Control electroneumático para una secuencia de dos pasos

(1)

I ^NSTITUTO P OLITÉCNICO N ^ACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO

“CONTROL

ELECTROMEUMÁTICO PARA UNA SECUENCIA DE DOS

PASOS”

P R E S E N T A:

López Guazo Martínez Miguel Ángel

MÉXICO,D.F.2010.

INGENIERO EN

ROBÓTICA INDUSTRIAL

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

(2)

(3)

CONTROL ELECTRONEUMÁTICO PARA UNA SECUENCIA DE DOS PASOS

López Guazo Martínez Miguel Ángel 1

ÌNDICE GENERAL Justificación 5

Objetivo 6

CAPÍTULO 1. 1. Conceptos básicos 8

1.1 Troqueles 8

1.1.1 Descripción de un troquel 9

1.1.2 Desgaste de matriz 10

1.1.3 Juego entre punzón y matriz 11

1.1.4 Disposición de la figura 11

1.1.5 Corte con punzón de goma 11

1.1.6 Esfuerzo de corte 11

CAPÍTULO 2. 2. Marco teórico 13

2.1 Procesos de manufactura 13

2.1.1 Ingeniería de Manufactura 13

2.1.2 Planeación tradicional de procesos 13

2.1.3 Planeación de procesos para partes 14

2.1.4 Desarrollo histórico de los sistemas de manufactura 15

2.1.5 Procesos de manufactura convencionales 15

2.1.6 Otra clasificación general de los procesos de manufactura 16

2.1.7 Producción económica 17

2.1.8 Métodos avanzados de manufactura 18

2.2 Punzonado o corte de la chapa 19

2.3 Desarrollo de la ecuación para obtener el punzonado 21

2.4 Tipos de compresores 22

2.4.1 Compresor de pistón 22

2.4.1.1 Compresores de aire a pistón 23

2.4.1.2 Compresores monofásicos 24

2.4.1.3 Compresores bifásicos 24

2.4.1.4 Compresores de dos etapas simple efecto 25

2.4.1.5 Compresores de dos etapas doble efecto 26

2.4.1.6 Disposición de los cilindros 27

2.4.1.7 Tabla de características técnicas de los compresores a pistón 28 2.4.2 Compresores rotativos 28

2.4.2.1 Compresores de tornillo 29

2.4.2.2 Compresores de paletas 30

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2.5 Elección de un compresor 31

CAPÍTULO 3. 3. Descripción del proyecto 34

3.1 Alcance del proyecto 34

3.2 Justificación del proyecto 34

3.3 Lista del material y equipo utilizado 34

3.4 Desarrollo del proyecto 37

3.4.1 Cálculo del compresor 37

3.5 Método Sistema Secuencial 47

3.5.1 Esquema de posición del conjunto 47

3.5.2 Secuencia abreviada 47

3.5.2.1 Forma de representación por escrito 47

3.5.2.1.1 Desarrollo por orden cronológico 47

3.5.2.1.2 Indicación vectorial y abreviada 47

3.5.2.1.3 Desarrollo gráfico 48

3.6 Realización del diagrama de movimientos y su ecuación 48

3.6.1 Diagrama de movimientos 48

3.6.2 Ecuación de movimientos 49

3.7 Identificación de sensores 49

3.8 Dibujo de los cilindros y válvulas de mando 49

3.9 Colocación de letras de identificación de finales de carrera 50

3.10 Desarrollo del circuito de acuerdo al diagrama de movimientos 51

CAPÍTULO 4. 4 Diagrama de escalera 54

4.1 Entrada y salida de dos cilindros 61

CONCLUSIONES: 65

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INDICE DE IMÁGENES Figura 1.1 Acuñado 9

Figura 1.2 Partes activas de una matriz de corte 10

Figura 1.3 Desgaste de matriz 10

Figura 1.4 Juego entre punzón y matriz 11

Figura 2.1 Compresor de pistón 23

Figura 2.2 Compresor monofásico 24

Figura 2.3 Compresor modelo V 25

Figura 2.4 Compresor modelo V 25

Figura 2.5 Compresor normal 25

Figura 2.6 Compresor dos etapas simple efecto 26

Figura 2.7 Compresor dos etapas doble efecto 27

Figura 2.8 Disposición de los cilindros 28

Figura 2.9 Compresores de tornillo 29

Figura 2.10 Funcionamiento compresor de tornillo 30

Figura 2.11 Tornillos internos 30

Figura 2.12 Compresor de paletas 31

Figura 3.1 Esquema de la posición de los cilindros 47

Figura 3.2 Diagrama Espacio – Fase 48

Figura 3.3 Posición y asignación de los sensores y memorias para cada actuador 49

Figura 3.4 Colocación de las letras de identificación de los sensores de fin de carrera 50 Figura 3.5 Sensores que hacen salidas y regreso de los actuadores 51

Figura 3.6 Líneas de conexión completas 51

Figura 3.7 Conexiones completas 52

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Figura 4.1 Diagrama electro-neumático 54

Figura 4.2 Elementos o componentes del diagrama de escalera 55

Figura 4.3 Control relevador no activado 56

Figura 4.4 Control relevador activado 56

Figura 4.5 Activación del sistema por pulso 57

Figura 4.6 Energización del enclavamiento y de la válvula solenoide 57

Figura 4.7 Liberación de botón de arranque y energización del sistema 58

Figura 4.8 Salida del actuador 58

Figura 4.9 Activación del interruptor de fin de carrera 59

Figura 4.10 Cambio de posición de la electroválvula 59

Figura 4.11 Regreso del actuador 60

Figura 4.12 Regreso del cilindro a su posición original 60

Figura 4.13 Posición de inicio 61

Figura 4.14 Salida del cilindro A representada en la ventana de salidas Q 62

Figura 4.15 Salida del cilindro B representada en la ventana de salidas Q 62

Figura 4.16 Regreso del cilindro B 63

Figura 4.17 Retorno del cilindro A y regreso a la posición original 64

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JUSTIFICACIÓN.

El presente trabajo describirá el o los pasos a seguir para el proceso de punzonado de chapas metálicas de espesores menores o iguales a 1 mm., así como el cálculo y selección del sistema neumático para la impulsión de la herramienta que llevará a cabo esta operación, conteniendo este sistema la parte más importante: el compresor, su cálculo y selección. Todo esto con el objeto de poder ver qué tan eficiente será y además, si es rentable éste tipo de máquinas con un sistema neumático en lugar de un sistema hidráulico o mecánico.

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OBJETIVO.

El objetivo de este trabajo es conocer ampliamente y llevar a cabo el proceso del diseño y selección de componentes para un sistema neumático dependiendo de las operaciones que llevará a cabo la máquina.

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CAPÍTULO 1

RESUMEN. En este primer capítulo se tratan los conceptos básicos acerca de los troqueles.

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1. CONCEPTOS BÁSICOS.

Desde los tiempos remotos el hombre ha desarrollado a un paso acelerado su mente, buscado y descubriendo diversas formas de facilitar su trabajo y su vida cotidiana con el desarrollo de nuevos utensilios y herramientas de trabajo así como los diferentes procesos para manipular la materia prima de una forma óptima y así el hombre ha estado y estará en constante desarrollo con el fin de obtener una mejor calidad de vida y dejando bases para que las generaciones futuras continúen con ese desarrollo.

Un ejemplo a seguir es cuando el hombre tiene la necesidad de dar un valor a sus pertenencias y a los frutos que cosechaba, surge el concepto del dinero y por ende la forma de cómo acuñar las monedas que actualmente usamos: por medio de troqueles.

Este trabajo enfoca a describir procesos de troquelado y más específicamente al proceso de punzonado describiendo este proceso de manufactura así como cada una uno de los factores que intervienen en cada uno de los pasos.

En este caso se trata de presentar la información obtenida del tema Troquelados enfocándonos principalmente al punzonado de piezas por medio de sistemas neumáticos, describiendo a detalle desde el proceso de manufactura anteriormente descrito así como el cálculo de la potencia del compresor a ser utilizado en este proceso y una descripción de los materiales que serán usados en la construcción de este sistema.

Algo importante que se mencionara será las diferentes variables a tomar para saber q tipo de troquel o prensa debemos utilizar en las diferentes áreas a aplicar.

1.1. TROQUELES

Definición: Herramienta empleada para dar forma a materiales sólidos, y en especial para el estampado de metales en frío.

En el estampado se utilizan los troqueles en pares. El troquel más pequeño, o cuño, encaja dentro de un troquel mayor, o matriz. El metal al que va a darse forma, que suele ser una lámina o una pieza en bruto recortada, se coloca sobre la matriz en la bancada de la prensa. El cuño se monta en el pistón de la prensa y se hace bajar mediante presión hidráulica o mecánica.

En las distintas operaciones se emplean troqueles de diferentes formas.

Los más sencillos son los troqueles de perforación, utilizados para hacer agujeros en la pieza.

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Los troqueles de corte se utilizan para estampar una forma determinada en una lámina de metal para operaciones posteriores.

Los troqueles de flexión y doblado están diseñados para efectuar pliegues simples o compuestos en la pieza en bruto.

Los troqueles de embutir se emplean para crear formas huecas. Para lograr una sección reducida en una parte hueca, como el cuello de un cartucho de fusil, se utilizan troqueles reductores especiales. Cuando la pieza terminada debe tener una protuberancia en la parte inferior o central suelen emplearse troqueles hidráulicos. En éstos el cuño se sustituye por un pistón que introduce en la pieza agua o aceite a presión, lo que obliga al metal a doblarse hacia fuera contra la matriz.

Los troqueles de rebordeado forman un reborde curvo en piezas huecas. Un tipo especial de troquel de rebordeado, llamado troquel de costura con alambre, enrolla firmemente los bordes externos del metal alrededor de un alambre que se inserta para dar resistencia a la pieza.

Los troqueles combinados están diseñados para realizar varias de las operaciones descritas en un único recorrido de la prensa; los troqueles progresivos permiten realizar diversas operaciones sucesivas de modelado con el mismo troquel.

En la acuñación de monedas se obliga al metal a pasar entre dos troqueles coincidentes, en los que figura un huecograbado del dibujo que debe formarse en la moneda.

Figura 1.1 Acuñado

1.1.1. Descripción de un troquel

El corte de la chapa se realiza mediante una matriz de corte o hierro de cortar. Se compone la matriz de dos pares:

 Punzón

 Matriz (propiamente dicha)

 Además si es completa

 Mazo (guía del punzón)

 Dos chapas (pasillo de circulación de la tira de chapa)

 Sistema de tope

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Figura 1.2 Partes Activas de una matriz de corte

1.1.2. Desgaste de matriz

El esfuerzo de corte afecta los filos luego de producir una gran cantidad de piezas, como consecuencia tenemos piezas con rebabas y contorno indefinido y por ende se necesita rehabilitar la matriz, perdiendo en el proceso hasta 1 mm, siendo la cota de afilado máximo de 6 mm, a razón promedio de 0,15 mm por cada rectificado, resultando posible rectificar unas 40 veces, produciendo por lo tanto 1.000.000 en total.

Figura 1.3 Desgaste de matriz

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1.1.3. Juego entre punzón y matriz

El juego entre punzón y matriz depende del grueso de la chapa.

El juego es aplicable para una chapa de gran espesor y será mayor para acero duro que para acero dulce o aluminio, etc.

El valor del juego es entre el 5 a 13% dependiendo del espesor de la chapa.

Determinado el juego correcto se aumenta la duración de la herramienta.

Figura 1.4 Juego entre punzón y matriz

1.1.4. Disposición de la figura

La mejor disposición de la figura a cortar asegura una pérdida de material mínima.

La separación mínima de figuras a cortar nunca debe ser menor al espesor de la chapa.

1.1.5. Corte con punzón de goma

El punzón de goma es apto para aleaciones ligeras. Se corta en una sola operación sobre una plancha de acero de unos 6 mm y una almohadilla de goma, no experimentando desgaste apreciable luego de una gran cantidad de piezas.

El uso de este procedimiento es limitado a finas chapas, hasta 0,25 mm.

1.1.6. Esfuerzo de corte

En el contacto con la chapa, el punzón comprime y luego corta. La dilatación del material produce contra las paredes de la matriz un rozamiento durante el corte, y por ende necesitando un mayor esfuerzo.

Un buen centrado garantiza un menor desgaste de guías laterales y evita resquebrajamientos de aristas del punzón y la matriz.

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CAPÍTULO 2

RESUMEN. En este segundo capítulo se tratan los conceptos básicos acerca de los diferentes tipos de procesos de manufactura y compresores.

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2. MARCO TEÓRICO

2.1. PROCESOS DE MANUFACTURA

2.1.1. Ingeniería de Manufactura

Es la ciencia que estudia los procesos de conformado y fabricación de componentes mecánicos con la adecuada precisión dimensional, así como de la maquinaria, herramientas y demás equipos necesarios para llevar a cabo la realización física de tales procesos, su automatización, planificación y verificación.

La Ingeniería de Manufactura es una función que lleva acabo el personal técnico, y esta relacionado con la planeación de los procesos de manufactura para la producción económica de productos de alta calidad. Su función principal es preparar la transición del producto desde las especificaciones de diseño hasta la manufactura de un producto físico. Su propósito general es optimizar la manufactura dentro de la empresa determinada. El ámbito de la ingeniería de manufactura incluye muchas actividades y responsabilidades que dependen del tipo de operaciones de producción que realiza la organización particular. Entre las actividades usuales están las siguientes:

1) Planeación de los procesos

2) Solución de problemas y mejoramiento continuo.

3) Diseño para capacidad de manufactura.

La planeación de procesos implica determinar los procesos de manufactura más adecuados y el orden en el cual deben realizarse para producir una parte o producto determinado, que se especifican en la ingeniería de diseño. El plan de procesos debe desarrollarse dentro de las limitaciones impuestas por el equipo de procesamiento disponible y la capacidad productiva de la fábrica.

2.1.2. Planeación tradicional de procesos

Tradicionalmente, la planeación de procesos la lleva acabo ingenieros en manufactura que conocen los procesos particulares que se usan en la fabrica y son capaces de leer dibujos de ingeniería con base en su conocimiento, capacidad y experiencia. Desarrollan los pasos de procesamiento que se requieren en la secuencia más lógica para hacer cada parte. A continuación se mencionan algunos detalles y decisiones requeridas en la planeación de procesos.

 Procesos y secuencias.

 Selección del equipo

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 Herramientas, matrices, moldes, soporte y medidores.

 Herramientas de corte y condiciones de corte para las operaciones de maquinado.

 Métodos.

 Estándares de trabajo

 Estimación de los costos de producción.

 Estimación de materiales

 Distribución de planta y diseño de instalaciones.

2.1.3. Planeación de procesos para partes

Los procesos necesarios para manufactura una parte específica se determinan en gran parte por el material con que se fabrica la parte. El diseñador del producto selecciona el material con base en los requerimientos funcionales. Una vez seleccionado el material, la elección de los procesos posibles se delimita considerablemente. En este análisis de los materiales para ingeniería proporcionamos guías para el procesamiento de cuatro grupos de materiales.

 Metales

 Cerámicos

 Polímeros

 y Materiales compuestos.

Una típica secuencia de procesamiento para fabricar una parte separada consiste en:

1. Materia prima inicial.

2. Procesos básicos.

3. Procesos secundarios.

4. Procesos para el mejoramiento de las propiedades.

5. Operaciones de acabado.

Un proceso básico establece la geometría inicial de la parte. Entre ellos están el colocado de metales, el forjado y el laminado de chapas metálicas. En la mayoría de los casos, la geometría inicial debe refinarse mediante una serie de Procesos secundarios. Estas operaciones transforman la forma básica en la geometría final.

Hay una correlación entre los procesos secundarios que pueden usarse y el proceso básico que proporciona la forma inicial. La selección de ciertos procesos básicos

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reduce la necesidad de procesos secundarios gracias a que con el modelo se obtienen características geométricas detallada de dimensiones precisas.

Después de operaciones de formado, por lo general se hacen operaciones para mejorar las propiedades incluyen el tratamiento térmico en componentes metálicos y cristalería. En muchos casos, las partes no requieren estos pasos de mejoramiento de propiedades en su secuencia de procesamiento. Las operaciones de acabado son las ultimas de la secuencia; por lo general proporciona un recubrimiento en la superficie de la parte de trabajo(o ensamble) Entre estos procesos están la electrodeposicion y la pintura.

2.1.4. Desarrollo histórico de los sistemas de manufactura

El punto de partida de los procesos de manufactura moderno pueden acreditarse a ELI WHITNEY con su maquina despepitadora de algodón sus principios de fabricación intercambiables o su maquina fresadora sucesos todos ellos por los años de 1880 también en esa época aparecieron otro procesos industriales a consecuencia de la guerra civil en los Estados Unidos que proporciono un nuevo impulso al desarrollo de procesos de manufactura de aquel país.

El origen de la experimentación y análisis en los procesos de manufactura se acreditaron en gran medida a FRED W. TAYLOR quien un siglo después de Whitney publico los resultados de sus trabajos sobre el labrado de los metales aportando una base científica para hacerlo.

El contemporáneo Miron L. Begeman y otros investigadores o laboratoristas lograron nuevos avances en las técnicas de fabricación, estudios que ha n llegado ha aprovecharse en la industria.

El conocimiento de los principios y la aplicación de los servomecanismos levas, electricidad, electrónica y las Computadoras hoy día permiten al hombre la producción de las maquinas.

2.1.5. Procesos de manufactura convencionales

De acuerdo con esta definición y a la vista de las tendencias y estado actual de la fabricación mecánica y de las posibles actividades que puede desarrollar el futuro ingeniero en el ejercicio de la profesión, los contenidos de la disciplina podrían agruparse en las siguientes áreas temáticas:

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Procesos de conformación sin eliminación de material Por fundición

Por deformación

Procesos de conformación con eliminación de material:

Por arranque de material en forma de viruta Por abrasión

Por otros procedimientos

Procesos de conformado de polímeros y derivados Plásticos

Materiales compuestos

Procesos de conformación por unión de partes Por sinterización

Por soldadura

Procesos de medición y verificación dimensional Tolerancias y ajustes

Medición dimensional

Automatización de los procesos de fabricación y verificación Control numérico

Robots industriales

Sistemas de fabricación flexible

Las propiedades de manufactura y tecnológicas son aquellas que definen el comportamiento de un material frente a diversos métodos de trabajo y a determinadas aplicaciones. Existen varias propiedades que entran en esta categoría, destacándose la templabilidad, la soldabilidad y la dureza entre otras.

2.1.6. Otra clasificación general de los procesos de manufactura

De manera general los procesos de manufactura se clasifican en cinco grupos:

 Procesos que cambian la forma de del material Ejemplos:

Metalurgia extractiva, Fundición, Formado en frío y caliente, Metalurgia de polvos, Moldeo de plástico.

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 Procesos que provocan desprendimiento de viruta por medio de máquinas Ejemplos:

Métodos de maquinado convencional, Métodos de maquinado especial.

 Procesos que cambian las superficies Ejemplos:

Con desprendimiento de viruta, Por pulido, Por recubrimiento.

 Procesos para el ensamblado de materiales Ejemplos:

Uniones permanentes, Uniones temporales

 Procesos para cambiar las propiedades físicas Ejemplos:

Temple de piezas, Temple superficial

2.1.7. Producción económica

El costo de un producto depende de las inversiones o gastos que se generan en cuanto al consumo de materias primas maquinas, mano de obra y otros gastos generales.

Maquinaria, mano de obra = costos independientes Materiales, materias primas = costos principales.

Puede afirmarse que el objetivo de una producción económica radica en el generar un producto bajo cierto beneficio, Esto nos infiere que el costo debe ser aceptable y competitivo también que debe existir una demanda para el producto o más aun, esta demanda debe crearse. Desde que se empezaron a utilizar maquinas, herramientas siempre ha habido un gradual pero constante avance hacia la construcción de maquinaria mas eficiente sea combinado con operaciones o haciéndolas mas independientes de la operatividad humana. Reduciendo de modo los tiempos de maquinado y el costo de mano de obra.

Algunas se han convertido en maquinas completamente automáticas que su sistema de control es muy reducido.

Esto ha hecho que se alcance grandes volúmenes de producción aun costo de mano de obra cada vez mas bajo. Lo que es esencial para cualquier sociedad que desea gozar de un alto nivel de vida. El desarrollo de maquinas de alta producción va acompañado con el concepto de calidad de manufactura. La calidad y la precisión en las operaciones de manufactura demandan la existencia permanente

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de un control geométrico severo sobre las piezas que se pretenden sean intercambiables y que ofrezcan mejor servicio durante su operación.

Criterios fundamentales que determinan una producción económica o rentable son:

1.- Un proyecto funcional lo mas simple posible y de una calidad estética apropiada.

2.- La selección de un material que represente la mejor concomitancia entre las propiedades físicas, su aspecto exterior, costo y factibilidad para trabajarlo y maquilarlo.

3.- La selección de los procesos de manufactura para fabricar el producto debe ser de tal suerte que con ello se obtenga la necesaria exactitud y rugosidad y aun costo unitario lo mas bajo posible.

2.1.8. Métodos avanzados de manufactura INGENIERIA CONCURRENTE:

Se refiere aun enfoque para el diseño de producto en el cual las empresas intentan reducir el tiempo que se requiere para llevar acabo un nuevo producto al mercado.

En una compañía que practica la ingeniería concurrente (o también conocida como ing. simultanea) la planeación de manufactura empieza cuando el diseño de producto se esta desarrollando.

El diseño para la manufactura y el ensamble es el aspecto más importante de la ingeniería concurrente, debido a que tiene el mayor impacto en los costos de producción y en el tiempo de desarrollo del producto.

ELABORACIÓN RAPIDA DE PROTOTIPOS.

Se refiere a la capacidad para diseñar y producir productos de alta calidad en el tiempo mínimo. Es una familia de procesos de fabricación singulares, desarrollados para hacer prototipos de ingeniería en el menor tiempo posible.

Mencionare tres técnicas donde ellas dependen de datos de diseño generados en un sistema grafico computarizado. Hablar de esto implica hablar de la gran precisión con que se realizan los trazos gracias modelo grafico computarizado de la geometría de partes.

1. ESTEREOLITOGRAFIA

2. SINTERIZADO SELECTIVO CON LASER 3. MODELADO POR DEPOSICION FUNDIDA.

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ESTEREOLITOGRAFIA: Es un proceso para fabricar una parte plástica sólida a partir de un archivo de datos. Generado a partir de un modelo sólido mediante un sistema grafico computarizado de la geometría de partes controla un rayo láser.

Cada capa tiene .005 a 0.0020 pulg. El láser sirve para endurecer el polímero foto sensible en donde el rayo toca el líquido, formando una capa sólida de plástico, que se adhiere a la plataforma. Cuando termina a la capa inicial, se baja la plataforma una distancia igual al grosor de la capa anterior y se forma una segunda así sucesivamente hasta terminar la pieza completa.

SINTERIZADO SELECTIVO CON LASER: Este proceso es similar al anterior nada mas que en lugar de utilizar un polímero liquido se utilizan polvos y se comprime por el rayo láser hasta formar las capas que van a formar la pieza.

MODELADO POR DEPOSICION FUNDIDA: Este proceso se basa en irle dando forma con el rayo láser aun una pieza ya sea de un material similar al de la cera.

2.2. PUNZONADO O CORTE DE LA CHAPA

El punzonado es una operación mecánica con la cual, mediante herramientas especiales aptas para el corte, se consigue separar una parte metálica de otra obteniéndose instantáneamente una figura determinada.

Es una operación que va unida a los fenómenos de la transformación plástica y que, por otra parte, en la practica, resulta casi siempre ligada al proceso de estampado propiamente dicho. El punzón, en el primer tiempo y prosiguiendo la presión que ejerce sobre la plancha, completa su labor con una compresión del material, con lo cual da lugar a una deformación plástica del medio interpuesto; se origina, en esta primera fase, un vientre cóncavo. Luego, el punzón encontrando liebre el camino en la matriz, prosigue su acción ocasionando una expansión lateral del medio plástico, sin remontar el material. El esfuerzo de compresión se convierte, un instante, igual a la resistencia a la cortadura. En estas condiciones, sobreviene un brusco desgarro y el trozo de plancha sujeto al punzón, se separa del resto y cae al fondo de la matriz; hemos realizado un trabajo de cortadura. Durante el punzonado se ha comprobado que, en la proximidad de los hilos cortantes de las herramientas, las fibras de la chapa se doblan hacia abajo siguiendo, por breves instantes, el movimiento del punzón y después reaccionan para oponerse a la acción del corte; pero, siendo la acción superior a la reacción, vence toda reacción pasiva y origina, como ya se ha dicho anteriormente, la escisión de las fibras. Estas fibras, por haber sido castigadas, quedan deformadas y comprimidas a lo largo de todo el perfil cortado. Debido a la elasticidad del material, tienen lugar reacciones internas que se manifiestan en las fibras cortadas, con lo que se produce un

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frotamiento dentro de las paredes de deslizamiento; como es natural, tal frotamiento dificulta la salida dificulta la salida del cortado de la matriz y la extracción del punzón del agujero de la chapa.

Consideremos la relación entre el espesor e de la chapa y el diámetro d del punzón. Se ha hallado teóricamente que tal relación e/d para la chapa de hierro y punzón de acero templado, toma el valor de 1.2; en otros términos:

1 . 2

.

m ax 1 d ec

e En la condición límite

Podemos decir el concepto práctico siguiente: la chapa de hierro, para que pueda ser cortada con punzón de acero templado, debe tener un espesor menor o igual al diámetro del punzón mismo.

El punzonado de la chapa ha encontrado frecuentes aplicaciones en el campo de la industria metalúrgica.

Con este procedimiento se puedo obtener también la forma cuadrada o hexagonal de algún tipo de tuercas para tornillos y pernos. Dichos elementos, en lugar de obtenerse mediante el torneado de una barra de sección cuadrada o hexagonal (los cuales resultarían muy caros por el tiempo requerido para el mecanizado) se obtiene directamente de una tira de chapa del mismo espesor que la tuerca.

Mediante punzones convenientemente dispuestos, en relación con las matrices, se cortan también directamente los agujeros para el tornillo; se recurre a la maquina herramienta solo para el roscado.

Mediante el corte también se pueden obtener tres tuercas a la vez, disminuyendo el coste de producción por el ahorro de tiempo y material.

La idea del punzonado ha surgido evidentemente de la necesidad productiva. Por este motivo, dicho procedimiento viene aplicándose en la preparación de trozos de chapa, cartón u otros materiales. Con el punzonado se separa simplemente, mediante útiles adecuados, un trozo de chapa sin alterar el espesor. Si por el contrario, la transformación se realizara de tal modo que también el espesor del material se modificara y las herramientas de dar forma presentasen, ya en una, ya en otra, o en ambas, las puntas en relieve o huecas y sin que una cara se semejara a la otro, entonces deberíamos utilizar el término acuñar. Este último término se ha hecho con el objeto de no confundir dos operaciones distintas. El punzonado es, en general, la primera operación que se realiza para la obtención de una pieza de chapa. La figura obtenida también puede representar la primera fase en el desarrollo de una pieza para embutir, reproduciendo exactamente la forma en que debe ser cortada la chapa; con el punzonado se evita al operario la necesidad de conocer el dibujo y el que pueda equivocarse en la interpretación de las cotas;

además se elimina la necesidad de repetir el recortado a mano y se realiza la

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operación de un modo rápido y sencillo, pudiéndose confiar a operarios no especializados.

2.3. DESARROLLO DE LA ECUACION PARA OBTENER EL PUNZONADO.

(ESFUERZO NECESARIO PARA EL CORTE)

El punzón, en el momento de tomar contacto con la chapa, inicia sobre el material su acción de compresión seguida de la de corte.

En todo el contorno del punzón y de la matriz, sobrevine una presión continua de parte del punzón y ana reacción por parte del material. El punzón, continuando en su descenso, presiona con su cabeza una porción de chapa y la separa completamente del resto; esto se debe a la acción de los filos cortantes de la herramienta, tal como ocurre similarmente durante el corte con tijeras. En esta acción hemos vencido a la chapa con un esfuerzo superior a sus posibilidades de resistencia molecular interior, a pesar de haber habido una reacción en todo el contorno de la figura y en todo el espesor de la chapa.

El esfuerzo cortante necesario puede determinarse fácilmente. Sean:

p = perímetro de la figura, en mm.

s = espesor de la chapa, en mm.

T= carga de rotura del material por cortadura, en kg/mm². T = esfuerzo cortante total necesario, en kg.

R = carga de rotura por tracción, en kg/mm². El valor de Q viene dado por:

2 . ec s

p

T

_T

Donde:

3 5 .

4 4

3 a de

_R

ec

T

Ejemplo.- Se debe cortar un agujero de 80 mm. En una chapa de hierro dulce con σR = 38 Kg. / mm². de un grueso de 5 mm. Calcular el esfuerzo cortante necesario.

Solución.- la resistencia al corte viene dada por:

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30 2

5 38 4 5

4

mm kg

R T

El perímetro del agujero será:

mm d

p 3.1416 80 251.2 Sustituyendo valores:

. 680 , 37 30 5 2 .

251 kg

s p

T _T

Convirtiendo la fuerza necesaria para el corte en unidades internacionales:

KN T 369.64

2.4. TIPOS DE COMPRESORES

Un compresor de gas es un dispositivo mecánico accionado por un motor eléctrico que comprime o incrementa la presión de un fluido en su estado gaseoso reduciendo su volumen.

Existen variados tipos de compresores así como aplicaciones, entre ellas se destaca el la compresión de aire para ser utilizado en máquinas-herramientas, grúas, frenos de vehículos, martillos neumáticos, etc.

También destaca la compresión de fluidos que son utilizados como refrigerantes en el ciclo de refrigeración por compresión de vapor.

Así como las bombas los compresores incrementan la presión del fluido y generan la circulación de éste en las cañerías de un determinado sistema. La elevación de presión y temperatura se logra mediante la compresión del gas (sólo gas) a un volumen menor, lo cual cambia también sus estados termodinámicos.

2.4.1. Compresor de pistón

El compresor de pistón es uno de los más antiguos diseños de compresor, pero sigue siendo el más versátil y muy eficaz. Este tipo de compresor mueve un pistón hacia delante en un cilindro mediante una varilla de conexión y un cigüeñal. Si sólo se usa un lado del pistón para la compresión, se describe como una acción única. Si se utilizan ambos lados del pistón, las partes superior e inferior, es de doble acción.

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La versatilidad de los compresores de pistón no tiene límites. Permite comprimir tanto aire como gases, con muy pocas modificaciones. El compresor de pistón es el único diseño capaz de comprimir aire y gas a altas presiones, como las aplicaciones de aire respirable.

La configuración de un compresor de pistón puede ser de un único cilindro para baja presión / bajo volumen, hasta una configuración de varias etapas capaz de comprimir a muy altas presiones. En estos compresores, el aire se comprime por etapas, aumentando la presión antes de entrar en la siguiente etapa para comprimir aire incluso a alta presión.

♠ Capacidades de compresión:

La gama de pistón opera entre 0,75 a 420 Kw. (1 a 563 CV) produciendo presiones de trabajo de 1,5 a 414 bar (21 a 6004 pis).

♠ Tipos típicos de aplicaciones:

Compresión de gas (CNG, nitrógeno, gas inerte, gas de vertederos), alta presión (aire respirable para cilindros de buceo, prospecciones sísmicas, circuitos de inyección de aire), embotellado PET, arranque de motores.

Figura 2.1 Compresor de pistón

2.4.1.1 Compresores de aire a pistón.

Los compresores son máquinas que aspiran el aire ambiente (a presión atmosférica) y lo comprimen hasta conferirle una presión superior.

Existen diversos tipos de compresores, así como toda una teoría de cálculo que no vamos a exponer aquí, ya que el tema de estas páginas es el tratamiento del aire a la salida del compresor. Sin embargo, vamos a exponer someramente los diferentes tipos de compresores, resaltando aquellas partes que conviene tener en cuenta por su utilización posterior.

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2.4.1.2 Compresores monofásicos.

Los compresores monofásicos (Fig. 2.2), disponen de una simple fase de compresión.

Se componen, en esencia, de un cárter con cigüeñal, un émbolo de pistón, y un cilindro. Para su refrigeración, éste lleva en la parte exterior, aletas. Son utilizados para aplicaciones en donde el caudal sea limitado y en condiciones de servicio intermitente.

Fig. 6-4

Figura 2.2 Compresor monofásico

2.4.1.3 Compresores bifásicos.

Los compresores bifásicos (dos etapas) tienen la característica principal de que el aire es comprimido en dos fases; en la primera fase (de baja presión), se comprime hasta 2 a 3 Kg./cm²., y en la segunda fase (de alta presión), se comprime hasta una presión máxima de 8 Kg./cm².

Pueden ser refrigerados por aire o por agua, es decir, el refrigerador intermedio (entre fases) puede actuar a base de un ventilador o en virtud de una corriente de agua a través del mismo.

Normalmente, para potencias hasta 100 CV, lo habitual es el empleo de refrigeradores por aire, sin prejuicio de la facultad de dotarlos de una refrigeración por agua ; para potencias superiores, prepondera la aplicación de la refrigeración por agua aunque también se utilice la refrigeración por aire. La potencia del electro ventilador del refrigerador intermedio por aire está en función de la potencia del compresor, del tipo de máquina y de las condiciones de trabajo.

Los pistones y los cilindros pueden estar dispuestos en V (Fig.2.3 y 2.4) y en L (Fig.

2.5), montaje este último que es el normal cuando un cilindro es vertical. Estos modelos de compresores son los más usuales en la industria en general cubriendo sus caudales una extensa gama que va desde unos 1000 N l/min. a 10000 N l/min.,

(27)

aproximadamente, para los modelos en V, y desde unos 10000 N l/min. 30000 N l/min. y más para los modelos en L. La presión máxima de trabajo acostumbra ser de 8 kg/cm², sin embargo, últimamente se tiende a aumentar ésta. En este tipo de compresores la temperatura de salida del aire comprimido es alrededor de los 130º C con una posible variación de + 15 ºC.

Los compresores bifásicos (dos etapas) pueden ser de simple efecto y de doble efecto .

Figura 2.3 y 2.4 Compresores modelos V Figura 2.5 Compresor normal

2.4.1.4 Compresores de dos etapas simple efecto.

En este tipo de compresores, el recorrido del aire en la compresión se realiza en dos etapas por medio de dos pistones, de los cuales uno hace la compresión de la primera etapa, y el otro, la de la segunda.

El compresor, como puede verse en la vista en sección de la Fig. 2.6, aspira por el filtro de admisión F, el aire exterior que ha de comprimir. Para pasar el aire a la cámara de compresión, es necesario que las válvulas de aspiración VA1 se abran, lo que se realiza de una forma automática, ya que, al descender el pistón, se crea un vacío en las cámaras de compresión C-1 y, debido a la presión atmosférica, resulta empujada dicha válvula, dejando pasar el aire hasta que el pistón llega al punto muerto inferior (PMI) al iniciar su ascenso, aumenta la presión en las cámaras C-1, obligando a las válvulas VA-1 a cerrarse antes de que salga el aire que llenaba la cámara de compresión.

Como el pistón sigue su ascenso, el aire aspirado es comprimido basta que la presión del mismo vence la fuerza de las válvulas de escape VE-1, con lo que éstas se abren dejando pasar el aire ya comprimido al refrigerador intermedio R, que es enfriado por medio de un ventilador.

En esta etapa podría alcanzarse la presión que se deseara, pero se comprueba en la práctica, y teóricamente, que es antieconómico pretender presiones altas y caudales igualmente altos a base de comprimir el aire en una sola etapa, pues es necesaria más potencia y el aire sale más caliente que cuando se comprime en varias etapas

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(para presiones desde 4 a 12 Kg. /cm² suelen emplearse compresores de dos etapas).

Así, para evitar estos inconvenientes, se hace que el compresor comprima el aire en dos etapas, pero, antes de realizar la segunda, se enfría el aire prácticamente a la temperatura ambiente, con lo que se obtiene un mayor rendimiento y un aire más frío a la presión final de salida. Según esto, el aire se comprime a pocos Kg. de presión en la primera etapa; luego se enfría y, seguidamente se realiza la segunda etapa o de alta presión. El ciclo de aspiración, compresión y escape es igual que para la etapa de baja presión, si bien, en este caso, las cámaras de compresión C-2 son más pequeñas, pues al estar comprimido en parte el aire que penetra en ellas ocupa menos volumen que cuando lo hizo en las cámaras C-1; igualmente sucede con las válvulas VA-2 y VE-2, que pueden ser más pequeñas por necesitar menor superficie de paso (en algunos tipos se colocan , para aspiración de baja, dos válvulas, y lo mismo para escape de baja; y para aspiración y escape de alta, una para cada caso).

Figura 2.6 Compresor de dos etapas simple efecto.

El movimiento de los pistones del compresor se logra por el clásico mecanismo de biela-manivela; los rozamientos por frotamientos se evitan transformando éstos en rodaduras por medio de cojinetes de agujas.

2.4.1.5 Compresores de dos etapas doble efecto.

Para evitar los inconvenientes de los compresores de una etapa, en este tipo de compresores la compresión del aire se realiza en dos etapas por medio de un solo pistón, de los denominados diferenciales y, dado que el compresor va provisto de dos pistones, el caudal de aire suministrado es prácticamente el doble del que proporcionaría un compresor de dos pistones de simple efecto.

La Fig. 2.7 nos muestra la forma en que se realiza el ciclo, pudiéndose apreciar como el compresor aspira aire exterior por filtros F. Para pasar el aire a las cámaras de compresión, es necesario que las válvulas de aspiración VA-1 se abran, lo que se realiza de forma automática , pues, al descender el pistón, se crea un vacío en las cámaras de compresión C-1 y, debido a la presión atmosférica, resultan empujadas dichas válvulas, dejando pasar el aire hasta que los pistones llegan al punto muerto

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inferior (MI); al iniciar los pistones su ascenso, aumenta la presión en las cámaras C-1 obligando a las válvulas VA-1 a cerrarse antes de que salga el aire que llenaba las cámaras de compresión.

Como los pistones siguen su ascenso, el aire aspirado es comprimido hasta que la presión vence la fuerza de las válvulas de escape VE-1, con lo que éstas se abren, dejando pasar el aire comprimido al refrigerador R, que es enfriado por medio de un ventilador.

El compresor comprime el aire en dos etapas, pero antes de realizarse la segunda, enfría el aire, prácticamente hasta la temperatura ambiente con lo que se obtiene un mayor rendimiento y un aire más frío a la presión final. Según esto, el aire en la primera etapa se le comprime a pocos Kg. de presión, luego se enfría y, seguidamente, se realiza la segunda etapa o de alta presión. El ciclo de aspiración compresión y escape al depósito es igual que para la etapa de baja presión, aunque , en este caso, las cámaras de compresión C-2 son más pequeñas, pues, al estar comprimido en parte el aire que penetra en ellas, ocupa menos volumen que cuando lo hizo en las cámaras C-1 igualmente sucede con las válvulas, que pueden ser mas pequeñas por necesitar menos superficie de paso (en algunos tipos se colocan para aspiración de baja, dos válvulas, y lo mismo para escape de baja; y para aspiración y escape de alta , una para cada caso ) .

Figura 2.7 Compresores de dos etapas doble efecto.

2.4.1.6 Disposición de los cilindros.

En los compresores de cilindros, o a pistón los fabricantes suelen utilizar diversas formas de montaje para los mismos, siendo las más frecuentes las que se de tallan en la figura 2.8 y que son: 1) disposición vertical, 2) horizontal, 3) en L o en ángulo (90º) y 4) de dos cilindros opuestos, debiendo también incluir la disposición en V muy adoptada para los compresores pequeños.

Los compresores verticales sólo se utilizar para potencias bastante pequeñas, ya que los efectos de machaqueo relativamente importantes producidos por esta disposición conducen al empleo de fundaciones bastante pesadas y voluminosas, en contraposici6n de las disposiciones horizontales o en ángulo, las cuales presentan cualidades de equilibrio tales que el volumen de las fundaciones se reducen muchísimo .

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Para compresores pequeños, la disposición en V es la más empleada. Para compresores grandes de doble efecto, se recurre a la forma en L o en ángulo, con el cilindro de baja presión vertical y el de alta presión horizontal.

Figura 2.8 Disposición de los cilindros.

2.4.1.7 Tabla de características técnicas de los compresores a pistón.

En las tablas que siguen, se resumen a título de información, las características y datos necesarios para la elección del tipo adecuado de compresor a pistón, entre los diversos modelos mencionados.

Todos ellos son para trabajar a una presión comprendida entre 6 y 7 Kg./cm2, la presión máxima de 8 Kg./cm²., establecida como base general, indica la presión límite a la que pueden trabajar, no siendo, por supuesto, recomendable hacer que un compresor trabaje constantemente a su presión máxima.

2.4.2 COMPRESORES ROTATIVOS

Se denominan compresores rotativos a aquellos grupos que producen aire comprimido por un sistema rotatorio y continuo, es decir, que empujan el aire desde la aspiración hacia la salida, comprimiéndolo.

Se distinguen los siguientes tipos:

♠ De tornillo: esencialmente se componen de un par de rotores que tienen lóbulos helicoidales de engrane constante.

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♠ De paletas: el rotor es excéntrico en relación a la carcasa o el cilindro, y lleva una serie de aletas que se ajustan contra las paredes de la carcasa debido a la fuerza centrífuga.

♠ Tipo Roots: consisten en una envolvente elíptica con una rueda de paletas giratoria.

2.4.2.1 Compresores de tornillo.

El estudio del primer compresor rotativo de tornillo, lo realiza en 1934 el profesor Alf Lysholm .El principio de funcionamiento de este compresor está esquematizado en la figura 2.10.

Lo que esencialmente constituye el compresor de tornillo, es un par de rotores que tienen lóbulos helicoidales de engranaje constante. Los rotores van montados en un cárter de hierro fundido provisto de una admisión para aire en un extremo y una salida en el otro. El tornillo macho tiene normalmente cuatro lóbulos y el hembra seis. El tornillo macho ha girado 1/4, el hembra 1/6 de revoluciones, en cada una de las figuras de] diagrama (Fig. 2.9). Según giran los rotores, los espacios que hay entre los lóbulos van siendo ofrecidos al orificio de admisión y el incremento de volumen experimentado provoca un descenso de presión, con lo que dichos espacios empiezan a llenarse de aire (A). Al mismo tiempo se inyecta aceite sometido a presión neumática en el aire entrante; no hay bomba de aceite.

Cuando los espacios ínter lobulares están completamente cargados de aire, la rotación, que prosigue, cierra el orificio de admisión y comienza la compresión (B) El volumen de aire que hay entre los rotores en engrane continuo sufre aún mayor reducción (E). Cuando se alcanza la presión final a que se somete el aire, el espacio ínter lobular queda conectado con el orificio de salida (D). la mezcla descargada de aire/aceite pasa por un separador que elimina las partículas de aceite. Entonces fluye el aire limpio por la tubería neumática.

Figura 2.9 Compresores de tornillo

Como estos compresores pueden girar a mayor velocidad que los demás resultan apropiados especialmente en instalaciones que necesitan gran capacidad de aire comprimido.

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2.10 Funcionamiento compresor de tornillo

Capacidades de compresión:

La gama de tornillo rotatorio opera entre 4 y a 250 kW (5 a 535 CV), produciendo presiones de trabajo de 5 a 13 bar (72 a 188 psi).

Tipos típicos de aplicaciones:

Alimentación y bebidas, militar, aeroespacial, automoción, industrial, electrónica, fabricación, petroquímica, médica, hospitalaria, farmacéutica, aire de instrumentos

Figura 2.11 Tornillos internos

2.4.2.2 Compresores de paletas.

Los compresores rotativos de paletas (Fig.2.12) pueden ser de una o de dos etapas.

Los de una etapa alcanzan presiones efectivas de 0,5 a 4 Kg./cm2, y los de dos etapas, presiones de 3 a 8 Kg./cm2; el volumen de aire oscila entre 100 a 2500 N m3/h

Su funcionamiento está ilustrado en la Fig. 2.12. El rotor R. que es excéntrico respecto a la carcasa por efecto de la fuerza centrífuga. Debido a la posición excéntrica de los cojinetes del rotor, en cada revolución las aletas se deslizan hacia fuera y hacia dentro de las ranuras del mismo.

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Figura 2.12 Compresor de paletas

El volumen creado entre dos aletas disminuye durante la rotación hacia la cámara de presión, desde donde se suministra el aire comprimido.

Un compresor de paletas es una máquina equilibrada, apropiada para la conexión directa a un motor de velocidad relativamente alta. Sin embargo, su bajo rendimiento le impide competir con los compresores de pistón en la mayoría de los casos Es apropiado para trabajos en los que sólo se necesita baja presión. Además, con el uso, su rendimiento disminuye y el consumo de lubricante es elevado.

Capacidades de compresión:

Los compresores de paletas operan entre 1,1 y 75 kW (de 1,5 a 100 CV), produciendo presiones de trabajo de 7 a 8 y 10 bar (101 a 145 psi).

Aplicaciones típicas:

OEM, impresión, neumática, laboratorios, odontología, instrumentos, máquinas herramienta, envasado, robótica

2.5. ELECCIÓN DE UN COMPRESOR

La adecuada elección de un compresor para una instalación dada va estrechamente ligada a los consumidores, y es frecuente tener que hacer varios tanteos antes de encontrar la combinación idónea.

Los parámetros fundamentales a considerar son: el caudal aspirado y la presión deseada a la salida.

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Para la aplicación de automatización se requieren caudales moderados a presiones medias; los compresores más indicados son por lo general, los de émbolos.

La presión que necesita la instalación deberá ser superior (a veces en 2 o 3 bar) a la de servicio, ya que de otra forma no se podrá mantener dicha presión.

Generalmente, una vez definida la presión queda ya decidido si el compresor debe ser de una o de dos etapas.

Si hay posibilidad de elección debe tenerse presente que los compresores más lentos, y por tanto de más cilindrada para un caudal dado, son más caros pero de mayor duración y rendimiento.

Otro factor importante a tomar en cuenta es el motor que arrastra el compresor y su sistema de control. Para las potencias utilizadas en sistemas de automatización, los motores suelen ser eléctricos. El sistema de control es de dos tipos: por paro y marcha del motor, en unidades pequeñas, o por trabajo en vacío en unidades mayores. En cualquier caso, ese control depende de la presión en el depósito.

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CAPÍTULO 3

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3. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO.

3.1 ALCANCE DEL PROYECTO.

El presente proyecto está encaminado al diseño de una prensa troqueladora que realice trabajos de punzonado de diferentes piezas de chapa para diferentes aplicaciones en la industria.

3.2 JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO.

El fin principal a seguir para la elaboración de este proyecto es diseñar y seleccionar un sistema neumático de una prensa que realice trabajos de punzonado para diferentes espesores de chapa de acero menores o iguales a 1 mm. Este sistema podrá ser de gran utilidad en diferentes ámbitos con la elaboración de piezas para la industria eléctrica, papelera, perfumera, automotriz, electrónica, entre otras.

Con el desarrollo de este proyecto se pretende de la misma manera proponer un sistema para reducir costos de inversión en maquinaria más viable y barato de fácil adquisición y con costos de mantenimiento reducidos que a diferencia de los sistemas convencionales; es decir prensas hidráulicas o mecánicas, son equipos más costosos además con un costo de mantenimiento de igual forma elevado.

3.3 LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO.

Enfocándonos al equipo y material a ser utilizado podemos describir los elementos que constituyen a un circuito neumático de los cuales se seleccionarán los que más convengan en nuestro sistema de prensa neumática.

ELEMENTOS BÁSICOS DE UN CIRCUITO NEUMÁTICO.

Se van a separar según: Producción y tratamiento del aire comprimido, regulación y control y aplicación industrial

 Producción y tratamiento del aire comprimido.

Antes de manejar a propósito la sustancia hay que liberarla de impurezas (azufre, óxidos, polvo...)

La producción y tratamiento puede ser:

Compresores: su función es elevar la presión del aire que aspiran de la atmósfera.

Son mecanismos rotativos movidos por motores eléctricos o térmicos. Hay dos tipos de compresores de pistón: el monofásico y el bifásico.

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Monofásico: Transforma el movimiento circular en rectilíneo alternativo mediante un mecanismo de biela-manivela. Consta de una válvula de admisión y otra de escape.

Se pueden alcanzar de 3 a 10 bares.

Bifásico: Aquí el aire se comprime en dos fases. En la primera se comprime entre 3 y 5 bares y en la segunda puede llegar a 25.

En ambos casos el símbolo es el mismo:

Refrigerador: Su función es bajar la temperatura del aire comprimido hasta 25ºC.

Se llega a condensar el 75 % del agua y el aire restante circula en sentido contrario al del agua introducido en un tubo. Dependiendo del caudal se puede cambiar.

Acumulador: Su objetivo es almacenar aire comprimido para suministrarlo en los momentos de mayor consumo, lleva incorporado: manómetro, termómetro, válvula de seguridad válvula de cierre y grifo de purga.

Secador: Tiene como objetivo reducir el contenido de vapor de agua existente en el aire.

Filtración: La misión del filtro es detener las impurezas que arrastra el aire comprimido, estas partículas vienes de la atmósfera y de la soldadura o alamina dela tubería.

Regulación y reflaje de presión: El objetivo del regulador es mantener el aire de salida a una presión constante, sean cuales fueren las fluctuaciones de la red y las variaciones de consumo del aire de la instalación.

Lubricación: Constituye el último tratamiento del aire. Su finalidad es mezclar el aire con aceite para aumentar la vida y rendimiento y disminuir el rozamiento y la oxidación.

Redes de distribución: Son las tuberías. Se fijan junto a la pared para dar más consistencia y nunca dejarla empotrada. Pueden ser de acero o latón, y soldadas o unidas mediante racores.

 Regulación y control.

La presión y caudal vana ser controladas por distintos tipos de válvulas: de dirección, antirretorno y de regulación de presión y caudal.

Válvulas de dirección (distribuidores): todos los distribuidores se definen por dos características funcionales:

♠ Por el número de vías u orificios, se representa tanto la entrada como la salida y

♠ Número de posiciones, generalmente son dos, una en reposo y otra en trabajo (también puede haber una tercera que sería neutro).

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♠ Representación simbólica de válvulas, se representa gráficamente según la norma ISO 1219.

Identificación de los orificios o vías de una válvula, la localización se realiza según la codificación normalizada.

Modo normal de funcionamiento, Se dice que está “normalmente cerrada” cuando si presionar ningún mecanismo su estado es cerrado, se diría lo mismo en sentido contrario.

Funcionamiento de algunas válvulas de dirección;

♠ Válvula 2/2 (manual y retorno por muelle), en posición de reposo un muelle comprime la bola contra su asiento y así impide el paso del aire. Cuando se añade una fuerza , la bola baja, y permite su paso.

♠ Válvulas 3/2 (manual y retorno de muelle), en la posición de reposo un muelle comprime la bola (igual caso anterior) impidiendo el paso de P a A, y abriendo la salida de A a R. Con una fuerza externa la bola se desplaza y permite la salida de P a A.

♠ Válvulas de 4/2 (mando neumático y retorno de muelle), ahora interviene dos émbolos, en reposo está en su posición más alta, dejando abierto de P a B y de A a R. Con una señal neumática los émbolos bajan y provocan la comunicación de P a A y de B a R.

♠ Válvulas de 5/2 (mando neumático y retorno neumático), esta válvula se controla pro dos señales de manera alterna. La señal Y se abre P con B y A con S. Cuando la es la señal Z se abre de P con A y de B con R.

♠ Válvulas antirretorno: Solo permiten un único sentido. La fuerza de la presión debe ser mayor a la fuerza de muelle.

♠ Válvula reguladora unidireccional: Se utiliza para regular el caudal de aire comprimido en una sola dirección. Se regula mediante el tornillo. Si el aire circula en sentido contrario, la presión levanta la junta dejando el paso libre.

 Cilindros neumáticos

Son elementos de movimiento rectilíneo alternativo que transforman la energía contenida en el aire comprimido en energía mecánica. Disponen de un tubo cilíndrico cerrado, dentro un émbolo que se desplaza fijo a un vástago. Ha varios tipos:

♠ Cilindro de efecto simple. Solo realiza el trabajo en un solo sentido, es decir, la presión desplaza el émbolo retrocediendo por una fuerza externa o muelle.

♠ Cilindro de doble efecto. Es aquel que pueden realizar trabajo en ambos sentidos, el avance y retroceso del pistón se produce por la presión que ejerce el aire. Para que el pistón pueda moverse es necesario que entre aire a una de las cámaras y por la otra salga a la atmósfera.

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3.4. DESARROLLO DEL PROYECTO.

3.4.1 CÁLCULO DEL COMPRESOR

En primer lugar se llevará a cabo el cálculo de la fuerza necesaria para el punzonado partiendo de las ecuaciones establecidas.

De la ecuación 1 se tiene que para que una chapa de acero pueda ser cortada por el punzón, debe haber una relación e / d = 1.2, por lo tanto para un espesor de chapa máxima de 1mm encontramos un diámetro de punzón de:

mm d

mm d e

d e

833 . 0

2 . 1 1 2 . 1

2 . 1

La Tabla 1 relaciona la nomenclatura AISI-SAE con los valores de resistencia, ductilidad y dureza, conceptos que se explicarán más adelante. Sirve para relacionar la composición química y las propiedades mecánicas de los aceros. En las Tablas 2 y 3 se entrega información detallada de la composición química de diversas aleaciones listadas en base su número AISI-SAE.

Nº SAE o AISI

Resistencia a la tracción

R

Límite de fluencia

Re

Alargamiento en 50 mm

Dureza Brinell

Kg / mm² Mpa Kg / mm² Mpa %

1010 40,0 392,3 30,2 292,2 39 109

1015 42,9 420,7 32,0 313,8 39 126

1020 45,8 449,1 33,8 331,5 36 143

1025 50,1 491,3 34,5 338,3 34 161

1030 56,3 552,1 35,2 345,2 32 179

1035 59,8 586,4 38,7 377,5 29 190

1040 63,4 621,7 42,2 413,8 25 201

1045 68,7 673,7 42,2 413,8 23 215

1050 73,9 724,7 42,2 413,8 20 229

1055 78,5 769,8 45,8 449,1 19 235

1060 83,1 814,9 49,3 483,5 17 241

1065 87,0 853,2 51,9 509,0 16 254

1070 90,9 891,4 54,6 535,4 15 267

1075 94,7 928,7 57,3 560,9 13 280

1080 98,6 966,9 59,8 586,4 12 293

Tabla 1 Relación con AISI-SAE