Prensa Hidraulica 5k4b3n

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE ING. MECÁNICA CURSO: FISICA II

TEMA PRENSA HIDRÁULICA

PRESENTADO POR: Mesias Tapia Cristhian Zevallos Villanueva José Torreblanca Rivera Alexander Ramos Vilca Dennys Zea Arenas Pierre Lajo Zúñiga Andrés

PROFESOR: ING. Vargas Collado

AREQUIPA-PERU ENERO 2013

INDICE

INTRODUCCIÓN OBJETIVOS ALCANCES LIMITACIONES ANTECEDENTES DEFINICION DEL TEMA JUSTIFICACIÓN CUERPO DE LA INVESTIGACIÓN I. DESCRIPCIÓN DE LA “PRENSA HIDRAULICA”. II. DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE LA PRENSA HIDRAULICA. III. LISTADO DE COMPONENTES. IV. LISTADO DE MATERIALES PARA LA FABRICACIÓN VI. DISEÑO (100%). VIII. PRESUPUESTO ECONÓMICO. CONCLUSIONES

INTRODUCCIÓN Hoy en día la prensa hidráulica es considerada una maquinaria con frecuencia utilizada en talleres mecánicos para diferentes tipos de trabajos, es indispensable que todo ingeniero tenga la noción básica de la estructura y aspectos generales de este tipo de dispositivo, por esta razón a través del presente primer avance escrito del proyecto de cátedra para la materia “Fisica II”. Por este medio se pretende dar una idea en general del proyecto para poco a poco profundizar en aquellos aspectos de gran importancia para comprender el funcionamiento, y terminología, que en mecánica están bastante asociados a la composición de la máquina.

En primer lugar, en este primer avance se presentan las etapas iníciales en un proyecto. En segundo lugar, se profundiza un poco más en los principios que permitieron la creación de la prensa hidráulica, estrechamente relacionados a la rama de la física e ingeniería llamada hidráulica que ahonda en las propiedades mecánicas, comportamiento y capacidades de los fluido con lo cual posteriormente se conceptualizo la “presión” como una propiedad indispensable para la realización de trabajos, noción bajo la cual se emplea una prensa hidráulica.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL: Que el estudiante desarrolle una investigación bibliográfica y de campo dentro y fuera de la universidad, para que elabore un trabajo escrito de un dispositivo o maquinaria industrial no compleja donde se muestre al menos el diseño, costos de manufactura, materiales, y el proceso de fabricación de este, con la finalidad de poder ser construido.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

* Desarrollar un informe escrito que le pueda servir de guía en la descripción, diseño, implementación de procedimientos y técnicas indispensables para la elaboración de una maquinaria de estructura no compleja como lo es la prensa hidráulica.

* Aplicar los conocimientos teórico-prácticos adquiridos en lo que respecta a la elección de materiales utilizados en el campo de la ingeniería para la confección del diseño ideal que según la estructura de la maquina sean de mayor conveniencia.

* Tener la capacidad de diferenciar cada uno de los componentes que forman una prensa hidráulica logrando de esta manera identificar a profundidad las características y propiedades que puedan determinar la factibilidad de modificar o generar cambios en el dispositivo. * Comprender el funcionamiento de la prensa hidráulica para tener una noción de su utilidad y desempeño en los talleres y en la realidad industrial salvadoreña.

* Tomando en cuenta la asesoría de un experto en el manejo de mecanismos de tipo metal-mecánico, investigar el diseño y costeo según especificaciones de hasta el mínimo detalle de la máquina para elaborar un presupuesto que nos plantee el desembolso final que habría que invertir en la fabricación del mismo.

ALCANCES

A partir de los conocimientos que se obtienen de la materia de Procesos de Fabricación y de las fuentes de información previamente investigadas a cerca de la prensa hidráulica, se plantea un alcance general. Rediseñar en cuanto a la forma en que se unirán cada una de sus partes en conjunto, una prensa hidráulica que funcionará de igual forma que los

modelos anteriores, a excepción que este será un diseño nuevo (utilización de soldadura) con respecto a los diseños que comúnmente se utilizan. Debido al tiempo de desarrollo de la investigación, el alcance consiste en crear un diseño nuevo basado en cálculos numéricos sobre costos de material y equipo de fabricación de manera eficiente, minimizando costo, tiempo y recursos.

Se desarrollarán planos, esquemas y dibujos describiendo a la máquina en donde también se identificarán sus funciones.

La prensa hidráulica en aplicación al principio de pascal, se convierte en una herramienta útil para la operación de montaje y desmontaje. El objetivo de este proceso es, demostrar que los modelos matemáticos utilizados para el dimensionamiento de los elementos de la prensa hidráulica, son los adecuados. Se pretende a su vez reducir las situaciones relacionadas y los inconvenientes que se pueden presentar al momento de emplearse la construcción por la falta de un adecuado diseño.

LIMITACIONES

A continuación se presentan una serie de dificultades y desventajas que pueden encontrarse en el desarrollo de la investigación:

* Una de las limitaciones más comunes que suelen ocurrir en la elaboración de investigaciones de este tipo es el poco tiempo disponible, para desarrollar un trabajo de campo con mayor calidad y profundizar en la perfección de detalles, estos generalmente se presentan en cualquier tipo de máquina o dispositivo, no basta con solo conocer superficialmente la función del mecanismo, es necesario para ello denotar cada ínfima especificación.

* Una dificultad que usualmente se presenta es la gran escasez de conocimientos respecto al área del manejo de materiales referentes a la ingeniería pues básicamente no se conocen más que generalidades y el reto de llegar a comprender estructuras, funcionamientos, componentes y demás aspectos de gran importancia para la fabricación de una máquina en tan poco tiempo se vuelve casi imposible pues el riesgo de fracasar por la falta de conocimientos está latente.

ANTECEDENTES

La prensa hidráulica en términos teóricos es una máquina que basa su funcionamiento en un principio que con generalidad es utilizado en mecánica, este principio es el que fue postulado hace mucho tiempo por el filósofo, físico-matemático Blaise Pascal y este consiste en que la presión aplicada a un líquido contenido en un recipiente se transmite con la misma intensidad en todas las direcciones, gracias al establecimiento de este concepto fue mucho más fácil, crear un dispositivo que diera lugar a la aplicación del principio, a través del conocimiento desde el punto de vista de la ingeniería, respecto a los materiales que resultarían más factibles para lograr el funcionamiento de la prensa hidráulica, para cumplir con este objetivo en aquellos tiempos no se tenían los conocimientos necesarios acerca de los materiales, componentes, piezas, etc., que en condiciones ideales permitirían la composición de la máquina.

DEFINICION DEL TEMA “PRENSA HIDRAULICA” JUSTIFICACIÓN Son muchas las razones por las que se ha decido elaborar el presente proyecto respecto al tema “Prensa hidráulica” uno de ellos es en término generales, demostrar la capacidad del estudiante de poder aplicar terminología teórica del campo industrial y mecánico a través de un caso práctico como es la elaboración de una maquinaria en este caso la prensa hidráulica.

Otra razón por la cual resulta muy importante desarrollar este proyecto, es que este mismo, está destinado a simplificar la fabricación de la prensa hidráulica y a su vez a reducir los costos de inversión en materiales, ya que con frecuencia en el mercado de venta de este tipo los precios son altísimos y se busca por el contrario que el recurso económico a invertir sea mínimo pero siempre obteniendo resultados de calidad en la fabricación de la máquina.

Se pretende también facilitar el entendimiento del proceso y de los procedimientos que se deben emplear manualmente de parte de un operario o persona sin la suficiente experiencia para emplear trabajos de tipo mecánico, o que generalmente son realizados en talleres, estas personas serán capaces de desarrollar a plenitud cada una de las etapas de fabricación con un menor riesgo de ocasionar accidentes.

La fabricación eficaz y eficiente de prensas hidráulicas a bajo costo y con calidad garantizada tendrá un aporte significativo a la realidad económica de nuestro país y contribuirá en gran medida a su desarrollo permitiendo a las personas de recurso bajos tener la posibilidad de montar un taller en cuyo caso puedan necesitar una prensa hidráulica indispensable en su uso.

Contrarrestar la falta de información que pocas veces se encuentra con respecto a las propiedades físicas y mecánicas de los materiales, usualmente escasos en forma de insumo o materia prima y con ello evitar la baja calidad, durabilidad y funcionabilidad de trabajos empleados en la prensa hidráulica.

Nuestra prensa hidráulica podrá ser empleada para la aplicación en áreas de producción como la formación de cualquier metal, manufactura de cubiertos u ollas de metal en plano, industria automotriz, industria aeronáutica, etc.

PLANIFICACIÓN GRÁFICA DEL DESARROLLO DEL PROYECTO.

CUERPO DE LA INVESTIGACIÓN I. DESCRIPCIÓN DE LA “PRENSA HIDRAULICA”.

La prensa hidráulica es en términos generales un conjunto de platinas de acero unidas mediante pernos a fin de formar una estructura rectangular.

Dicha estructura contiene 1 plancha verticales la cual es pilar que da sostén. Esta plancha poseen 2 agujeros (separados 150mm entre sí) que sirven para el desplazamiento de la base móvil. También posee una plancha horizontal en la parte superior que nos sirve de apoyo para implementar las puntas en el sistema hidráulico. La plancha del medio es la que esta conformada la base móvil sobre la cual se colocaran las piezas.

En la parte inferior de la estructura se colocarán dos secciones de hierro U (Angulo) con 45mm X 45mm de lado y un largo de 800mm, las cuales servirán para sujetar a lo ancho dos ejes.

El sistema hidráulico será alojado en la parte inferior de la estructura, estará sujeto a la estructura por medio de soldadura que esta en el centro de la parte, juntamente con el sistema de palanca y válvulas. La palanca para accionar el sistema consiste en una barra de hierro recta de diámetro 20mm.

II. DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE LA PRENSA HIDRAULICA.

La prensa hidráulica describe su funcionamiento basado en un principio de gran importancia este es el principio de pascal y establece que la prensa está formada por dos pistones de diferente área, los cuales se conectan entre sí por medio de una manguera o un cilindro. Al empujar un

líquido, la presión que se ejerce es igual en todas direcciones. Los pistones se pueden accionar hacia arriba y hacia abajo según sea, ya que a más fuerza es mayor la presión.

El pistón de menor diámetro está conectado con el pistón de mayor diámetro por medio de una tubería, la cual conduce el aceite del tanque al pistón. Existen tres conductos principales:

Las galerías que están formadas por conductos poseen válvulas para sellado, dichas válvulas son 3 bolas de acero con diámetros distintos los cuales nos sirven para dirigir el flujo por los conductos.

III. LISTADO DE COMPONENTES.

En su gran mayoría los componentes que conforman a la prensa hidráulica son de tipo de hidráulico, a continuación hacemos mención de ellos:

1. Gata Hidraulica Tanto el cilindro como el embolo del pistón están fabricados de hierro fundido de alta calidad, el embolo puede desplazarse una longitud efectúa de 150mm dentro del cilindro su diámetro es de 110 mm lo cual crea un volumen real de 5,701.99 centímetros cúbicos. 2. Ejes El cilindro de la bomba esta hecho de hierro fundido y su embolo está fabricado de VCN 150 debido a su alta resistencia. El embolo puede desplazarse una longitud de 60 mm dentro del cilindro, su diámetro es de 20 mm lo cual crea un volumen de 18.85 centímetros cúbicos en cada accionamiento de la palanca. 3. Planchas El tanque tiene la capacidad de almacenar un volumen de aceite de 2250 CC, además de constar de un grito para su drenaje y limpieza. 4. Fierro en U

Fabrican de una aleación de bronce dotada de roscas para tubería de dimensiones 1/4 NPT y si posición de trabajo es horizontal; su principio de operación es el de permitir el paso de aceite en un solo sentido. 5. Manómetro Consta de una membrana interna y un rango de presiones de 0-300 psi, con un caratula de 21/2 pulgadas.

IV. LISTADO DE MATERIALES PARA LA FABRICACIÓN 1. Lamina de acero 1020 de espesor 1/2” 2. Gata Hidráulica de 30 toneladas. 3. Ejes de 50 cm(2) 4. Fierros en U(2) 5. Manómetro V. DISEÑO (100%). La prensa posee un diseño compacto y funcional que integra todos los elementos hidráulicos dentro del chasis, con el objetivo de realizar la función de protección. La prensa estará estructurada de tal manera que la conformaran secciones rectangulares de lamina de 1/2” acero 1020, las platinas que funcionaran como pilares de la prensa estarán hechas del mismo material del cual estarán hechas las secciones rectangulares.

Se realizara soldadura para la bomba en lugar de utilizar pernos y tuercas, para ello serán necesarios cierta cantidad de electrodos de dos tipos: E6010 y E6013, la cantidad de electrodos estimada (proceso de soldadura) a utilizar será calculada al terminar el 100% del diseño, ya que aún faltan algunos pormenores y detalles que son indispensables para este cálculo.

La presión de trabajo en todo el sistema es de: 700 kg/cm2/10.000 psi. El pistón esta hecho de acero 4140, para evitar la corrosión será indispensable que este acero lleve un tratamiento de nitruración en baño de sales o un recubrimiento de cromo duro. El pistón posee además, una

cabeza atornillada y desmontable. La prensa dispone de una válvula de seguridad contra sobrecargas y a su vez de limitación hidráulica de recorrido.

VI. PRESUPUESTO ECONÓMICO.

Hierro fundido Lamina Negra Manómetro Conectores bronce Pliegos de lija Spray Costos de papelería y copias Otros gastos Gastos por soldadura Imprevistos. Total

CONCLUSIONES En el presente trabajo de investigación bibliográfica y de campo concluimos lo siguiente: * El desarrollo del trabajo referente a la prensa hidráulica muestra aspectos generales y específicos de la misma; se ha tratado en lo posible de presentar un buen diseño de la maquina que permita conocerla más a fondo y de tal manera identificar cada uno de los materiales y componentes que en su conjunto forman la prensa hidráulica. El diseño en general solo muestra datos y cálculos referentes a su estructura como el cálculo para el número de electrodos que se emplearan en la soldadura, también se encuentran cálculos de fuerzas aplicadas en puntos críticos de la maquinaria. En otro apartado se presenta el costeo de manufactura que da la pauta de cuánto podría ser gastado si se desea su fabricación. Para llevar a cabo el desarrollo de esta investigación fue necesaria una constante búsqueda de información a través

de medios bibliográficos e inclusive consulta a personal de la Universidad Don Bosco con conocimiento

de

la

materia.

* La investigación presenta la metodología que es necesaria para llevar a cabo la elaboración sistemática de una prensa hidráulica, desde la introducción de conceptos generales acerca de la misma hasta la descripción detallada es decir ¿en qué consiste? Y su funcionamiento, aunado a eso el listado de cada uno de los componentes y materiales indispensables para su implementación y de esta manera invitar al lector a través del trabajo a envolverse más en la temática y poner en práctica los planteamientos aquí presentados a fin de tener la capacidad de elaborar

una

maquinaria

de

tal

magnitud.

* Mediante contenidos teóricos y prácticos previamente adquiridos se facilito la posibilidad de comprender a mayor profundidad acerca de la prensa hidráulica y en especifico cada uno de los componentes que la conforman, con el conocimiento de que en su gran mayoría los componentes son de tipo hidráulico una característica primordial para el cumplimiento del principio de pascal que da lugar a su accionar, entre algunos de estos componentes podemos mencionar al más común de todos el pistón, otro de estos elementos hidráulicos usualmente utilizado es la bomba. En cuanto a la búsqueda de los materiales que serian los idóneos para la fabricación, fue de mucha utilidad el conocimiento previo respecto de ellos, sin embargo fue necesaria una investigación más a fondo consultando a expertos o vía internet a través de las páginas web

de

tiendas

especializadas

en

la

venta

de

este

tipo

de

materiales.

* Con la realización del presente trabajo se ha logrado incrementar la capacidad para identificar componentes y elementos de maquinarias por parte del equipo de trabajo, lo cual da la pauta a que también el lector pueda desarrollar tal habilidad, pues a partir de esta no importando si la maquinaria fuera una prensa hidráulica o no, la metodología para la fabricación de un dispositivo no complejo seria la misma. A partir del conocimiento que se tiene acerca de los componentes fue posible determinar ciertas características y propiedades que muestra el dispositivo en su conjunto,

y

así

de

tal

forma

verificar

su

factibilidad.

* Hay tantos detalles, conceptos de física, metalurgia, y de los procesos de fabricación que son imprescindibles de conocer para conocer en forma integral el funcionamiento de una prensa hidráulica. Su funcionamiento nos da la idea de cuán importante es su desempeño en masa en los procesos industriales, gran cantidad de productos del sector automovilístico u otros sectores son procesados a través de prensas hidráulicas, por lo que su accionar es importantísimo en el mercado tanto internacional como nacional, debido a que en el entorno salvadoreño podemos ver gran cantidad de talleres mecánicos que usualmente utilizan este tipo de maquinarias para llevar a cabo actividades rutinarias en el campo laboral de un taller, no solamente los talleres cuentan con

prensas, también podemos encontrar estos dispositivos en lugares con fines educativos como la Universidad Don Bosco, el Colegio Don Bosco, Instituto Técnico Ricaldone, etc., que disponen en sus laboratorios de esta herramienta con el objetivo de que mediante la practica

*

el

estudiante

comprenda

su

funcionamiento

y

técnica

de

utilización.

La tarea quizá más complicada respecto del trabajo fue la investigación que giro entorno al

diseño de la maquinaria y la realización de un presupuesto contando con el precio de cada uno de los materiales y la cantidad de cada material que sería la necesaria para su construcción, en esta parte fue indispensable la minuciosidad en cada detalle pues de ello depende en gran parte la calidad del producto final que se llegue a obtener, y el costo total que implique su puesta en marcha. En la investigación se recurrió a consultar a expertos en cuanto a la selección de los materiales, con relación al precio fue un trabajo más sencillo pues vía internet en las páginas web de tiendas que tienen a la venta estos materiales se pudieron cotizar los precios que resultarían más convenientes para minimizar los gastos invertidos garantizando calidad.