicos premios de incentivo. Inmovilizacin. La pelcula termoencogibles puede inmovilizar uno o ms producto en su lugar, impartiendo proteccin contra el movimiento que ocasiona rozadura o rotura. Economa. El empaquetado con pelcula termoencogible puede eliminar materiales ms costosos tales como el cartn corrugado, papel kraft o cartn fabricado con papel viejo.Por una o ms de las razones anteriores el empaquetado con pelcula termoencogible es el mtodo preferido para un sinnmero de productos.Por ejemplo, se usa para muchos productos de consumo, tales como: juguetes, discos fonogrficos, cintas magnetofnicas de escritorio, platos de papel, relojes, vajillas, artculos de automviles, alimentos congelados y productos alimenticios en cajas.El empaquetado con encogimiento se usa en una amplia variedad de aplicaciones industriales para paquetes en bandejas, agrupacin de productos y utilizacin de cargas en paletas. El paquete de bandejas, por ejemplo, ha sido aceptado extensamente por las industrias de refrescos y productos enlatados como un medio de eliminar un despachador corrugado. La pelcula termoencogibles se usa tambin con cartn corrugado para lo que se llama el paquete de suspensin. Este proceso se usa para suspender productos rompibles en un cojn en U corrugado, eliminado el material en listones. Algunas aplicaciones corrientes incluyen carburadores, relojes, calibradores, tableros de circuitos y productos de vidrio.El agrupamiento de unidades puede tomar muchas formas y se usa para empacar o unificar una serie amplia de productos tales como aparatos, helados, suministros de oficina, productos farmacuticos y piezas de cartn.Algunas de las aplicaciones tpicas de las envolturas con encogimiento en paletas son los productos de papel, materiales de construccin y refractarios, mercancas en cajas, alimentos congelados, lata de metal o composicin, baldes y tambores, botellas de vidrio, muebles, textiles, piezas lectricas y de automviles, adems productos en bolsas, tales como fertilizantes, sustancias qumicas y carbn. La utilizacin de paletas con pelcula termoencogibles se presta idealmente para cargas de configuracin irregular. Esta tcnica resulta ms conveniente que los mtodos convencionales ya que puede unificar cargas a un costo muy bajo, proveer proteccin en todo tiempo durante el trnsito o el almacenamiento a la intemperie, simplificar la identificacin de la carga y proveer una barrera contra el polvo y la humedad.En el ltimo decenio ha habido un progreso extraordinario en el empaquetado de artculos de consumo y productos industriales usando pelculas termoencogibles.Iniciando el milenio las pelculas termoencogibles continun ofreciendo crecientes ventajas econmicas y ecolgicas, porque maximizan las ventajas y disminuyen los costos, y as mismo se constituye en un material muy fcil de reciclar, ya que los materiales mas usados para su elaboracin son el polietileno y el polipropileno.TintasPara que un empaque flexible sea Ilamativo y cumpla adems con los requisitos de textos legales, Igicamente debe ser impreso. Esta impresin se realiza principalmente por dos sistemas a saber: flexografa y rotograbado. Las tintas usadas para esos 2 sistemas se fabrican en el pas utilizando las siguientes materias primas bsicas que se seleccionan por estos fabricantes. No slo por el sistema de impresin en s, sino tambin por el tipo de sustrato a imprimirse o por las caractersticas requeridas del empaque. Estas materias primas son: Nitrocelulosa de varios grados, poliamidas, resinas vinlicas, plastificantes, ceras, aditivos, pigmentos, colorantes y disolventes. De acuerdo a la formulacin especfica de cada tinta, se hace la mezcla de las diferentes materias primas que la componen. Para el caso de tintas a base de pigmentos, estos se muelen previamente junto con la resina en molinos de bola o de arena. Clases de Tintas A base de solventes: Estas son las tintas convencionales que vienen usndose desde hace muchos aos y que utilizan solventes voltiles como acetato de etilo, cetonas, alcoholes, etc. En aos recientes se han utilizado solventes clorinados en especial en USA debido a que esos solventes son considerados por las leyes federales de ese pas como no contaminantes del medio ambiente.

A base de agua:Las tintas a base de agua han tenido un gran desarrollo en los ltimos aos, ya que lgicamente no contienen solventes orgnicos, y el secado de las mismas en mquinas impresoras no produce contaminacin ambiental y adems se disminuyen los costos al ser su solvente el agua. Sin embargo, el uso de estas tintas implica an ciertos problemas tcnicos en las impresoras que poco a poco se estn resolviendo por los grandes fabricantes de tintas de USA, y es muy probable que en el futuro, stas sean las tintas de mayor utilizacin en empaques flexibles.

Sin Solventes (UV):Estas tintas fueron desarrolladas hace varios aos para impresin litogrfica de hojalata con el fin de evitar problemas de contaminacin en latas para alimentos. Hoy por hoy ya hay una gran tecnologa al respecto para su uso en flexografa y rotograbado, ya que combinan la facilidad de proceso, como las tintas a base de solventes y el no presentar contaminacin ambiental como las tintas a base de agua, por no tener disolventes. Sin embargo estas tintas requieren de equipo especial con Imparas de ultravioleta para su curamiento. Adems, estas tintas por ser altamente reactivas, requieren de un gran cuidado durante el proceso.LACAS La produccin de las diferentes lacas usadas en los empaques flexibles es bsicamente un proceso de mezcla de acuerdo a la formulacin requerida de algunas de las siguientes materias primas: Nitrocelulosa, poliamidas, resinas acrlicas, acrlicas, de polister, de poliuretano, de melamina, plastificantes, ceras, aditivos, disolventes.Clases de LacasA base de solventes: Se pueden subdividir en dos clases:1. No reactivas Simplemente son lacas que se aplican a un sustrato y se secan por calor al evaporarse el disolvente.2. Reactivas: Pueden ser de 1 o de 2 componentes.Las de 1 componente estn compuestas de una mezcla de catalizador, resina, solvente y su curamiento o reaccin qumica ocurre al evaporarse el disolvente por medio del calor. Las de 2 componentes funcionan en forma idntica a la anterior, slo que el catalizador viene aparte de la resina y se debe mezclar en el momento de la aplicacin.A base de agua: Estas lacas como en el caso de las tintas, tienen la ventaja de no tener disolventes orgnicos, por lo tanto no dan olor residual, ni contaminacin del ambiente. Sin embargo, an no cumplen todas las propiedades que ofrecen las lacas a base de disolvente.Sin Solventes (UV y EB): Estas lacas en la actualidad se han desarrollado en especial para dar un alto brillo y resistencia al calor, a papeles usados en la industria de los empaques flexiblesLas lacas UV (de secado ultravioleta) no requieren mucha inversin de equipo adicional, pero slo pueden aplicarse en poca cantidad (gramos por mt2). Las EB (Electrn Beam de curamiento con haz de electrones), se usan para recubrimientos de mucho espesor, pero el equipo para su aplicacin es muy costoso.

Tipos de LacasEn la industria de los empaques flexibles. Se usan indistintamente los siguientes tipos de lacas.a. Termoestables (Termoresistentes): Estas son usadas para dar a los empaques una resistencia al calor producida por las mordazas.b. Antiadherentes: Estas lacas son las fabricadas especialmente a base de silicona y se utilizan en especial para recubrimiento de papeles que a su vez se utilizan como base antiadherente de los papeles autoadhesivos. Tambin para la fabricacin de las toallas higinicas.c. Lacas Sanitarias: Estas se utilizan en especial para proteger los laminados a base de aluminio cuyo lado exterior sea ste, o tambin para proteger el aluminio cuando va sin ningn soporte. Un ejemplo es el aluminio utilizado para contratapas de tarros de leche en polvo.d. Termoplsticas (Termosellables): Estas son, como su nombre lo indica, utilizadas para ser termoselladas, ya sea consigo mismas a materiales plsticos diversos como polietileno, polipropileno, poliestireno, PVC, etc. Un ejemplo es el aluminio que se termosella a los vasos de poliestireno para yogurt.

1.2 INVESTIGACIN DE CAMPO Para poder comprobar algunos datos relacionados con la tinta se decidi a realizar una serie de pruebas, esto con el fin de ver cual es su comportamiento, que tiempo tardara en secar completamente una vez aplicada al material a imprimir, observar cuales son los factores que intervienen en el proceso de secado y si habr de adicionarle algn otro elemento para que pueda secar a tiempo.Estas pruebas tambin son con el propsito de que despus de su realizacin se llevara a cabo el planteamiento de dos propuestas para despus realizar diseo de la mquina y posteriormente la construccin de la misma.

Prueba nmero 1 Esta prueba se realizo con el solo propsito de observar que es lo que suceda al aplicarle calor a un pequeo tramo de banda de pvc termoencogible previamente entintado. Para esto se utilizo un tramo de 4.0157 x 8 pulg. de banda de pvc termoencogible y tres gotas de tinta (ver fig. 9), a la cual se le aplico el calor de un par de focos de 60W cada uno y el viento producido por un pequeo ventilador durante 10 segundos.Los focos fueron retirados al igual que el ventilador y la parte de banda entintada se toco con los dedos de las manos y se comprob que la tinta ya estaba seca, sin embargo, la tinta sec a tan solo 3 segundos de haberle aplicado calor y aire.

Fig. 9 Objetos para la prueba nmero 1

Prueba nmero 2En esta prueba tambin bastante sencilla se utilizo como en la prueba anterior un tramo de 4.0157 x 8 pulg. de banda de pvc termoencogible y tres gotas de tinta (ver fig. 10), solo que esta vez se utilizo un pequeo ventilador y se le aplico aire del mismo, tambin durante 10 segundos.Se retiro el ventilador y de igual manera que en la prueba anterior se toco con los dedos de las manos y se comprob que la tinta ya estaba seca, sin embargo, la tinta seco desde los 5 segundos a que se le comenz a aplicar el aire con el ventilador.

Figura 10 Objetos para la prueba nmero 2 Prueba numero 3 Para esta prueba tambin como en las anteriores se utiliz un tramo de 4.0157 x 8 pulg. de banda de pvc termoencogible y tres gotas de tinta (ver fig. 11), solo que esta vez se utilizaron nicamente 2 focos de 60W cada uno y se le aplico a la banda entintada el calor de estos, por un tiempo de 10 segundos.Al cabo del tiempo mencionado se retiraron los focos y de la misma forma que en las pruebas anteriores se toco con los dedos de las manos y se comprob que la tinta ya estaba seca, sin embargo, la tinta seco en tan solo 3 segundos.

Figura 11 objetos para la prueba numero 3

Prueba nmero 4Para esta prueba tambin de igual manera se utilizo un tramo de 4.0157 x 8 pulg. de banda de pvc termoencogible y tres gotas de tinta (ver fig. 12), solo que en esta ocasin no se ocupo nada mas, sino, que se tomo el tiempo en que la tinta secaba por si sola (al ambiente) y la tinta tardo para secar 7 segundos.

Fig. 12 Objetos para la prueba nmero 4

1.3 planteamiento de propuestasEl presente proyecto es con el fin de disear y construir una mquina que sea capaz de imprimir en banda de pvc termoencogible que tienen un ancho de 4.0157 pulg y un largo de aproximadamente 22047.2442 pulg. Cabe mencionar que dicha banda viene presentada en rollos de 22.0462 lb. Posteriormente se obtendr un rollo impreso con cualquier tipo de logotipo, siempre y cuando, sea a una sola tinta. Lo que se tiene pensado es producir sellos de garanta, para ser usados en los garrafones de agua que son envasados dentro del Instituto Tecnolgico de Orizaba. Esto con el fin de garantizar dicho producto a todas las personas que consumen el agua dentro de la institucin, ya que al no usar un sello de garanta en cada garrafn de agua, se corre el riesgo de que alguien le pueda introducir al mismo alguna materia o sustancia extraa que contamine el producto, o simplemente, que el garrafn sea llenado con agua no procesada en la purificadora y por lo tanto no apta para el consumo humano. Es por esto que se tiene la inquietud de construir una maquina de rotograbado, para que as la purificadora de agua de la institucin tenga su propio sello personalizado, es decir, con un diseo nico. Para que as de esta forma, si algn garrafn no llevase sello de garanta o este mismo estuviera roto; no se consuma el agua de dicho envase. Segn lo que hemos visto en el capitulo 1 acerca del funcionamiento del sistema de rotograbado nos planteamos 2 propuestas muy similares Propuesta 1 La primera propuesta consiste en una maquina que contiene todos lo elementos necesarios para funcionar correctamente (ver fig. 13A)

Figura 13A Propuesta numero 1 Figura 13B propuesta numero 1

Esta consta de un motor (amarillo), poleas (morado), un embrague (verde claro), estructura (rojo) y chumaceras (verde), adems de algunos otros elementos que mas adelante se explicaran. En la parte superior derecha de la maquina se tiene pensado instalar un par de focos de 60W cada uno y un ventilador, esto con el fin de que la tinta en el material impreso seque correctamente (ver fig. 13B).Pero de acuerdo a las pruebas realizadas anteriormente; la tinta tard en secar completamente tan solo 3 segundos con la ayuda del ventilador y el calor de los focos y sin la ayuda de tales aditamentos la tinta tardaba en secar tan solo 7 segundos. Por lo tanto llegamos a la conclusin de que poner focos e instalar un ventilador en la mquina seria causa de un mayor consumo de energa al estar esta en funcionamiento. Adems de que dichos aditamentos aumentaran el costo de la construccin de la misma, adems de que por las dimensiones que se tiene pensado darle a la maquina la tinta podra secar completamente sin la ayuda del ventilador y de lo focos.Por estas razones es que la propuesta numero 1 ser desechada y se har otra propuesta o si no se buscar mejorar sta, para la realizacin de la mquina.1.4 PROPUESTA DEFINITIVADespus de haber planteado y desechado una propuesta, se llego a la definitiva que para nuestro gusto fue la adecuada ya que tiene un buen diseo y ser totalmente funcional. En esta propuesta lo que se hizo fue tomar muy en cuenta la propuesta anterior solo que ahora se decidi disear la mquina nicamente con sus respectivos mecanismos y no poner ningn tipo de aditamento. (Ver fig. 14)

Figura 14 Propuesta definitiva.

Esta propuesta conservaba todo lo de la propuesta anterior excepto los focos y el ventilador; con esto se reducira el costo de fabricacin y el consumo de energa al estar la maquina funcionando.Adems de que esta mquina no tendr ningn problema con el secado de la tinta, ya que de acuerdo a las pruebas realizadas anteriormente se pudo constatar que la tinta tarda en secar por si sola un tiempo de 7 segundos y debido a las dimensiones de la mquina, la banda impresa tardara unos 8 segundos en terminar su recorrido y enrollarse.

C A P I T U L O II

DISEO Y CALCULO

DEL PROTOTIPO

2.1 DISEO DEL PROTOTIPO

Al comenzar con el diseo de nuestra mquina, decidimos que para que esta tenga una forma ms entendible se tena que dividir en cuatro partes fundamentales (ver fig. 15) que son:

1- Estructura.2- Sistema Operativo (Mecanismos).3- rea de Impresin.4- Instalacin Elctrica.

Figura 15 diseo del prototipo2.2 EstructuraSera una parte fundamental en la construccin del prototipo, ya que tiene la funcin que en su interior estarn montados y acoplados las partes principales del equipo, las cuales son el sistema operativo (Mecanismos), rea de Impresin e Instalacin Elctrica; dicha estructura soportara todas las cargas de los todos los elementos mecnicos, adems de su propio peso, cargas de funcionalidad y acciones exteriores de variadas formas.La estructura principal ser hecha de ngulo 1/8 de Pulg. Se considero as porque estos suelen ser ms econmicos, tienen muy buena durabilidad y son los ms adecuados para la construccin del prototipo ya que tienen muy buena dureza, tenacidad adems que son maleables a la hora de darle corte la estructura, que estar constituida en dos partes (ver plano S1-01,02,03,04) que son las siguientes. La primera parte de la estructura estar colocada en la parte derecha a 70.86 pulg. de altura por 15.74 pulg. m de ancho y su longitud ser de 76.37 pulg., se decidi colocarla en esta parte con el fin de que cuando se est imprimiendo el usuario tenga muy fcil acceso al manejo e inspeccin del rotograbado es decir que pueda regular la tinta as como agregar ms de la misma, calibrar y regular el curso de la bobina de PVC termoencogible, cuando este pasa por el rea de impresin, adems de verificar que no haya ninguna imperfeccin en las cuchillas que quitan el excedente de tinta que lleva el rodillo impresor de cobre, todo esto para lograr la impresin. Tambin podr manipular la maquina por medio de su panel de control, en esta parte se ensamblara el rea de impresin y el panel de control que entra en la instalacin elctrica. La segunda parte de la estructura tendr 31.40 pulg. de altura por 15.74 pulg. de ancho y su longitud ser de 76.37 pulg. estar colocada en la parte izquierda con la finalidad de que el operador tenga mejor acceso a los elementos mecnicos desde el montaje hasta el reemplazo de las mismas(en caso de ocurrir alguna falla), todas estas acciones se harn sin afectar al rea de impresin, en esta parte se encontraran todos los elementos que la hacen que la maquina sea funcional desde las chumaceras hasta las poleas, En esta parte estar ensamblado el sistema operativo (Mecanismos) incluyendo el motor que es parte de la instalacin elctrica (ver Figura 16).

Figura 16 Estructura principal

2.3 SISTEMA OPERATIVO (MECANISMOS).El sistema operativo (Mecanismos) ser el lugar donde se lleve a cabo todo el conjunto y funcionamiento de los elementos mecnicos (ver figura 17), estos permitirn que la maquina haga su funcin principal que es imprimir. A continuacin se muestran los elementos y clculos necesarios para la construccin de la maquina.

Figura 17 sistema operativo (mecanismos).

Flecha Redondo de acero AISI 1018.Estos elementos conform a la existencia comercial de ellos y los clculos realizados que a continuacin se mostraran, tendrn un dimetro de 1 pulg. y sern de acero al carbono AISI 1018, solo funcionaran como ejes y no para transmitir potencia se analizo que solo dos elementos estarn sometidos a un peso mayor que la de las propias barras, las cual es la barra donde se desembobinar la pelcula de PVC y la otra donde se embobinara la misma y analizaremos los datos obtenidos si es factible o no el uso de ellas (ver plano S2-08,11).Su dureza hacen que su confiabilidad sea total, sus cortes y medidas de longitud sern diferentes a como lo requiera el elemento al cual se va a montar, estar ensamblada con chumaceras en sus extremos de una pulgada de dimetro interior y servir de apoyo a lo que sern las poleas, engranes, clutch y catarinas. Se eligi por sus siguientes caractersticas porque son de calidad especial, es fcilmente soldable por todos los procesos de soldadura y las soldaduras y juntas resultantes, son de alta calidad. Los aceros son aleaciones de hierro carbono, aptas para ser deformadas en fro y en caliente, generalmente el porcentaje de carbono no excede del 1,76%. El acero se obtiene sometiendo el arrabio a un proceso de descarburacin y eliminacin de impurezas llamado afino (oxidacin del elemento carbono) Atendiendo al porcentaje de carbono (ver tabla 1), los aceros se clasifican en:

Aceros hipoentectoides: Si su porcentaje de carbono es inferior al punto S (entectoide), o sea al 0,89% de carbono.Aceros hiperentectoides Si su porcentaje de carbono es superior al punto S Desde el punto de vista de su composicin, los aceros se pueden clasificar en dos grandes grupos:Aceros al carbono: Formados principalmente por hierro y carbono.Aceros aleados: Contienen, adems del carbono otros elementos en cantidades suficientes como para alterar sus propiedades como dureza, puntos crticos, tamao del grano, templeabilidad, resistencia a la corrosin.

Tabla. 1 Propiedades Qumicas de la Barra de acero 1018.

AISI 1018 es un acero mejor para las piezas carburadas, puesto que produce un caso ms duro y ms uniforme. Tambin tiene caractersticas mecnicas ms altas. (Ver tabla 2)Usos tpicos Conveniente para las piezas que requieren la formacin en fro, tal como prensar, flexin, o estampar. Especialmente conveniente para las piezas carburadas que requieren base suave y alta dureza superficial, tal como engranajes, los piones, trinquetes, flechas etc.

Tabla. 2 Propiedades Mecnicas de la Barra de acero 1018.

Clculos para la seleccin de la barra de acero 1018

Las diferentes condiciones a las cuales estar expuesta la pieza son: Esfuerzo Normal de Flexin como se muestra en la figura () como se menciono en un principio la barra de acero 1018 estarn cargando una bobina de PVC Termoencogible con un peso de 22.0462 lb con las siguientes formulas que se muestran, segn Robert L. Norton del libro Diseo para Elementos de Maquinaria, M. F. spotts, T. E. Shoup en el libro Elementos De Maquinas y Marks Manual Del Ingeniero Mecnico.T. Baumeister E. Avallome T. Baumeiste IIISe pueden obtener los siguientes datos para una mejor decisin si es viable o no la seleccin y utilizacin de esta barra de acero AISI 1018 en el prototipo. Nota: Las descripciones de las literales estn en la pgina (54)Los siguientes datos que estar sometida la barra acero AISI 1018 son: P = 22.0462 lb l = 17 in D = 1 in El rea de la Seccin transversal de la barra es: A= A= = 0.7853

Ahora el esfuerzo normal de Flexin para una sola barra que tiene una longitud de 17 in. Estar cargando la bobina de PVC termoencogible con un peso de 22.0462 lb es: = = = 28.0736 psi Es decir que el esfuerzo normal a la flexin es 28.0736 psi entonces observamos que en la tabla () la barra soportara la fuerza extensible sin ningn problema sin que se deforme o fracture, comparando los datos obtenidos, se concluye que el esfuerzo de 28.0736 psi es el esfuerzo mximo que se puede ejercer en la pieza.

Entonces si utilizamos el esfuerzo normal de Flexin se puede obtener la deformacin unitaria tal y como muestra la formula obtenemos: = = = 9.4523 x in

Consultando la tabla de propiedades mecnicas de la barra de acero 1018 se obtiene su modulo de elasticidad (ver tabla 3) entonces se aplica para obtener la deformacin Axial que es:

= = = 1.6069 x in

Tabla 3 Propiedades Mecnicas del Acero AISI 1018

Por estos clculos realizados comparamos nuestros resultados con las tablas establecidas y consideramos que la barra de acero AISI 1018 si es factible para el uso que se requiere en la maquina. A continuacin se muestran la descripcin de las respectivas literales ocupadas en las formulas anteriores:A = rea de la Seccin de la Barra.D = Dimetro de La Barra.E = Modulo de Elasticidad del Acero al Carbono.l = Longitud de la Barra.P = Carga que se aplica a la barra. (sigma) = Esfuerzo Promedio. (psilon) = Deformacin o Alargamiento unitario esto es adimensional pero en Ingeniera se puede referir en pulgadas. (Delta)= Deformacin Axial.

273INGENIERIA MECANICAChumacerasLa chumacera es una pieza de acero o de hierro fundido formada por dos mitades unidas entre s con tornillos guas (ver figura 18). La chumacera en su superficie cilndrica interior, posee un revestimiento de metal antifriccin (Babbit), para disminuir la fuerza de friccin entre el eje y la chumacera.

Figura 18 Chumaceras

Las chumaceras se componen de un rodamiento rgido de bolas con anillo interior extendido y un alojamiento (housing) hecho de hierro fundido (alto grado) o de acero prensado, disponibles en variadas formas. La superficie exterior del rodamiento y la superficie interna de la chumacera tienen forma esfrica, lo que permite compensar un cierto grado de desalineacin:

Las chumaceras se clasifican en:

a)Chumaceras de piso.

b)Chumaceras de pared de 4 agujeros.

c)Chumaceras de pared de 2 agujeros.

d)Chumaceras de cartucho

e)Chumaceras redondas de 4 agujeros

f)Chumaceras colgantes

g)Chumaceras tensoras

Los rodamientos o repuestos de chumacera tienen 2 tipos diferentes formas de fijacin al eje:

Mediante prisioneros con cabeza esfrica ubicados en el extremo alargado del anillo Interior. Series UC, UCX, AS, UR, AR, UCS, ASS.

Mediante un collarn excntrico el cual se inserta en el extremo del anillo interior girndolo en el sentido de la rotacin del eje. Series UEL, AEL, JEL, REL, UELS, AELS, JELS.

Mediante un adaptador cnico (manguito de fijacin). Series UK; UKX.

Las chumaceras con rodamientos de bolas pueden ser relubricables y no relubricables, la seleccin del tipo depende de las necesidades de la aplicacin.

Para la seleccin de las chumaceras que se montaran en la maquina nos basamos primeramente a la seccin transversal de la flecha redondo que es de 1 pulgada despus consultamos las siguientes tablas que se encuentran en el mercado y seleccionamos la siguiente chumacera de pared con 2 agujeros la cual cumple con las condiciones requeridas que necesitamos (ver planos S2-04,08,09,10,11 Y 13) pues estas no transmiten ruido e eliminan la vibracin cuando se estn girando las flechas estas chumaceras se adaptan de manera ideal a continuacin se muestra la seleccin por medio de la tabla comercial NTN chumaceras (ver Tabla 4).

Clave de chumacera seleccionada:

1 Chumacera :F-UCFM205-100/LP03 F-UC205-100D1/LP03 FM205 1.3 Lb

Tabla 4 Tabla comercial de seleccin de chumaceras NTN

Motor Este elemento se encuentra especificado en el sistema elctrico, pues el prototipo se divido en cuatro partes pero decidimos incluirlo en el sistema dos, que es el sistema operativo (Mecanismos) pues, en l se basa el sistema de transmisin de velocidad y se llega a la siguiente seleccin de los dems elementos que son las poleas, bandas, cadena, resortes, catarinas y engranes.Segn el anlisis, una bobina de PVC termoencogible se debe de imprimir en un rango de 25 a 30 minutos para ello requerimos un motor elctrico que nos d una velocidad angular de 182.7364 rad/seg. (Ver planos S4-01,02 y 03) Para ello consideramos lo siguiente.

POR QU EL MOTOR JAULA DE ARDILLA

Dentro del universo de motores elctricos, el motor jaula de ardilla es el ms comn y de uso ms generalizado por diversas razones:Bajo costoBajo mantenimientoFcil de adquirirAlto grado de proteccinPocos componentesRobusto

Por carecer de chispas internas, puede instalarse en ambientes de riesgo.Con el avance de la electrnica de potencia, hoy en da es el motor ms prctico para realizar aplicaciones en donde se requiere variacin de velocidad, llegando incluso a desplazar el motor de corriente contina.

EL LUGAR DE INSTALACIN.

Por norma, todos los motores estn diseados para operar en un ambiente con temperatura no superior a 40 C y en una altura no superior a 1000 metros sobre el nivel del mar. La instalacin en cualquier ambiente por encima de estas condiciones har que el motor deba ser operado a una carga menor de la nominal.Ciertamente, esto sucede porque las propiedades refrigerantes disminuyen. La vida til de un motor est principalmente en su devanado. Si la refrigeracin es insuficiente, el devanado se debilita y sufre daos severos. Generalmente, los motores jaula de ardilla estn refrigerados mediante aire. A mayor altitud sobre el nivel del mar, el aire toma una densidad mayor y a una misma velocidad, se tendr menor flujo de aire. En cuanto a la temperatura ambiente, es necesario garantizar que el motor no tendr una elevacin de temperatura tal que lo haga tener un calentamiento por encima de su lmite trmico (definido por su clase de aislamiento).

Como Opera.

Fueron los primeros motores utilizados en la industria. Cuando este tipo de motores est en operacin, desarrolla un campo magntico rotatorio, pero antes de que inicie la rotacin, el estator produce un campo estacionario pulsante.Para producir un campo rotatorio y un par de arranque, se debe tener un devanado auxiliar defasado 90 con respecto al devanado principal. Una vez que el motor ha arrancado, el devanado auxiliar se desconecta del circuito. Debido a que un motor de corriente alterna (C.A.) monofsico tiene dificultades para arrancar, est constituido de dos grupos de devanados: El primer grupo se conoce como el devanado principal o de trabajo, y el segundo, se le conoce como devanado auxiliar o de arranque. Los devanados difieren entre s, fsica y elctricamente. El devanado de trabajo est formado de conductor grueso y tiene ms espiras que el devanado de arranque.

Tipos y caractersticas

Los motores monofsicos han sido perfeccionados a travs de los aos, a partir del tipo original de repulsin, en varios tipos mejorados, y en la actualidad se conocen:1. Motores de fase partida:

En general consta de una carcasa, un estator formado por laminaciones, en cuyas ranuras aloja las bobinas de los devanados principal y auxiliar, un rotor formado por conductores a base de barras de cobre o aluminio embebidas en el rotor y conectados por medio de anillos de cobre en ambos extremos, denominado lo que se conoce como una jaula de ardilla. Se les llama as, por que se asemeja a una jaula de ardilla. Fueron de los primeros motores monofsicos usados en la industria, y an permanece su aplicacin en forma popular. Estos motores se usan en: mquinas herramientas, ventiladores, bombas, lavadoras, secadoras y una gran variedad de aplicaciones; la mayora de ellos se fabrican en el rango de 1/30 (24.9 W) a 1/2 HP (373 W).

2. Motores de arranque con capacitor:

Este tipo de motor es similar en su construccin al de fase partida, excepto que se conecta un capacitor en serie con el devanado de arranque para tener un mayor par de arranque. Su rango de operacin va desde fracciones de HP hasta 15 HP. Es utilizado ampliamente en muchas aplicaciones de tipo monofsico, tales como accionamiento de mquinas herramientas (taladros, pulidoras, etctera), compresores de aire, refrigeradores, etc.

3. Motores con permanente:

Utilizan un capacitor conectado en serie con los devanados de arranque y de trabajo. El crea un retraso en el devanado de arranque, el cual es necesario para arrancar el motor y para accionar la carga. La principal diferencia entre un motor con permanente y un motor de arranque con capacitor, es que no se requiere switch centrfugo. stos motores no pueden arrancar y accionar cargas que requieren un alto par de arranque.

3. Motores de induccin-repulsin:

Los motores de induccin-repulsin se aplican donde se requiere arrancar cargas pesadas sin demandar demasiada corriente. Se fabrican de 1/2 HP hasta 20 HP, y se aplican con cargas tpicas como: compresores de aire grandes, equipo de refrigeracin, etc.

4. Motores de polos sombreados:

Este tipo de motores es usado en casos especficos, que tienen requerimientos de potencia muy bajos. Su rango de potencia est comprendido en valores desde 0.0007 HP hasta 1/4 HP, y la mayora se fabrica en el rango de 1/100 a 1/20 de HP. La principal ventaja de estos motores es su simplicidad de construccin, su confiabilidad y su robustez, adems, tienen un bajo costo. A diferencia de otros motores monofsicos de C.A., los motores de fase partida no requieren de partes auxiliares (capacitores, escobillas, conmutadores, etc.) o partes mviles (switches centrfugos). Esto hace que su mantenimiento sea mnimo y relativamente sencillo.

Partes fundamentales de un motor elctrico

Dentro de las caractersticas fundamentales de los motores elctricos, stos se hallan formados por varios elementos, sin embargo, las partes principales son: el estator, la carcasa, la base, el rotor, la caja de conexiones, las tapas y los cojinetes. No obstante, un motor puede funcionar solo con el estator y el rotor. (Ver figura 19) Estator

El estator es el elemento que opera como base, permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la rotacin del motor. El estator no se mueve mecnicamente, pero si magnticamente. Existen dos tipos de estatores.

1-Estator de polos salientes 2-Estator rasurado

El estator est constituido principalmente de un conjunto de lminas de acero al silicio (y se les llama paquete), que tienen la habilidad de permitir que pase a travs de ellas el flujo magntico con facilidad; la parte metlica del estator y los devanados proveen los polos magnticos. Los polos de un motor siempre son pares (pueden ser 2, 4, 6, 8, 10, etc.,), por ello el mnimo de polos que puede tener un motor para funcionar es dos (un norte y un sur).

Rotor

El rotor es el elemento de transferencia mecnica, ya que de l depende la conversin de energa elctrica a mecnica. Los rotores, son un conjunto de lminas de acero al silicio que forman un paquete, y pueden ser bsicamente de tres tipos:

a) Rotor ranurado b) Rotor de polos salientes c) Rotor jaula de ardilla.

Carcasa

La carcasa es la parte que protege y cubre al estator y al rotor, el material empleado para su fabricacin depende del tipo de motor, de su diseo y su aplicacin. As pues, la carcasa puede ser: a) Totalmente cerrada b) Abierta c) A prueba de goteod) A prueba de explosionese) De tipo sumergible

Base

La base es el elemento en donde se soporta toda la fuerza mecnica de operacin del motor, puede ser de dos tipos: a) Base frontal b) Base lateral

Caja de conexiones

Por lo general, en la mayora de los casos los motores elctricos cuentan con caja de conexiones. La caja de conexiones es un elemento que protege a los cojinetes o rodamientos que soportan la accin del rotor. Cojinetes Tambin conocidos como rodamientos, contribuyen a la ptima operacin de las partes giratorias del motor. Se utilizan para sostener y fijar ejes mecnicos, y para reducir la friccin, lo que contribuye a lograr que se consuma menos potencia. Los cojinetes pueden dividirse en dos clases generales: a) Cojinetes de deslizamiento Operan el base al principio de la pelcula de aceite, esto es, que existe una delgada capa de lubricante entre la barra del eje y la superficie de apoyo. b) Cojinetes de rodamiento - Se utilizan con preferencia en vez de los cojinetes de deslizamiento por varias razones: Tienen un menor coeficiente de friccin, especialmente en el arranque. Son compactos en su diseoTienen una alta precisin de operacin. No se desgastan tanto como los cojinetes de tipo deslizante. Se remplazan fcilmente debido a sus tamaos estndares

Fig. 19 Diagrama del Motor de HP

Motores monofsicos 29 Informacin general

Normas. El programa de fabricacin de los motores monofsicos en de induccin "jaula de ardilla" (ver figura 20) cumplen con lo establecido en la publicacinNEMAMG-1-1993 yNMX-J-75-1985.

Figura 20 Motor

Datos elctricos, Tensin y Frecuencia.

Los motores pueden operarse a plena carga en redes elctricas, en las que a frecuencia nominal la tensin vara +10% de la nominal.

Tensiones nominales:

127 V, 60 Hz.220V, 60 Hz.

Potencia

La potencia nominal y el factor de servicio indicados en las tablas de seleccin, son vlidos para servicio continuo con tensin y frecuencia nominales, una temperatura ambiente de 40C y una altura de instalacinde hasta 1000 m.s.n.m. 33C a 2400 m.s.n.m.(Metros sobre el nivel del mar).

Conexin a la red

La tablilla de conexiones es de fcil acceso y con terminales claramente identificadas. La placa de caractersticas contiene el diagrama de conexin.

Proteccin elctrica Todos los motores hasta 0.75 CP(Caballos de Potencia Segn tabla se de seleccin de motores Siemens) tienen un protector trmicoincorporado. Los motores desde 1 CP hasta 2 CP, recomendamos protegerlos mediante guardamotores.

Sistemas de arranque

Se fabrican los motores para los sistemas de arranque por capacitor y arranque por fase dividida. En ambos sistemas un microinterruptorencapsulado a prueba de polvo, realiza eficientemente la desconexin del devanado de arranque.

Datos mecnicos

Tipo de montaje.Para las diversas aplicaciones fabricamos diferentes tipos de montaje:

Con base rgida. Con base flotante. Con base rgida, brida "C" y flecha roscada. Sin base, brida "C" y flecha roscada.

Sentido de giro

El sentido de giro normal del motor es el de las manecillas del reloj, viendo el motor del lado de la flecha. Para cambiar de rotacin basta conintercambiar dos terminales en la tablilla de conexiones. Los motores con brida "C" y flecha roscada se proveen con rotacin fija.

Posicin de montaje

Nuestros motores pueden instalarse en posicin horizontal o vertical, con la flecha hacia arriba o hacia abajo.

Proteccin mecnica La forma de proteccin de los motores monofsicos corresponde a la designacin: "tipo abierto a prueba de goteo salpicaduras"

Carcasa y tapas La carcasa es de lmina de hierro de alta calidad y las tapas de aluminio estan diseadas para soportar alto esfuerzo mecnico y proporcionarsoporte rgido al rotor.

Rodamiento Los motores se suministran con baleros de bolas con doble sello, lubricados de por vida.

Enfriamiento Los motores estn provistos de un ventilador radial de material termoplstico, el cual enfra al motor independientemente del sentido de giro del mismo.

Pintura (color naranja) La pintura es a base de zinc para evitar corrosin por ambientes hmedos o agresivos. Aplicacin del motor con arranque por fase dividida, 4 polos estn diseados con un moderado par de arranque, para aplicaciones que no requieren alto par de arranque, tales como: extractores de aire,lavadoras, mecanismos y aparatos de aire acondicionado. Se puedensurtir con base rgida o con base flotante, con rodamientos de bolas. Cuando se requiere de una operacin silenciosa o eliminar vibraciones, serecomienda la aplicacin de un motor de fase dividida con base flotante.

Aplicaciones de los motores monofsicos

Aire acondicionado

Compresores de aire

Bombas para agua Sistema de transmisin de movimiento o potencia.

En la siguiente tabla 5 se muestra la seleccin del motor de HP con clave 1 RF3054-4YF31 con instructivo de instalacin elctrica, decidimos esto, por lo que se analizo anteriormente vemos que cumple con las caractersticas requeridas y observamos que es factible para los usos que se requiere.A continuacin se muestra la tabla comercial de la seleccin del motor de Hp de marca Siemens. Tabla 5 Tabla para la seleccin de un Motor comercial Siemens.Poleas.Las poleas son ruedas que tienen el permetro exterior diseado especialmente para facilitar el contacto con cuerdas o correas. En toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta (ver figura 21).

Figura 21 Diagrama de PoleasEl cuerpo es el elemento que une el cubo con la garganta. En algunos tipos de poleas est formado por radios o aspas para reducir peso y facilitar la ventilacin de las mquinas en las que se instalan.El cubo es la parte central que comprende el agujero, permite aumentar el grosor de la polea para aumentar su estabilidad sobre el eje. Suele incluir un chavetero que facilita la unin de la polea con el eje o rbol (para que ambos giren solidarios). La garganta (o canal) es la parte que entra en contacto con la cuerda o la correa y est especialmente diseada para conseguir el mayor agarre posible. La parte ms profunda recibe el nombre de llanta. Puede adoptar distintas formas (plana, semicircular, triangular...) pero la ms empleada hoy da es la trapezoidal. Las poleas empleadas para traccin y elevacin de cargas tienen el permetro acanalado en forma de semicrculo (para alojar cuerdas), mientras que las empleadas para la transmisin de movimientos entre ejes suelen tenerlo trapezoidal o plano (en automocin tambin se emplean correas estriadas y dentadas) (ver figura 22)

Figura 22 Tipos de Poleas.Para este caso tenemos una polea de correa que es de mucha utilidad para acoplar motores elctricos a otras mquinas (compresores, taladros, ventiladores, generadores elctricos, sierras...) pues permite trasladar un movimiento giratorio de un eje a otro. Con este tipo de poleas se construyen mecanismos como el multiplicador de velocidad, la caja de velocidad y el tren de poleas.A continuacin se muestra la tabla de seleccin de poleas la cual usamos para el clculo de nuestro sistema.

Tabla 6 Tabla de seleccin de Poleas Comerciales marca SKF.

Para el sistema de transmisin de velocidad se seleccionaron los siguientes elementos 2 poleas de 3 in clave PHP 1-B86-SDS y una de 2 vas de 3 in PHP 1-B34-SH, 2 poleas de 5 in clave PHP-1B50TB, 2 poleas de 5 in con clave PHP 1-B50TB y 1 de 10 in clave PHP-1B94TB. (Ver planos S2-01,02,03,04,24,25,26,27,28,29 y 30)Determinamos que la bobina de PVC termoencogible se imprimir en un periodo de 25 a 30 minutos se tiene que elaborar un sistema de transmisin de velocidad con poleas basndonos a la velocidad angular del motor, se hicieron los siguientes clculos para las poleas que se seleccionaron conform en el catalogo (ver figura 23) Figura 23 Sistema de Poleas.

Clculo de Relacin de Velocidad de la Polea A de 3 in hacia la Polea B de 5 in obteniendo los siguientes resultados. (Ver figura 24)ver Figura 24 Poleas de 3 y 5 in

Datos para obtener la velocidad radial de la polea de 5 in, ya que la polea de 3 in estar montada en la flecha de salida del motor, la cual tendrn las mismas revoluciones de salida del motor y es: Motor = HP Velocidad Radial = 182.736 Ahora con las siguientes formulas extradas de los libros Teora De Las Maquinas Y Mecanismos. Joseph Edward Shigley. John Joseph Vicker Jr. Cinemtica De Las Maquinas. Guillet. Mecanismos y Dinmica De MaquinariaHamilton H. Mabie.Fred w. Ocvird. Podemos obtener la velocidad angular y los dimetros primitivos de la polea de 5 in entonces: Nota: la descripcin de las literales estn en la pgina (76)Con esta frmula se obtiene los Dimetros Primitivos de Polea A y B. Dp = De htLos dimetros exteriores de las poleas A y B son:De Polea A = 3 in De Polea B = 5 in Ahora la altura total de las poleas A y B son:htPA = 0.5 in htPB = 0.5 inEntonces si sustituimos los datos obtenidos en la formula tenemos los dimetros primitivos:Dp = De htDpPA = 3 in 0.5 in = 2.5 inDpPB = 5 in 0.5 in = 4.5 inContinuamos con el clculo de la velocidad angular de la polea de 5 in con la siguiente formula y ahora es: PB =

Lo cual quiere decir que la velocidad angular de la polea B de 5 in es:

PB = = 101.520

Descripcin De Los Datos.

De = Dimetro Exterior.

Dp = Dimetro Primitivo.

DpPA = Dimetro Primitivo de Polea A.

DpPB = Dimetro Primitivo de Polea B.

ht= Altura Total.

htPA = Altura Total De polea A.

htPB = Altura Total De polea B.

Motor = Potencia Del motor Requerido

= Velocidad Radial Del Motor.

Clculo De Relacin De Velocidad de la Polea A de 3 in hacia la Polea E de 10 in se obtienen los siguientes resultados. (Ver figura 25)Fig. 25 Poleas de 3 y 10 in.

Nota: la descripcin de las literales estn en la pgina (79)Datos del motor y las poleas de A y E:Motor = HP Velocidad Radial De Polea A = 182.736 Con esta frmula se obtiene los Dimetros Primitivos de Polea A y E. Dp = De htLos dimetros exteriores de las poleas A y E son:De Polea A = 3 in De Polea E = 10 in

Ahora la altura total de las poleas A y E son:

htPA = 0.5 inhtPB = 1 in

Entonces si sustituimos los datos obtenidos tenemos en la formula los dimetros primitivos:

Dp = De htDpPA = 3 in 0.5 in = 2.5 inDpPE = 10 in 1 in = 9 in

Continuamos con el clculo de la velocidad angular de la polea E de 10 in con la siguiente formula y ahora es:

PE =

Lo cual quiere decir que la velocidad angular de la polea E de 10 in es:

PE = = 50.760

Descripcin De Los Datos.

De = Dimetro Exterior.

Dp = Dimetro Primitivo.

DpPA = Dimetro Primitivo de Polea A.

DpPE = Dimetro Primitivo de Polea E.

ht= Altura Total.

htPA = Altura Total De polea A.

htPE = Altura Total De polea E.

Motor = Potencia Del motor Requerido

= Velocidad Radial En Polea E.

Clculo De Relacin De Velocidad de la Polea A de 3 in hacia la Polea de 3 in se obtienen los siguientes resultados. (Ver figura 26)Fig. 26 Poleas 3 y 3 in.

Nota: la descripcin de las literales estn en la pgina (82)Datos del motor:Motor = HP En la flecha estn montadas las poleas E de 10 In y la polea F de 3 in, en el clculo anterior la velocidad angular de la polea E de 10 in es de 50.760 entonces por consecuencia la polea F de 3 in tiene la misma velocidad angular puesto que estn puestas en la misma flecha entonces:Velocidad Radial De Polea F es de = 50.760

Con esta frmula se obtiene los Dimetros Primitivos de Polea E y F: Dp = De htLos dimetros exteriores de las poleas F y G son:De Polea F = 3 in De Polea G = 3 in Ahora la altura total de las poleas F y G son: htPF = 0.5 inhtPG = 0.5 inEntonces si sustituimos los datos obtenidos en la formula tenemos los dimetros primitivos:Dp = De htDpPF= 3 in 0.5 in = 2.5 inDpPG= 3 in 0.5 in = 2.5 inContinuamos con el clculo de la velocidad angular de la polea G de 3 in con la siguiente formula y es: PG = Ahora sustituimos los datos en la formula y tenemos: PG = = 50.760 Todos estos resultados obtenidos quieren decir que es la velocidad que deseamos, y que en su seleccin por medio de tablas en el uso del sistema de velocidad, son factibles para usarse en la maquina.

Descripcin De Los Datos.

De = Dimetro Exterior.

Dp = Dimetro Primitivo.

DpPF = Dimetro Primitivo de Polea F.

DpPG = Dimetro Primitivo de Polea G.

ht= Altura Total.

htPF = Altura Total De polea F.

htPG = Altura Total De polea G.

Motor = Potencia Del motor Requerido

= Velocidad Radial En Polea G.

Bandas o Correas.Las bandas (ver figura 27) sern un factor muy importante ya que son las encargadas de transmitir movimiento entre los ejes montados sobre las poleas que tendr la maquina.

Fig. 27 Bandas o correas en V.Es un elemento mecnico muy flexible utilizado para transmitir potencia o si se desea transmitir velocidad, cuando existen poleas unidas a flechas o ejes. Su apariencia es la de una lnea unida extremo con extremo, con una seccin trasversal que vara segn sea su tipo.Materiales de elaboracinAl principio eran elaboradas con fibras naturales con cuero de animales y se utilizaban en mquinas en donde la exactitud de la transmisin no fuera determinante. La duracin depende de su uso, mantenimiento y trato, pero las de cuero o las de fibras naturales se fueron haciendo obsoletas por desgastarse rpidamente. Las que actualmente se utilizan estn elaboradas de alambres con caucho a su alrededor, son ms resistentes, durables y permiten tener una trasmisin poco ruidosa y libre de patinajes, a estas se les puede aadir una capa de fibras sintticas baadas en caucho para protegerlas.

MontajeA comparacin de la transmisin por engranes la transmisin por banda es poco ruidosa, ms econmica y permite ser utilizada en ejes o flechas que no estn paralelas, su desventaja material ms importante es su rpido desgaste y su posible ruptura inmediata.Las bandas pueden transmitir la potencia entre dos o ms poleas siempre que sean del mismo tipo, adems pueden doblarse cuando las flechas o ejes no estn paralelos, a excepcin de las bandas sin deslizamiento. Al instalarse se debe tensar conforme a especificaciones por correr el riesgo de salirse de la polea. Cuando se deslizan rechinan, estos rechinidos se evitan con agentes antipatinajes.Tipos de bandasEn una primera distincin existen bandas deslizantes y no deslizantes, las segundas son las dentadas.Bandas deslizantes:Banda planaFue la primera que se utiliz, y se usa en donde existen poleas planas y abombadas. Son muy baratas pero patinan fcilmente. Estn elaboradas, comnmente, en caucho sin reforzamiento de alambres con proteccin de fibras. Banda plana tipo listnSon muy delgadas y estn elaboradas tanto en plstico como con fibras sintticas. Se usaban en el sistema sintonizador de los radios antiguos.

Banda plana de costillaEs utilizada en motores de ms de 100 H.P. por patinar poco. Se asemeja a un arreglo entre una banda plana y varias en V, quedando la superficie plana sin contacto con la superficie horizontal de la polea. Es ms resistente que la plana o la V, aunque no menos flexible. Est muy propensa a calentarse por su considerable rea de contacto con las poleas.Banda en VEs menos propensa al patinaje que la banda plana. Se utiliza con poleas acanaladas y ajustables en donde la transmisin debe ser por lo menos continua. Las que se encuentran en los automviles son de caucho con alambres y proteccin de fibra. Adems de ser ampliamente utilizada en la industria mecnica. Banda en V ajustableCuando una banda est sujeta a trabajo rudo e intenso la mayor de las veces no se daa toda completa, sino por secciones, debido a esto existen bandas ajustables que estn formadas por secciones pequeas que quedan unidas con una grapa remache removible para posibilitar su adaptabilidad a las condiciones de trabajo y a la distancia existente entre poleas. Es como armar pieza por pieza, pero tiene la desventaja de que los elementos de unin se deterioran ms que las secciones elaboradas en caucho. Se les encuentra en mquinas de trabajo rudo y en ambientes extremos como en las minas.

Bandas no deslizantes:Banda plana dentadaCuando se necesita una transmisin flexible lo ms exacta posible y que est libre de patinajes se recurre a la banda dentada, muy utilizada cuando hay engranes unidos a las flechas o ejes. Sus dientes se acoplan perfectamente a los engranes por lo que no patinan, pero existe el riesgo de perderlos si estn muy tensas. Son muy utilizadas en situaciones donde debe existir sincronizacin como es el caso del rbol de levas y el cigeal en los automviles. Tambin se le conoce como banda de sincronizacin.Banda en V dentadaSemejante a la anterior, pero con la ventaja de evitar en mayor medida los rechinidos y patinajes pronunciados con el cambio de temperatura.Por sus caractersticas en resistencia y costo vemos que la banda en V es factible para poder utilizarla en el sistema de transmisin de velocidad para ello de la siguiente tabla comercial se seleccionaron las siguientes bandas en V dependiendo de la longitud de separacin de cada elemento, para este caso segn la tabla comercial de la marca Power King se seleccionaron las siguientes bandas que irn puestas en las poleas como se muestra a continuacin:En el sistema de transmisin de velocidad estarn las poleas unidas con sus respectivas bandas con clave: Polea de 2 vas de 3 in hacia la Polea de 5 in es la Banda A 59Polea de 3 in hacia la Polea de 3 in es la banda A 24Polea de 2 vas de 3 in hacia Polea de 10 in es la Banda A 50Polea de 5 in hacia Embrague de 7 in es la Banda A 61.

A continuacin se muestra la tabla para la seleccin de correas o bandas comerciales de la marca Power King V- Belts

Tabla 7 Seleccin de correas o Bandas marca Power King.

CatarinasSu funcin es transmitir potencia y velocidad al engrane apoyado por una cadena. Las catarinas son fabricados en acero estructurado generalmente en 1045, con dientes cortados a la flama (ver figura 28). Cualquier tipo de catarinas que sea se analiza una interaccin adecuada entre la cadena y los dientes para una operacin ptima y mxima duracin.

Figura 28 Catarinas Comerciales marca SKF

ANALISIS COMPARATIVO ENTRE VARIOS TIPOS DE MATERIALES Y ACABADOS DE LOS DIENTES DE LAS CATARINASSe considera lo optimo (A) para el funcionamiento y rendimiento de cadena y sprocket con dientes cortados a mquina, fabricados de acero y con dientes endurecidos. Lo contrario de lo que se piensa, un sprocket con dientes bien diseados y bien fabricados, an con dientes endurecidos, no perjudica a la cadena. (Ver tabla 8)

Costo de la piezaResistencia de sprocket en generalFabricados en acero (dientes) cortados a mquina y endurecidosDientes cortados a la flama y endurecidosDientes sin endurecer cortados a la flamaFundidos en acero sin dientes endurecidosFundidos en acero con dientes endurecidosExactitud y acabado de los dientesResistencia de los dientes al desgasteEn hierro colado o hierro grisTabla 8 Anlisis comparativo.Segn la seleccin por tablas comerciales marca SKF como se muestra a continuacin, nosotros requerimos que la primera Catarina tenga 12 dientes con clave PHS-251B12 y su dimetro es de 3 in la segunda Catarina tenga 45 dientes con clave PHS 25-1A45 y su dimetro se de 8 in (ver tabla 9), estas son muy eficientes, para una mejor visualizacin de la misma (ver plano S2-18,19).

A continuacin se muestra la tabla para la seleccin de catarinas marca SKFTablas 9 Tabla Para la seleccin de Catarinas comerciales marca SKF

Clculo de Relacin de Velocidad de las catarinas seleccionadas anteriormente:

Extrusin en un costado de la Catarina I.Catarina H.Fig. 29 Catarinas montadas.

En la misma flecha que est montada la polea G de 3 in se encuentra la Catarina H, (ver figura 29) con un dimetro de 3 in y un total de 12 dientes, que estar transmitiendo una velocidad angular hacia la Catarina I de 8 in con un total de dientes de 45 Ver planos (S2-18,19,32,33,34 y 35) obteniendo los siguientes resultados.Datos del motor y la Catarina H de 3 in como se menciono, est montada junto con la polea G de 3 in en la misma flecha, est tendr la misma velocidad angular que, la de la polea G de 3 in como se demuestra anteriormente en el clculo entonces podemos decir que: Nota: La descripcin de las literales se encuentran en la pgina (95)

Motor = HP Velocidad Radial De Catarina H= 50.760

Con esta frmula se obtiene los Dimetros Primitivos de las Catarina H de 3 in y la Catarina I de 8 in y es:Dp = De htLos dimetros exteriores de las Catarina H de 3 in y la Catarina I de 8 in son:De Catarina H = 3 in De Catarina I = 8 in Ahora la altura total de las Catarina H de 3 in y la Catarina I de 8 in son:htCatarina H = 0.5 in htCatarina I = 0.5 in

Entonces si sustituimos los datos obtenidos en la formula tenemos los dimetros primitivos:

Dp = De htDpCatarinaH = 3 in 0.5 in = 2.5 in DpCatarinaI = 8 in 0.5 in = 7.5 in

Continuamos con el clculo de la velocidad angular de la Catarina I de 8 in con la siguiente formula y ahora es:

Catarina I = Ahora sustituimos los datos en la formula y tenemos:

Catarina I = = 16.92

Nota: El Elemento Catarina I de 8 in como se muestra en la figura() tiene una extrusin en su costado que tiene un dimetro de 3 in y una inclinacin que va desde las 1.5 in de espesor y decae en un espesor menor de 1 in esta extrusin tiene una funcin principal la cual es actuar como una biela, que mueve una Flecha con Punta esta a su vez regresa con fuerza por medio del empuje del resorte hacindose esto repetidamente (ver Figura 30). Esta hace un movimiento de vaivn en ella esta ensamblada una solera que portara las cuchillas que quitan el exceso de tinta y esta tendr las mismas revoluciones de la Catarina I en su recorrido.

Figura 30 Flecha redondo de acero AISI 1018 con punta.Descripcin De Los Datos.

De = Dimetro Exterior.

Dp = Dimetro Primitivo.

DpCatarina H= Dimetro Primitivo De La Catarina H

DpCatarina I= Dimetro Primitivo De La Catarina I.

ht= Altura Total.

htBobina = Altura Total De La Bobina De PVC.

htCatarina H = Altura Total La Catarina H.

htCatarina I = Altura Total La Catarina I.

Motor = Potencia Del motor Requerido.

Catarina H Dimetro= 3 in Nm. De Dientes 12

Catarina I Dimetro= 8 in Nm. DE Dientes 45.CadenasUna cadena es un componente confiable de una mquina, que transmite energa por medio de fuerzas extensibles, y se utiliza sobre todo para la transmisin y transporte de energa en los sistemas mecnicos. La funcin y las aplicaciones de la cadena son similares a la de una correa.La cadena de rodillo de acero est formada por una serie de piezas de revolucin que actan como cojinetes, estando situados cada conjunto a una distancia precisa del otro mediante otras piezas planas llamadas placas. El conjunto cojinete est formado por un pasador y un casquillo sobre el que gira el rodillo de la cadena. El pasador y el casquillo son cementados para permitir una articulacin bajo p