maquina torsionadora

CAPITULO I ESTUDIO INTRODUCTORIO 1.1 Introducción

En Bolivia tenemos la presencia de una gran cantidad de pequeños talleres mecánicos, sitios en los que las actividades de torcionado y fabricación de resortes en condiciones de trabajo a las que están expuestos son de riesgo en el proceso que realizan. El tema la de maquina torcionadora nos dará una visión mucho más amplia de lo que puede ayudar a un taller ya que se va dar en la misma un proceso de tratamiento en el frio, el cual reduce la mano de obra y se obtendrá una mejora en el terminado de la pieza a realizar. Al darse una mayor eficiencia en el sector de maquinaria, lograra que la empresa industrial disminuya la producción de piezas defectuosas, y por lo tanto incrementa la producción y se obtenga mayor calidad en cuanto al acabado. Esto ayudara al taller a incrementar la producción y mejora de sus productos y aumente su competividad en un porcentaje considerable con respecto a toda la competencia. Las máquinas torsionadoras son conocidas en el mercado desde hace mucho tiempo. Estas maquinas permiten llevar a cabo operaciones de torsión, fabricado de espirales y corrugado sobre alambres, pletinas y/o tubos cuadrados (o cuadradillos) de unas determinadas dimensiones, con el fin de poder llevar a cabo la formación de ciertas piezas que se incorporan, como accesorios ornamentales, en puertas, ventanas y rejas en general. Además, este tipo de máquinas permiten, mediante la utilización de determinados útiles sencillos, el conformado de pletinas longitudinales para dotarlas de determinadas formas curvas, en espiral, etc., o incluso para la combinación de algunos de ellas con el fin de poder realizar otras piezas con formas regulares de distintas formas y diseños o una combinación de estos y realizar trabajos de exactitud y mayor facilidad al realizar el torsionado. Reseña histórica de las máquinas.

Desde la prehistoria, la evolución tecnológica de las máquinas-herramientas se ha basado en el binomio herramienta-máquina. Durante siglos. La herramienta fue la prolongación de la mano del hombre hasta la aparición de las primeras máquinas rudimentarias que ayudaron en su utilización. Aunque en la antigüedad no existieron máquinas-herramienta propiamente dichas; sin embargo, aparecieron dos esbozos de maquinas para realizar operaciones de torneado y taladrado. En ambos casos, utilizando una de las manos. Era necesario crear un movimiento de rotación de la pieza en el torneado y de la herramienta en el taladrado. Debido a esta necesidad nació el llamado “arco de violín”, instrumento de accionamiento

giratorio alternativo compuesto de un arco y una cuerda, utilizado desde hace miles de años hasta la actualidad en que todavía se utiliza de forma residual en algunos países. Hacia 1250 nació el torno de pedal y pértiga flexible accionado con el pie, representando un gran

avance sobre el accionado con arco de violín puesto que permitía tener las manos libres para el manejo de la herramienta de torneado.

Prensa de balancín de Nicolás Briot (1626), diseñada por Leonardo da Vinci, y que supuso la puesta en marcha generalizada de la acuñación de moneda

El hombre desde sus inicios (entendiendo como Hombre a un ser con capacidad racional), ha tratado de dominar las fuerzas de la naturaleza. Para ello, ha debido aprender a construir y utilizar artefactos ajenos a él. Por citar algunos ejemplos: en la lucha entre pueblos prehistóricos, ya las armas rusticas eran comunes, según afirman investigaciones recientes; compuestas fundamentalmente por piedras y huesos. Luego los primeros esfuerzos de construcción de diques de tierras y zanjas de irrigación, usados para la agricultura, exigieron la utilización de herramientas, tales como los arados, y azadones. Hasta que la construcción de caminos no llega a ser un arte de gran desarrollo, durante la era del imperio romano no se reconoció verdaderamente el valor de la buena utilización de nuevas maquinas y técnicas. Los caminos de Roma, que todavía se usan fueron construidos con atención esmerada a las condiciones de subsuelo y con una base de grava y arcilla bien apisonada. Así, quien haya de trabajar diariamente con maquinas herramienta, habrá de plantearse cuestiones continuamente y de resolver problemas relativos a la herramienta, a la máquina o al trabajo. Las máquinas herramienta modernas, exigen para su racional utilización en la explotación un manejo seguro y profundos conocimientos técnicos. Una preparación por buena que sea no es suficiente. Máquinas Definición y Referencias Referencias

Una máquina es cualquier artefacto capaz de aprovechar, dirigir o regular una forma de energía para aumentar la velocidad de producción de trabajo o para transformarla en otra

forma de energética. Las máquinas son dispositivos usados para cambiar la magnitud y dirección de aplicación de una fuerza. La utilidad de una máquina simple (palanca, cable, plano inclinado, rueda) es que permite desplegar una fuerza mayor que la que una persona podría aplicar solamente con sus músculos, o aplicarla de forma más eficaz. La relación entre la fuerza aplicada y la resistencia ofrecida por la carga contra la que actúa la fuerza se denomina ventaja teórica de la máquina. Debido a que todas las máquinas deben superar algún tipo de rozamiento cuando realizan su trabajo, la ventaja real de la máquina siempre es menor que la ventaja teórica. Combinando máquinas simples se construyen máquinas complejas. Con estas máquinas complejas, a sus ves, se construye todo tipo de máquinas utilizadas en la ingeniería, arquitectura y construcción, y todo ámbito de nuestras vidas. Las máquinas también han posibilitado al hombre, el control de las fuerzas del viento, de los combustibles y del agua. Sin máquinas, el hombre viviría aún en estado primitivo y no habría podido alcanzar ninguna forma de progreso. Hay que tener en cuenta que una máquina nunca puede desarrollar más trabajo que la energía que recibe y que, a igualdad de potencia, a velocidades mayores corresponden fuerzas menores, y viceversa. Una máquina simple no tiene fuente productora de energía en si, por lo tanto no puede trabajar a menos que se le provea de ella.

Orígenes de la Industria 1 Generalidades.- Para superar la debilidad física el hombre apeló a diversos medios que le facilitaran la tarea. Con el correr del tiempo, utilizó herramientas rudimentarias, que fueron mejorando. Se operó así, un sucesivo perfeccionamiento técnico en las antiguas máquinas-utensilios.

Sus necesidades crecientes originaron la creación de las máquinas-herramientas. Éstas, ya representaban una etapa importante en la evolución industrial. Con ello, el hombre, lentamente, se fue alejando de la esclavitud que supone labores manuales que, lo asemejan a las bestias. Es evidente, que el progreso económico de un pueblo depende de: a) Su riqueza natural y b) Medios para obtener e incrementar la economía Es decir, que no es suficiente poseer recursos; sino que, es imprescindible disponer de herramientas y máquinas para aprovecharlos. La presencia de máquinas y métodos de producción adecuados, hicieron posible el progreso y la elevación del nivel de vida en zonas, antes ofrecían una situación de miseria y atraso. Como inspiración de los hombres llamados genios. En muchos casos, los inventos constituyen algo poco común; pero evidencian que representan una parte del proceso del saber. La innovación configura una actividad sintética, constructiva y creadora, que a través de la historia humana, ha procurado instrumental para la obtención de las riquezas del suelo y para combinarlas obteniendo productos útiles. 2 Evolución de la Fábrica.- En el proceso evolutivo de la industria, se señalan tres fases fundamentales;

a) La manual b) La manufactura c) La fabril La producción manual tiene origen en las más primitivas civilizaciones. En ella, el hombre aplica herramientas. Su característica esencial es que exige al hombre una condición básica: la habilidad; era un artífice consumado que debía asimilar lar enseñanzas de orificio. Esta forma de trabajo se distingue: a) por la producción reducida y limitada a los pedidos directos de los clientes; b) el artesano tiene la propiedad de las herramientas; c) sus elementos de trabajo y sus procedimientos de elaboración no ofrecen mayores variaciones; d) la condición social se mantiene sin modificaciones sustancias de estructura; y e) el individualismo o trabajo aislado es su nota esencial. En la manufactura surge la elaboración en común: factor humano; y máquinas y herramientas. La tercera forma o sea la fabril, se característica por la organización sistemática de máquinas y hombres para la producción en gran escala. 3 Reseña histórica de la Industria.- a continuación señalaremos las etapas más recientes a partir de la Edad Media. En esa época, dominaban el elemento tierra; y, los hombres estaban sometidos al propietario de la tierra. Los artesanos eran parte integrante de corporaciones o gremios, cada uno de los cuales agrupaba a los especialistas de un mismo ramo.

El vínculo era riguroso y cada miembro debía acatamiento escrito al ordenamiento que lo regía, o sea que la libertad de obrar estaba tratada por los intereses generales de la agrupación. Dentro de cada corporación existía una escala jerárquica, que iba del aprendiz al maestro y cada etapa solo podía franquearse, luego de recibir enseñanzas y comprobar su asimilación correcta. Con el advenimiento de una mayor libertad personal, desaparece la estrictez del régimen corporativo y paulatinamente decrece como factor de defensa de los intereses comunes a cada profesión u oficio. En el sistema feudal el pago de tributo se hacía en trabajo personal o productos. Evidentemente aparece una liberación; pero en otro sentido, ya no se dispone de la protección que ésta les otorgaba cuando sus derechos eran atacados. Cuando se origina la Revolución Industrial del siglo XVIII, la situación no ofrece un lineamiento de tónica clara y precisa. Por el contrario, imperan formas primitivas al lado de las expresiones más avanzadas. En efecto, se desarrollan formas domésticas que giran en torno al núcleo familiar y que abarcan las más dispares actividades practicadas en conjunto. En este sentido, cada familia se dedica desde la elaboración de instrumentos para cultivar hasta las tareas agrícolas. Coetáneamente, propietarios o patronos, empleaban el sistema de asalariados para sus actividades industriales. Tales obreros, trabajaban en mera relación de dependencia. Esta constituye la forma próxima al sistema actual, aunque no debemos confundirla con el sistema fabril. 4 La revolución Industrial.- En el siglo XVIII se origina la Revolución Industrial. Algunos sostienen que se trató de una simple evolución, en una de cuyas etapas se aplica el vapor como fuerza motriz. Esto permite afirmar que a fines del siglo XVIII se produce una revolución industrial.

Esta revolución o evolución representa una etapa de caracteres que se apoyan en la libertad económica. Ella da nacimiento al capitalismo industrial. La revolución industrial consiste en la rápida transformación de la manufactura en gran industria mecánica. La maquinaria o herramienta deja de ser accesorio del hombre. Se invierten los términos: el hombre pasa a depender de la maquina. En este movimiento la esencia está en que los instrumentos giran por impulso no originado en el hombre que los emplea. La revolución industrial provocó un notable incremento de la producción, pese a reducir la aplicación de trabajo manual. Este progreso técnico no surgió de improviso. Necesitó el clima propicio para florecer. Se lo brindó la libertad económica. Es el fenómeno económico que influye en el acontecer humano. Esta revolución o evolución, en los siglos subsiguientes, es seguida de movimientos en el campo industrial, que algunos califican de Revoluciones de los siglos XIX y XX. 5 Consecuencias Económicas y Sociales de la Revolución Industrial.- La revolución industrial provocó violenta reacción contra el maquinismo y hasta se llegó a destruir las

máquinas. La sangrienta insurrección de los “ludditas” qu e destrozaron los telares

mecánicos. La aplicación intensiva de las máquinas importó desocupación para los artesanos, cuyo trabajo fue desplazado. Su habilidad perdió valor en dinero. Es lo que se llama degrada miento de la mano de obra. En esa habilidad manual del artificie fue “transferida” a la máquina. En cuanto a la propiedad varío sustancialmente. Antes de la revolución, el obrero era propietario de máquinas y herramientas. Ahora se requieren grandes capitales para adquirirlas. Como consecuencia, el obrero pasa a depender del capital y aparece una clase: el proletario. Más adelante la propiedad industrial se hace colectiva, es decir, que los capitales suministrados son suministrados por ahorristas. Tal situación complica la organización, dirección y administración, haciendo necesario un controlador más riguroso y complejo. Antes, el artesano era patrono y obrero y su empresa no ofrecía dificultades. Con el crecimiento de la empresa aparecen problemas que exigen un tratamiento particular. Surge la especialización industrial. Cada fabrica tiende a especializarse a unas o pocas actividades. Se completa la separación entre la actividad agropecuaria y la mecánica. Antes, el labrador empleaba herramientas que fabricaba él mismo. Con la revolución se acentúa, su tendencia a adquirir las que elabora la industria. Es decir, el principio de división de trabajo halla concreta aplicación. Se logran progresos en el transporte, con especial incidencia en el adelanto industrial. La concentración industrial provoca el desarrollo comercial. En efecto, es preciso buscar más amplios y lejanos mercados para absorber la mayor producción. Como consecuencia de ello, con muchos los industriales que instalan sucursales para adquirir materias primas y para colocar sus productos elaborados. Por la concentración se modifica el centro de gravedad de la población. Esta emigra hacia las fábricas, despoblando al campo. La revolución industrial del siglo XVIII a) Constituyó progreso técnico y material; b) provocó sufrimiento social inmenso y la reacción del artesano eliminado; c) origino desocupación y cambio de tareas; d) transfirió grandes grupos de población del campo a los centros industriales; e) dio lugar a excesos del capital con respecto a los asalariados; f) creó una nueva fuerza, la de los proletarios. Las grandes invenciones.- A continuación pasaremos a ver algunos inventos que permitieron la evolución de la industria. El francés Papín construyó una maquina a vapor conocida con el nombre de “marmita de Papín”.

Watt instala su máquina a vapor que se incorporó a la industrial textil en 1785. Wyatt construye la máquina de hilar algodón. Se siguieron sucediendo inventos que revolucionaron y revolucionan hasta hoy en día la industria y el comercio de una forma inigualable. El movimiento no se ha detenido y la colocación de satélites artificiales y los proyectos de viaje a la luna evidencian que la revolución no se ha detenido si no sigue avanzando a grandes pasos. Siglo XIX: desarrollo industrial

En 1800. Mudslay construyó el primer torno realizado eternamente de metal para roscar tornillos, siendo su elemento fundamental el husillo guía patrón. Se dice que Maudslay dedicó diez años de trabajos para conseguir un husillo patrón satisfactorio. Para completar el ciclo y tener una referencia de partida, era necesario poder medir con precisión las piezas fabricadas, con el objeto de cumplir las especificaciones para ser intercambiables, Maudslay construyó un micrómetro de tornillo en 1805 para su propia utilización, que bautizó con el nombre de El señor Canciller. James Nasmyth, discípulo aventajado de Maudslay, señaló, refiriéndose a este sistema de medición, que podía medir la milésima parte de la pulgada. Maudslay construyo en 1803 la primera amortajadora vertical para sacar chiveteros a poleas y engranajes y otras maquinas diversas. 1.2 Objetivo

El objetivo principal del proyecto es dar a conocer la importancia de la implementación de la máquina torsionadora en el taller y los trabajos que se desempeña para la producción eficiente y de gran calidad. 1.2.1 Objetivo Especifico

La presente de la invención refiere a una máquina torsionadora perfeccionada, que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a lo que se conoce en el estado actual de la técnica. Mas en particular, la invención propone el desarrollo de una maquina torsionadora de características mejoradas respecto a las convencionales, en especial en todo lo que se refiere a la estructura de la maquina, diseño general y medios de protección del operario encargado del manejo de la misma, al haberse dotado de una serie de medios y/o mejorado otros ya incorporados en las maquinas convencionales, con el fin de poder llegar a alcanzar los objetivos fijados. El campo de aplicación de la presente invención se encuentra comprendido dentro de la industria dedicada a la fabricación y/o instalación de maquinaria en general y de máquinas herramientas en particular.

1.3 Justificación

La invención de la máquina torsionadora se diseñó y estructuró debido a las labores de torsión que realizan pequeños talleres de la ciudad de La Paz Bolivia la razón por lo cual se implementa la máquina torsionadora con mejoras para lograr una producción eficiente y de buena calidad y ser más competente en el mercado.

CAPITULO II DESCRIPCION DEL PROYECTO 2.1 Consideraciones Generales

La torsionadora es una maquina diseñada para la fabricación de piezas como barrotes, barandas, volutas, resortes. El tratamiento del material es en el frio donde utiliza el método de torsión y flexión con mayor facilidad teniendo el cambio de matrices el cual simplifica el trabajo de una forma considerable con pulsadores pidiendo cambiar el giro de izquierda a derecha con una gran capacidad. Los aspectos más importantes son las características del material al cual se le realizara el proceso de torsionado como ser las propiedades de los aceros y que aceros se han de tener por ejemplo. 2.1.1 Características mecánicas y tecnológicas del acero

Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que puedan conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genéricas:   

 

 





Su densidad media es de 7850 kg/m 3. En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir. El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es alrededor de 1510 °C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta, el hierro es de alrededor de 1375 °C, y en general la temperatura necesaria para la fusión aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes. (excepto las aleaciones eutécticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rápido funde a 1650 °C. Su punto de ebullición es de alrededor de 3000 °C. Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas. Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres. Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lámina de acero, de entre 0.5 y 0.12mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electrolítica, por estaño. Permite una buena mecanización en maquinas herramientas antes de recibir un tratamiento térmico. La dureza de los aceros varía entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su otra aleación u otros procedimientos térmicos o químicos entre los cuales quizá el más conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido de carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un núcleo tenaz en la pieza que evita fracturas frágiles. Aceros típicos con un grado alto de dureza superficial son los que emplean las maquinas herramientas de mecanizado, denominados

 

aceros rápidos que contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos tecnológicos para medir la dureza son brinell, vickers y rockwell, entre otros. Se puede soldar con facilidad La corrosión y otros.

2.3 Uso normal de la Máquina

La torsionadora se utiliza para dar forma a los materiales de forja en frio. Retuerce barrotes, hace espirales de pasamanos, etc. Todos los dibujos que se pueden hacer con un cabezal rotativo y un punto de apoyo son posibles de ejecutar con esta máquina. Únicamente está limitada por el espacio físico y potencia del motor. Se suministran con la torsionadora un juego de utillajes estándar, con los que podrá efectuar la gran mayoría de las figuras básicas. No obstante el fabricante le puede suministrar las bases de acoplo al cabezal, para que usted realice sus propios dibujos. 2.3 Descripción de la Máquina

La maquina va equipada con un motor de ½ C.V. de potencia y del reductor que transmite la rotación de un engranaje recto a otro adaptado al eje de transmisión con un rodamiento el cual brinda más seguridad al cabezal a través de un eje de transmisión de movimiento. Éste es el soporte donde van los distintos puntos de apoyo de las matrices el cual tiene una forma para que se adapten cualquiera de las matrices que se requiera.

2.3.1 Contra Punto

El contra punto consiste en tener capacidad de alojar los materiales a los cuales se les realiza el torsionado. El contra punto tiene un seguro de carrera para que este no se deslice cuando se realice el torsionado. El contrapunto debe estar alineado con el eje en donde se ponen las matrices a si este se realizara trabajos con precisión.

2.3.2 Soporte auxiliar

El soporte auxiliar fabricado de acero diseñado para soporte de piezas al realizar el torsionado es para que cuando se quiere un espiral este soporte y le lleve en línea y no salga y no salga un mal proceso en el torsionado este es ajustable a la bancada.

2.3.3 Eje de giro

El eje de giro es de material de acero especial con tratamiento el cual es el componente principal que transmite movimiento al cual están alojados rodamientos y un engranaje. Este eje en uno de sus extremos es donde aloja las matrices para realizar el torsionado el cual gira y proporciona el trabajo.

2.3.4 Barra de desplazamiento

La barra de desplazamiento es la parte donde se alojan el contrapunto y el soporte auxiliar los cuales se deslizan sobre este. Este soporte debe de estar fijo y bien asentado para que no se produzca movimiento y ocasione un mal torsionado.

2.3.4 Rodamientos

Son los elementos donde se apoya el eje y van a facilitar su rotación, para esta turbina se está utilizando des rodillos a rótula que van a soportar cargas radiales y axiales.

2.3.4 Transmisión

El sistema que se encarga de transmitir el movimiento y la potencia mecánica de la torsionadora hacia el generador. Por las condiciones de diseño, la velocidad del torsionado no coincide con la velocidad del motor o generador por lo cual es necesario reducir la velocidad y aumentar la fuerza. Para el presente caso se utiliza un sistema de transmisión flexible por fajas y poleas: tres fajas trapezoidales, una polea conducida a un aje donde está alojada un engranaje. 2.3.5 Matrices

Las matrices son parte elemental de la torsionadora ya que estas son las que realizan las distintas figuras están fabricadas de acero común y corriente dados las figuras seguidamente llevadas a un tratamiento térmico para su resistencia y dureza. Las matrices son las que permiten la variedad de trabajos que se pueda realizar esta máquina, las cuales se alojan en el eje de transmisión de forma segura ya que estas sufren un esfuerzo.

2.4 Funcionamiento.

Se permite al usuario girar de izquierda y a derecha mediante dos pulsadores a fin y efecto que pueda realizar la torsión de piezas a su voluntad. En el momento que el usuario posee un buen punto para iniciar la torsión de la pieza, la introduce en la matriz del torsionadora, y realiza la torsión de dicha pieza en un sentido u otro, dependiendo del trabajo o de la figura a realizar. Para finalizar la torsión se deja de pulsar el botón y finaliza la operación.

CAPITULO III ANALISIS Y CALCULO DEL DISEÑO 3.1 Etapa de la estructuración

Es el proceso creativo mediante el cual se da forma a un sistema estructural para que se cumpla una función determinada con un grado de seguridad razonable y que en condiciones normales de servicio tenga un comportamiento adecuado. Es importante considerar ciertas restricciones que surgen de la interacción con otros aspectos del proyecto global como son; las limitaciones en cuanto al costo, el tiempo de ejecución, y la satisfacción de determinadas exigencias estéticas. La solución al problema de diseño no puede obtenerse mediante un proceso matemático rígido, donde se aplique rutinariamente un determinado conjunto de reglas y formulas, esto es un proceso en el cual el proyecto necesita atravesar por ciertas etapas. Es quizás la etapa más importante del diseño estructural pues, la optimización del resultado final del diseño depende de gran medida del acierto que se haya obtenido en adoptar la estructura más adecuada para la edificación específica. En esta etapa de estructuración se seleccionan los materiales que van a construir la estructura, se define el sistema estructural principal, arreglo y dimensiones preliminares de elementos estructurales más comunes. El objeto debe ser el de adoptar la solución optima dentro de un conjunto de posibles opciones de estructuración. 3.2 Análisis estructural

Es el procedimiento que lleva a determinar la respuesta o reacción del sistema estructural ante la solicitación de las acciones externas que puedan incluir sobre él, produciendo algún efecto. La respuesta de una estructura o de un elemento es su comportamiento bajo una acción determinada; está en función de sus propias características, se expresa en base a deformaciones, agrietamiento, vibraciones, esfuerzos, reacciones, etc. Y es evaluada modelando las acciones como fuerzas concentradas, lineales, o uniformemente distribuidas. Si la acción es de carácter dinámico se puede se puede proponer un sistema de fuerzas equivalentes. 3.2.1 Idealización de la estructura

Consiste en seleccionar un modelo técnico y analítico factible de ser analizado con los procedimientos de cálculo disponible. La selección del modelo analítico de la estructura puede estar integrada de las siguientes partes: 

Modelo geométrico. Esquema que representa las principales características geométricas de la estructura.







Modelo de las condiciones de continuidad en las fronteras. Debe establecerse como cada elemento está conectado a sus adyacentes y cuáles son las condiciones de apoyo de la estructura. Modelo del comportamiento de los materiales. Las acciones que afectan la estructura para una reacción acción  – respuesta, o esfuerzo  – deformación del material del que se compone la estructura. Modelo de las acciones impuestas. Las acciones que afectan la estructura para una condición dada de funcionamiento se representan por fuerzas o deformaciones impuestas. 3.3 Conformación de la estructura

La estructura está conformada por la estructuración de tubos tapizados con láminas de acero con un respectivo calculo para comprobar la resistencia de la estructura ya que en este se asentara el motor, ejes, poleas y más piezas las cuales ejercen un determinado peso considerable sobre la estructura. 3.4 Cálculo y Diseño de la estructura

Podría ser considerable como el punto más esencial dentro de la etapa de análisis estructural razón por la cual se ha decidido tratarlo como un tema independiente. Es muy importante se haga énfasis en la realización de un optimo calculo en todo proyecto de estructuras metálicas, ya que es la parte del diseño que tiene la finalidad de hallar las dimensiones adecuadas de los elementos que las constituyen, relacionando de la mejor forma la resistencia del elemento con las cargas externas que se le apliquen. Existen varios métodos de cálculo que determinen los efectos producidos sobre vigas, y columnas, los más frecuentemente utilizados son: doble integración, viga conjugada, área de momento y método de energía elástica. La estructura esta armada por tubos cuadrados de 80x50 mm y 50*50 mm con un espesor 5mm ambos seguidamente unidos por soldadura con arco eléctrico y también unidos por tornillos para el montaje y desmontaje con las siguientes dimensiones 1500x500x900 mostrados en el (DIBUJO 1). Seguidamente Laminados con láminas de acero de un espesor de 1mm realizando divisiones y unas puertas abatibles mostradas en el (DIBUJO 2). Donde las partes marcadas con rojo son las partes que se encuentran unidas por soldadura con arco eléctrico utilizando el electrodo 6013 conarco realizando uniones a tope y de filete. Y las partes en donde se encuentran líneas de eje son las partes donde se utilizaran tornillos y para el cual usaremos un calculo que se demostrara a continuación. 3.4.1 Calculo del peso de la estructura base. A continuación se muestra una tabla de las dimensiones de tubo y la cantidad que se utilizo para el armado de la estructura (DIBUJO 1)base y el peso de las laminas con cual se forra toda la estructura acabado que se muestra en el (anexo dibujo 2)

Longitud del tubo en cm Tubo 80*50*5 Tubo 50*50*5

1120 cm 200 cm

Lamina de acero en cm2 Lamina de 1mm de espesor 600cm de largo* 100cm de ancho=60000cm2

Longitud del tubo en metros 11.2 m 2m Lamina de acero en m 6 m2

Realizando operaciones con los siguientes datos. Obtendremos el volumen del acero:

    

Tuvo 80*50*5

  [      ]      

Tuvo 50*50*5

  [      ]      

Lámina de 1mm de espesor

  []     Sumando todos los volúmenes nos da un valor de 0.02124 Teniendo como dato la densidad del acero 7850 kg/m 3 entonces tenemos.

         Aclarando que este resultado que se muestra es solo de las estructura de tubos mas el laminado con acero. Siendo otro el peso total. Haciendo todos los componentes un total en peso de 68.3 kg dándonos una suma total del peso de: 235 kg peso total de la estructura armado con todos sus componentes y utilitarios que lleva este. 3.5 Cálculo de tornillos a cortadura

Para seleccionar los pernos que unen la estructura principal con la complementaria, se sigue el procedimiento establecido en los DIBUJOS 6 y7 en el nos muestra la posición de los tornillos y los esfuerzos que estos ejercen o soportan 3.5.1 Diámetro del Tornillo

Se recomienda aplicar para la elección del diámetro del tornillo la siguiente ecuación, el espesor (e) para el cálculo será el promedio de las chapas a unir.

  √        Diámetro de las chapas = 5mm entonces: calcularemos en cm.

  √               ⁄  3.5.1.1 Carga máxima resistente a la Rotura

La solicitación o carga de agotamiento de un tornillo a cortadura, en la sección del vástago definida por la posición de contacto entre chapas mostrado en el (DIBUJO 7)se calcula haciendo uso de la siguiente ecuación.

         Pmax: carga máxima resistente a la rotura. K: coeficiente adimencional (0.659 para tornillos ordinarios y 0.8 en calibrados) M: numero de secciones transversales (1 para cortadura simple y 2 para doble) F: sección resistente del tornillo Ot: limite de fluencia (tablas)

              Calculando la carga máxima Se elige el tornillo ordinario de grado 4.6 (ver tabla A4.3), que cuenta con: Sy=2400Kg/cm 2

Pmax=3744 Kg

K=0.65

m=2

F=1.3

                   

Este dato nos indica la presión máxima que soportan los tornillos ya que en cada viga o tubo que está unido a la bancada lleva 4 tornillos y son cuatro tubos los que soportan la carga máxima. 3.5 Análisis y cálculo de la soldadura

La soldadura que se empleo en las uniones son uniones a tope y uniones de filete. La soldadura se calculo en base a la siguiente tabla donde indica el tamaño mínimo de la soldadura: Espesor del material unido más grueso en mm

Tamaño mínimo de la soldadura del filete en mm

Hasta 6 3 Más de 6 hasta 13 5 Más de 13 hasta 19 6 Más de 19 8 (a) Lado del filete. Debe hacerse m de una sola pasada. (b) Ver la sección para el lado máximo del cordón del filete En nuestro caso los espesores de los dos materiales a unir son iguales (5mm) Entonces tomamos el valor de 5 y según la tabla el tamaño de la soldadura será de 3mm.

3mm

Realizando cálculos el electrodo que se usa para este proceso de soldadura es el electrodo comarco 6013. También aplicando la soldadura a tope con el mismo electrodo.

Breve descripción del dibujo Todas estas enumeraciones mostradas en anterior pagina en el (DIBUJO 2)

1. bancada metálica 2. tapa superior metálica 3. eje de giro 4. matrices 5. pulsadores 6. barra de desplazamiento 7. contrapunto 8. contrapunto soporte 9. lamina protectora 10. puertas abatibles 11. panel de soporte Otras características y ventajas de la torsionadora, se pondrán de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de una realización preferida de la máquina, dada a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que: La Figura, muestra una vista esquematizada, en perspectiva, de una maquina torsionadora que incorpora las mejoras previstas por la invención.

Descripción de una realización preferida Como se ha dicho, la descripción detallada de la realización preferida de la invención que se va a llevar a cabo en lo que sigue, figura muestra la maquina torsionadora según una vista en perspectiva de la misma, y en una representación esquematizada tendente a destacar algunos de sus detalles más significativos. Por tanto, haciendo referencia a dicha Figura, se puede apreciar la maquina torsionadora constituida por una bancada (1) metálica, dotada de una parte (2) elevada que encierra en su interior los órganos motrices de la maquina, mediante los que se proporciona movimiento de giro al eje (3), el cual es susceptible de ser acoplado a cualquier útil apropiado de los previstos para el desarrollo de las diversas operaciones. Un ejemplo de tales útiles aparece indicado con la referencia (4), y se trata de medios conocidos en el estado de la técnica, mediante los cuales se puede realizar el torsionado de cuadradillos, arrollamiento de cuadradillos o pletinas, etc., dependiendo del tipo de útil que se utilice. Según la invención, la parte (2) elevada constituye a la vez el elemento que, constituido a modo de armario cerrado, contiene los diversos medios de control y accionamiento eléctrico. Así, sobre la superficie frontal de dicha porción (2) elevada, aparecen diferentes pulsadores, asociados a interruptores y/o conmutadores, susceptibles de accionamiento por parte del operario que se encuentra situado normalmente frente a ellos, y mediante los que se realiza el mencionado control. Además, y como novedad, se ha previsto también la disposición de un pulsador (5), convenientemente destacado con respecto a los demás, el cual constituye el medio de parada de emergencia en caso de se presente alguna situación en laque se haga necesario su accionamiento. Además, la invención ha previsto la incorporación de una barra (6) estructural, que mejora sustancialmente a los medios equivalentes utilizados en la técnica anterior. En efecto, esta barra estructural, consistente preferentemente en un tubo cuadrangular de dimensiones predeterminadas, extendida a la longitud de la maquina, dota al conjunto de una rigidez muy superior a la que presentan las maquinas convencionales. De manera conocida, se utiliza también para soportar un medio (7) de contrapunto, y otro medio (8) de apoyo que soporta el esfuerzo derivado del doblado de un tubo o pletina, y cuya actuación no se describe por ser suficientemente conocida. Según se puede apreciar en esta misma Figura, la invención ha previsto también la incorporación de una lamina (9), que presenta dos porciones planas que forman un cierto Angulo entre sí, y la cual es de posicionamiento abatible predeterminados, estando fabricada en un material transparente que permite que el operario pueda ver a través de la misma. En efecto, esta lámina ha sido prevista como medio de protección adicional del operación contra el posible desprendimiento de lascas metálicas o esquirlas que pudieran llegar a alcanzar alguna parte de la fisonomía del operario. La imbatibilidad de dicha lamina (9) protectora permite que cuando la maquina no se utiliza o se está preparando para un trabajo, pueda estar en posición elevada, girada hacia la parte posterior, pudiendo el operario llevar a cabo la manipulación que precise (colocación o retirada de útiles, acoplamiento de la pieza a trabajar, etc.), mientras que cuando la maquina está trabajando, dicha lamina (9)

protectora será abatida hacia adelante, interponiéndose entre el eje (3) de giro y el útil que pueda estar acoplado a aquel, y la posición del operario. Por otra parte, muestra también el dibujo, se puede apreciar que la parte frontal de la maquina aparece totalmente cerrada en la dirección longitudinal, mediante puertas (10) abatibles respecto al abisagra miento de su borde inferior al panel (11) de soporte. En la realización preferida, se han previsto dos puertas (10), aunque este detalle no debe entenderse como limitativo, puesto que el número de puertas podría ser otro cualquiera. El espacio interior de la maquina se encuentra casi completamente cerrado, en el que el panel (11) inferior proporciona una base que permite la colocación de los útiles (4) cuando los mismos no se utilizan. De este modo, dichos útiles están resguardados de cualquier contingencia que pudiera afectar a la integridad de los mismos. Como se comprenderá, lo que permite llevar a cabo la realización de una maquina torsionadora de características mejoradas, de concepción sencilla, y sin que ello suponga una alteración apreciable de los costes de fabricación. 3.7 Componentes Principales

Los componentes principales también llamados accesorios son las matrices las cuales realizan diferentes tipos de trabajo y figura en el proceso de torsionado. A continuación se mostrara imágenes de las matrices que llevan la torsionadora y los nombres según al tipo de figura que realizan o tienen. Los accesorios básicos que incorpora la máquina son acoplamientos del cabezal para diferentes figuras. Está provisto de diferentes piezas de soporte, punto de apoyo y anclaje de los materiales. El la ultima parte de este documento (anexos) se muestran una serie de operaciones, explicadas paso a paso mediante fotografías.

CAPITULO V ANALISIS ECONOMICO 5.1 Costos

Los costos de la maquina torsionadora se analizaran por partes y tomando en cuenta los datos de los cálculos de la maquina. 5.1.1 Costos de la estructura más el forrado con acero

Teniendo en cuenta las siguientes tablas.

Tubo 80*50*5 Tubo 50*50*5

Longitud del tubo en metros 11.2 m 2m

Costo del material por metro en bs. 96 81

Lamina de acero en m

Costo de la lamina por m2 en bs. 58

Lamina de 1mm de espesor 6 m2

Realizando operaciones aritméticas obtenemos los siguientes costos. Tuvo 80*50*5 11.2m tiene un costo de bs. 1075.2 Tuvo 50*50*5 2m tiene un costo de bs. 162 Lamina de 1mm de espesor 6m2 tiene un costo de bs. 348 5.1.2 Costo de tornillos

Observando visualmente para el armado de la estructura y el armado mostraremos un cuadro en el cual mostraremos los tornillos y demás accesorios que se utilizaron en el ensamblado de la maquina torsionadora. Perno de 1/2´ Remache 6*18mm

Costo en bs. por unidad 2.5 0.35

Cantidad utilizada 52 105

Entonces operando Perno de ½´ 52 unidades tiene un costo de bs 130 Remache de 6*18 mm 105 unidades tiene un costo de bs 36.75 5.1.3 Cálculo del costo del cordón de soldadura

En todo el ensamblado el proceso de soldadura solo se empleo en el armado de la estructura en donde se realizó los siguientes cálculos de costos. Se utilizó electrodo 6013 el cual se obtiene en ferreterías por kg teniendo una cantidad de 30 unidades. Una soladura con el electrodo 6013 alcanza un largo de 10 cm. Entonces la longitud de soldadura que se aplico en la estructura fue de 296 cm Entonces realizando operaciones 296/10=29.6 Realizando los cálculos se asume que se adquirió 1 kg de electrodo 6013 para el armado de la estructura el cual tiene un costo de 30 bs Costo de la soldadura 296cm tiene un costo de 30 bs. Están considerados todos los dos tipos de soladura que se aplicaron en la estructura armada por tubos. 5.1.4 Costo de los demás accesorios que se adquirió para el ensamblado de la máquina torsionadora.

En esta parte de los costos se tomaran en cuenta todas aquellas partes y accesorios que no se apreciaron anteriormente así llegar a un costo aproximado de la máquina. Motor de 3 hp Barra de acero cuadrado de espesor de 1.5mm Pulsadores Cable número 10 Quesos de acero Eje de acero

Costo unitario 2800 bs 175 bs

Cantidad metros/unidades/  1 unidad 1.5 metros

12 bs 3.5 bs 30 bs 120 bs

3 unidades 3m metros 10 unidades 1 unidad

Costo del motor 2800 bs Costo de la barra de acero 175 bs Costo de los botones y pulsadores 36 bs Costo del cable 10.5 bs Costo de los quesos de acero 300 bs Costo del eje de acero 120 bs Teniendo calculado todos los costos cabe tener en cuenta que en todos los cálculos de costo no se toma en cuenta la mano de obra. Así solo se tiene el costo de solo la máquina torsionadora.

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1 Conclusiones

Para el desarrollo del presente proyecto, fue necesario llevar a cabo una investigación de formas como en los talleres mecánicos se realiza trabajos de torsionado los cuales dieron una idea de la falta de conocimientos técnicos que hay en la realización de este tipo de trabajos, y la poca importancia que se le da al cuidado de estos elementos de precisión. La maquina está conformada por elementos sencillos, de fácil construcción, y materiales de gran disponibilidad en el mercado local, esto permitirá a futuro establecer una producción en serie de este tipos de maquinas y sus repuestos, mejorando cada vez su diseño, y disminuyendo los costos de producción. Los materiales empleados fueron seleccionados en base a las buenas propiedades mecánicas establecidas en catálogos y que cumplían con las exigencias del diseño, a fin de obtener una maquina de buen rendimiento. La combinación de los conocimientos teórico-práctico adquiridos en el transcurso de la carrera de Mecánica Industrial, nos facultan llevar a cabo construir aparatos que den solución a problemas cotidianos que se presentan en talleres o empresas, y que sean de bajo costo para facilitar su adquisición. 6.2 Recomendaciones  

Al realizar el ensamblaje de la maquina, ponga especial atención en la correcta posición de los componentes que soportan directamente la carga de trabajo. En caso de sufrir daños o desgaste de algún componente, remplácelos por otros que tengan las mismas características establecidas en los planos de construcción respectivos.