TROQUELADORA_MODIFICADO
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INSTITUTO TECNOLOGICO “EL ORO” INSTITUTO TECNOLOGICO “EL ORO” PROYECTO FINAL NEUMATICA Y OLEHIDRAULICA PROTOTIPO DE UNA TROQUELADORA DE PLASTICO INTEGRANTES: BUSTAMANTE CALLE ANGEL JAVIER PALADINES RAMIREZ LADY DIANA REQUELME ENCARNACION VICTOR RAUL ROMERO RAMIREZ ERICK JAVIER ROMERO AGUIRRE GUIDO AGUSTIN TAPIA GONZALEZ RIGOBERTO ROGELIO FACILITADOR: ING. RONALD MAYANCELA ESPECIALIDAD: MECÁNICA INDUSTRIAL NIVEL: SEXTO
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INSTITUTO TECNOLOGICO “EL ORO”
INSTITUTO TECNOLOGICO “EL ORO”
PROYECTO FINAL
NEUMATICA Y OLEHIDRAULICA
PROTOTIPO DE UNA TROQUELADORA DE PLASTICO
INTEGRANTES:
BUSTAMANTE CALLE ANGEL JAVIER
PALADINES RAMIREZ LADY DIANA
REQUELME ENCARNACION VICTOR RAUL
ROMERO RAMIREZ ERICK JAVIER
ROMERO AGUIRRE GUIDO AGUSTIN
TAPIA GONZALEZ RIGOBERTO ROGELIO
FACILITADOR: ING. RONALD MAYANCELA
ESPECIALIDAD:
MECÁNICA INDUSTRIAL
NIVEL:
SEXTO
RESUMEN
INSTITUTO TECNOLOGICO “EL ORO”
RESUMEN DEL PROYECTO:
Este proyecto trata de la fabricación de una maquina troqueladora, la cual utiliza como
elementos: un sistema eléctrico de control, un sistema neumático, un sistema de
control eléctrico y una válvula. Se diseño y construyo la estructura de la maquina la
cual debe soportar el trabajo a realizar qué será de 120 lbxpulg. En el sistema eléctrico
de control por medio del cual controlara las funciones de la maquina y en la cual se
quiere que el operador trabaje lo más seguro posible ocupando las dos manos fuera de
la maquina a la hora que esta realice el trabajo. El sistema neumático con el cual se
obtendrá la presión necesaria a la que trabajara el pistón para que realice su función y
este no pierda fuerza después de cada ciclo de troquelado, debido a la energía
constante que proporcionara.
ANTECEDENTES
Historia
El término Neumática procede del griego pneuma que significa soplo o aliento.
Las primeras aplicaciones de neumática se remontan al año 2.500 A.C. mediante la
utilización de muelles de soplado. Posteriormente fue utilizada en la construcción de
órganos musicales, en la minería y en siderurgia. Hace más de 20 siglos, un griego,
Tesibios, construyó un cañón neumático que, rearmado manualmente comprimía aire
en los cilindros. Al efectuar el disparo, la expansión restituía la energía almacenada,
aumentando de esta forma el alcance del mismo. En el siglo XIX se comenzó a utilizar
el aire comprimido en la industria de forma sistemática. Herramientas neumáticas,
martillos neumáticos, tubos de correo neumáticos, son un ejemplo de estas
aplicaciones. Durante la construcción del túnel de Mont-Cenis, en 1857, se utilizó una
perforadora de aire comprimido que permitía alcanzar una velocidad de avance de dos
metros diarios frente a los sesenta centímetros que se obtenían con los medios
tradicionales. En 1880 se inventó el primer martillo neumático.
La incorporación de la neumática en mecanismos y la automatización comienza a
mediados del siglo XX.
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Campos de Aplicación
Presentar una lista de aplicaciones actuales de la neumática es un esfuerzo vano por lo
interminable que ésta podría resultar.
En una apurada síntesis podría decirse que la neumática puede estar presente en
cualquier proceso industrial manual o semiautomático que requiera incrementar su
producción, aumentando la calidad del producto y mejorar su calidad.
De este modo, la neumática se ha convertido en un elemento imprescindible en la
automatización de la producción de todos los sectores industriales:
- Industria del automóvil
- Producción de energía
- Industria textil
- Refinerías e industrias petrolíferas
- Imprentas y artes gráficas
- Máquinas de embalaje
- Industria del calzado
- Construcción y obras públicas
- Industrias agroalimentarias y cárnicas
- Siderurgia y minería
- Industria química
- Maquinaria para la industria maderera
- Robótica, alimentación, etc.
Mediante los circuitos neumáticos se pueden generar movimientos rectos como:
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- Sujeción de herramientas
- Levantar y bajar objetos
- Abrir y cerrar puertas
- Arrastrar objetos
- Frenar objetos
En las siguientes figuras se pueden ver algunas aplicaciones de la neumática.
Entre algunas de las ventajas de la energía neumática se encuentran:
- Limpieza
- Disponibilidad gratuita del aire y en la cantidad que se desee
Magnitudes y unidades relacionadas con la neumática
Presión
o Medición de presiones
o Definición y unidades
o Presión atmosférica
o Presión atmosférica normal
o Presiones en un sistema neumático
Medición de presiones
Para realizar la medición de la presión de un determinado circuito neumático
utilizamos los aparatos denominados manómetros.
Los tipos de manómetros más utilizados los podemos clasificar en:
- Manómetro de tubo
- Manómetro de diagrama
- Manómetro de pistón
Con el fin de evitar deterioros en los manómetros por efecto de oscilaciones y golpes,
la presión se hace pasar a través de un orificio calibrado al cual se le incorpora una
válvula que se abre en el momento que queramos realizar la medición.
En los esquemas neumáticos el manómetro se representa por el símbolo de la figura:
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Símbolo del manómetro
Definición y unidades
La presión se define como la fuerza que se ejerce por unidad de superficie.
p = F/S
p = presión (Pa)
F = fuerza ejercida (N)
S = superficie (m2)
La unidad de presión en el Sistema Internacional (SI) se denomina pascal en honor al
escritor y científico francés Blaise Pascal (1623-1662).
El pascal (Pa) se define como la presión ejercida por una fuerza de un newton (N)
cuando se aplica perpendicularmente a una superficie de un metro cuadrado (m2).
En el sistema C.G.S. la unidad es la baria que se define como la presión ejercida por la
fuerza de una dina cuando se aplica perpendicularmente a una superficie de un
centímetro cuadrado.
A continuación se incluye una tabla donde se puede observar la relación que existe
entre diferentes unidades de presión.
1 Atmósfera física o estándar (atm)= 760 mmHg
1 Atmósfera métrica = 1 kg/cm2
1 atm = 1,03323 kg/cm2
1 torr = 1 mmHg
1 baria = dina/ cm2
1 pascal = newton/m2
1 bar = 1,02 kg/cm2
1 PSI = libra fuerza/in2
1 kg/cm2 = 14,223 PSI
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1 bar = 105 Pa
1 bar = 106 barias
Para tener una apreciación más intuitiva de los niveles de presión que representan las
unidades se presentan algunos datos sobre las presiones a las cuales están sometido
los fluidos en diferentes instalaciones o depósitos industriales.
Elemento Fluido Presión
Extintor de incendios Agua
Instalación hidráulica en barcos (tubería de alta
presión)
Aceite 250Kg/cm2
Instalación de calefacción en el hogar Agua 1 bar
Presión Atmosférica
En la medición de presiones debe tenerse en cuenta que la presión atmosférica tiene
influencia sobre los sistemas neumáticos.
La presión atmosférica es originada por el peso de las capas de aire que rodean la
tierra y depende de la densidad de la atmósfera y de la altura. Por estos motivos la
presión atmosférica no tiene un valor constante.
Presión Atmosférica Normal
Para poder tener valores de presión definidos, a pesar de las variaciones
climatológicas, la norma DIN ha definido un valor de presión de referencia.
La presión atmosférica normal a nivel de mar comprende 1013 mbar = 760 Torr
Presiones en un Sistema Neumático
Presión máxima admisible (PMA): Es el mayor valor de presión efectiva a la que puede
ser sometido un elemento de la instalación. Se mide normalmente en bar o Pa.
Presión de entrada (PE): Es la presión del aire comprimido a la entrada de un
componente neumático. Se mide normalmente en bar.
Presión de salida (PS): Es la presión que posee el aire a la salida de un componente
neumático.
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El Aire: El aire utilizado en las instalaciones neumáticas se concentra en una de las
partes de la atmósfera conocida como troposfera que va desde el nivel del mar hasta
unos 18 Km en el ecuador y hasta unos 8 Km sobre los polos.
El aire es una mezcla de gases compuesto principalmente de nitrógeno, oxígeno, helio,
neón, argón, dióxido de carbono, vapor de agua y algunas partículas sólidas en
suspensión. Su densidad es 1293 .00
Kmm3 .
En la siguiente tabla se recogen los porcentajes aproximados de cada uno de los
componentes.
N 78 %
O 20 %
NeH e A r 1.3 %
Dióxido de carbono, vapor de agua, partículas sólidas Resto
Circuitos Neumáticos
Un circuito neumático se puede definir como un sistema formado por un conjunto de
elementos unidos entre si de tal forma que el aire comprimido puede circular a través
de ellos y además es capaz de realizar una determinada función.
Los circuitos neumáticos pueden ser muy simples o pueden ser muy complicados y con
un número muy grande de elementos. Sin embargo los elementos mínimos que deben
aparecer son:
- Grupo compresor
- Tuberías
- Actuadores neumáticos
- Elementos de distribución
- Elementos auxiliares
Para comprender las funciones que realizan cada uno de estos elementos se puede
comparar un circuito neumático con un circuito eléctrico y ver la equivalencia
funcional entre los elementos de ambos circuitos.
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Caudal (Q): Representa el volumen de un fluido V que pasa por una sección A,
transversal a la corriente en la unidad de tiempo t
Humedad (H): Representa la cantidad de agua (en forma de vapor) que hay en el aire y
depende fundamentalmente de la temperatura del mismo
Se pueden distinguir:
Humedad absoluta (H): Representa la cantidad total de vapor de agua que hay en el
aire. Se mide en gr/m3. Esta magnitud no se usa puesto que el dato obtenido no es
objetivo, sino que depende de la temperatura
Humedad relativa (Hr): Indica la relación entre la humedad del aire mv y la máxima
humedad que podríamos tener a una temperatura dad, es decir, masa de vapor
saturado ms. Es adimensional.
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Gasto de aire: Representa la cantidad de aire que se necesita en condiciones normales
de presión y temperatura para que uno o varios actuadores realicen el efecto deseado
Ecuaciones de los gases perfectos
Si consideramos al aire como un gas perfecto, podemos aplicar los siguientes
conceptos
LEY DE BOYLE- MARIOTTE
Si consideramos un gas perfecto encerrado en un cilindro en el que provocamos una
expansión isométrica, es decir, a temperatura constante, se cumple.
LEY DE CHARLES- GAY- LUSSAC
Si consideramos un gas perfecto encerrado en un cilindro en el que provocamos una
expansión isobárica, es decir, a presión constante, se cumple
ELEMENTOS DE LAS INSTALACIONES NEUMÁTICAS
Compresores: Proporcionan una presión y un caudal de aire adecuados a la instalación.
Datos necesarios de los compresores:
Caudal que proporciona.
Relación de presión psalida/pentrada
Tipos de compresores
De embolo. Son baratos y ruidosos
Rotativos. Son caros y silenciosos
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Acumuladores: Su misión es mantener un nivel de presión adecuada en la instalación
neumática. Su tamaño depende del caudal de consumo y de la potencia del
compresor.
Acondicionadores de aire: Son dispositivos que nos permiten mantener el aire en una
condiciones de limpieza, humedad y lubricación adecuadas, de tal manera que alargan
la vida de toda la instalación. Estos elementos son:
Filtros de aire: se pone antes del compresor y su misión es dejar al aire libre de polvo o
partículas de suspensión que pueden dañar a las diferentes partes móviles de los
elementos de la instalación.
Secador: se pone después del acumulador y su misión es quitarle la humedad al aire,
haciendo que la instalación tenga una vida más larga, ya que de otra manera se impide
la condensación del vapor de agua en sitios no deseados, evitando fundamentalmente
la corrosión.
Lubricadores: se ponen después del secador y su misión es proporcionar un poco de
aceite al aire para que este lubrique todas las partes móviles de la instalación, tanto en
actuadores como en elementos de control, de tal manera que se alarga notablemente
la vida de estos, pues se reduce el rozamiento.
Red de distribución: Debe garantizar la presión y velocidad del aire en todos los puntos
de uso. En las instalaciones neumáticas, al contrario de las oleohidrauliucas, no es
necesario un circuito de retorno de fluido ya que este se vierte directamente a la
atmosfera por un silenciador después de haber sido usado.
Criterios de diseño: para que la red satisfaga las necesidades de la instalación debe
mantener:
Velocidad de circulación adecuada de 6 a 10 m/s
Perdida de presión baja a 0,1 kp/cm2
Ser capaces de soportar posibles modificaciones futuras debido al consumo
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El material utilizado puede ser acero o plástico reforzado.
Elementos de regulación y control: Son los encargados de regular el paso de aire
desde los acumuladores a los elementos actuadores. Estos elementos se denominan
válvulas, pueden ser activados de diversas formas: manualmente, por circuitos
eléctricos, neumáticos, hidráulicos o mecánicos. La clasificación de estas válvulas se
puede hacer en tres grupos:
Válvulas de dirección o distribuidores: estos elementos se definen por el número de
orificios (vías), las posiciones posibles, así como la forma de activación y desactivación.
Válvulas antirretorno y selectora: La válvula antirretorno perite el paso del aire en un
determinado sentido, quedando bloqueado en sentido contrario.
La válvula selectora tiene 2 entradas y una salida, permitiendo la circulación de aire a
través de una de sus entradas, bloqueándose al mismo tiempo la entrada por efecto de
la primera.
Válvula de regulación de presión y caudal: Son elementos, que en una misma
instalación neumática, nos permiten disponer de diferentes presiones y, por lo tanto,
de diferentes caudales.
ELEMENTOS ACTUADORES
Son los encargados de transformar la energía neumática en otra energía,
generalmente de tipo mecánico. Los podemos clasificar en dos grandes grupos:
Cilindros: Transforman la energía neumática en energía mecánica, con movimiento
rectilíneo alternativo. Las hay de 2 tipos
Cilindros de simple efecto: Solo realizan trabajo útil en el sentido de desplazamiento
del vástago. Para que el embolo recupere la posición de reposo se dota al cilindro de
un muelle. Normalmente este muelle está diseñado para almacenar el 6% de la fuerza
de empuje.
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Cilindro de doble efecto: estos elementos pueden realizar trabajo en ambos sentidos
de desplazamiento, sin embargo hay que tener en cuenta que la fuerza de avance y
retroceso es diferente, ya que en un sentido hay que tener en cuenta el diámetro del
vástago
REPRESENTACIÓN GRAFICA
Los esquemas de las instalaciones neumáticas tienen que hacerse en varios niveles. En
el nivel inferior se sitúan los elementos compresores, acumuladores y
acondicionadores de aire; en el nivel medio se sitúan los elementos de control; y en el
nivel superior los actuadores
DESARROLLO
TROQUEL
Instrumento o máquina de bordes cortantes para recortar o estampar, por presión,
planchas, cartones, cueros, etc.
El troquel consiste en:
• Una base de una matriz con mayor resistencia o dureza que las cuchillas o
estampa de elaboración de la pieza.
Sus funciones son las siguientes:
cortar, bien para perfilar la silueta exterior, bien para fabricar
ventanas u orificios interiores
hender, para fabricar pliegues
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perforar, con el fin de crear un precortado que permita un fácil
rasgado
semicortar, es decir, realizar un corte parcial que no llegue a
traspasar la plancha
Tipos de troqueles
1. Troquel plano. Su perfil es plano y la base contra la que actúa es metálica. Su
movimiento es perpendicular a la plancha consiguiendo así una gran precisión
en el corte.
2. Troquel rotativo. El troquel es cilíndrico y la base opuesta está hecha con un
material flexible. Al contrario que en el troquelado plano, el movimiento es
continúo y el registro de corte es de menor precisión. Ello es debido a que la
incidencia de las cuchillas sobre la plancha se realiza de forma oblicua a la
misma. Los embalajes fabricados en rotativo son, por tanto, aquéllos que no
presentan altas exigencias estructurales tales como las Wrap Around o algunas
bandejas. Por su movimiento continuo, el troquelado rotativo consigue
mayores productividades en fabricación que el plano.
FUNCIONAMIENTO
POR FAVOR PONER EL FUNCIONAMIENTO OJO
PISTON
En los sistemas hidráulicos y neumáticos la energía es transmitida a través de tuberías.
Esta energía es función del caudal y presión del aire o aceite que circula en el sistema.
El cilindro es el dispositivo más comúnmente utilizado para conversión de la energía
antes mencionada en energía mecánica.
La presión del fluido determina la fuerza de empuje de un cilindro, el caudal de ese
fluido es quien establece la velocidad de desplazamiento del mismo. La combinación
de fuerza y recorrido produce trabajo, y cuando este trabajo es realizado en un
determinado tiempo produce potencia. Ocasionalmente a los cilindros se los llama
"motores lineales".
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En la figura siguiente, vemos un corte esquemático de un cilindro típico. Este es
denominado de doble efecto por que realiza ambas carreras por la acción del fluido.
Las partes de trabajo esenciales son:
1) La camisa cilíndrica encerrada entre dos cabezales,
2) El pistón con sus guarniciones, y
3) El vástago con su buje y guarnición.
Dimensionando un Cilindro.
Un cilindro neumático debe ser dimensionado para tener un empuje MAYOR que el
requerido para contrarrestar la carga.
El monto de sobredimensionamiento, está gobernado por la velocidad deseada para
ese movimiento; cuando mayor es la sobredimensi6n más rápida va a realizarse la
carrera bajo carga.
En la figura de abajo el cilindro neumático soporta una carga con un peso de 450 Kg.,
su diámetro es de 4", y la presión de línea es de 5,7 Kg./cm2. El cilindro en es tas
condiciones ejerce un empuje exactamente igual a 450 Kg., en estas circunstancias el
cilindro permanecerá estacionario soportando la carga, pero sin moverla.
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Velocidad de un Cilindro.
La velocidad de desplazamiento de un cilindro hidráulico es fácil de calcular si se
emplea una bomba de desplazamiento positivo.
En la figura mostramos un ejemplo típico, con un caudal de 40 litros por minuto
ingresando al cilindro.
El área del pistón es de 78 cm², para encontrar la velocidad de desplazamiento primero
convertiremos los litros en cm³ por minuto es decir: 40 x 1000 = 40.000 cm³/min.
Luego dividimos este valor por el área del pistón obteniendo la velocidad:
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ANEXOS
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Mantenimiento
Peligro de aplastamiento
Realice trabajos de mantenimiento sólo con la máquina/todo el sistema
desconectados y el sistema de aire comprimido ventilado. Tenga en cuenta el manual
de instrucciones de la máquina/todo el sistema siempre que realice trabajos de
mantenimiento.
Peligro de explosiones a causa de una atmósfera con posibilidades de explosión Realice
sólo las tareas de mantenimiento enumeradas a continuación.
Los trabajos de mantenimiento que puede realizar son:
• Control de conexiones, del funcionamiento en seco, comprobación del estado
completo/presión exterior y limpieza del exterior.
• Comprobación visual de la barra de émbolos. En caso de indicios de desgaste en el
cilindro cámbielo.
• Lubricación del cilindro cada 100.000 encendidos o cada 500 km.
• Limpieza de las superficies exteriores limpie las superficies exteriores del cilindro con
un paño seco y antiestático. En un entorno explosivo no puede montarse nada de un
material inflamable sobre la superficie de los cilindros, por ello debe adaptarse el
intervalo de limpieza a las condiciones ambientales.
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Desmontaje/Eliminación
Los peligros son los siguientes:
• Presión restante en los conductos y elementos de colocación
Purgar lentamente el cilindro/el sistema para eliminar la presión restante de los
conductos y de los demás elementos de colocación.
• Las piezas pesadas que puedan caer tras aflojarlas
Las piezas pesadas que puedan caer tras aflojarlas deberán ser aseguradas.
Debe asegurarse que no haya personas en la zona donde exista el riesgo de caída de
objetos.
• Cantos afilados
Para evitar heridas por corte con cantos afilados, deben de llevarse guantes
protectores.
• Desplazamiento descontrolado del émbolo.
Para evitar movimientos incontrolados del émbolo, debe ventilarse lentamente el
cilindro/el sistema.
En caso de disposición vertical, el émbolo debe desplazarse a la posición final antes de
ventilarlo.
